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單片機內部存儲結構分析 數的本質(zhì)和物理現象：我們知道，計算機能進(jìn)行數學(xué)運算，這可令我們非常的難以理解，計算機嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么能進(jìn)行數學(xué)運算呢？我們做數學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫(xiě)37，然后在下面寫(xiě)45，然后大腦運算，最后寫(xiě)出結果，運算的原材料：37、45和結果：82都是寫(xiě)在紙上的，計算機中又是放在什么地方呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們能用’0’和’1’來(lái)代替這兩種狀態(tài)，規定亮為’1’，不亮為’0’�，F在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來(lái)看一下：
請大家自已寫(xiě)上3盞燈的情況000 001 010 011 100 101 110 111 我們來(lái)看，這個(gè)000，001，101 不就是我們學(xué)過(guò)的的二進(jìn)制數嗎？本來(lái)，燈的亮和滅只是一種物理現象，可當我們把它們按一按的次序排更好后，燈的亮和滅就代表了數字了。讓我們再抽象一步，燈為什么會(huì )亮呢？看電路1，是因為輸出電路輸出高電平，給燈通了電。因此，燈亮和滅就能用電路的輸出是高電平還是低電平來(lái)替代了。這樣，數字就和電平的高、低聯(lián)系上了。（請想一下，我們還看到過(guò)什么樣的類(lèi)似的例程呢？（海軍之）燈語(yǔ)、旗語(yǔ)，電報，甚至紅、綠燈） 什么是位： 什么是字節： 存儲器的工作原理： 1、存儲器構造 存儲器就是用來(lái)存放數據的地方。它是利用電平的高低來(lái)存放數據的，也就是說(shuō)，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習慣認為的1234這樣的數字，這樣，我們的一個(gè)謎團就解開(kāi)了，計算機也沒(méi)什么神秘的嗎。
讓我們看圖2。單片機里面都有這樣的存儲器，這是一個(gè)存儲器的示意圖：一個(gè)存儲器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來(lái)存放“電荷”的，電荷通過(guò)與它相連的電線(xiàn)傳進(jìn)來(lái)或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就不用我們操心了，你能把電線(xiàn)想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數據的地方，我們稱(chēng)之為一個(gè)“單元”。 有了這么一個(gè)構造，我們就能開(kāi)始存放數據了，想要放進(jìn)一個(gè)數據12，也就是00001100，我們只要把第二號和第三號小格子里存滿(mǎn)電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）�？墒菃�(wèn)題出來(lái)了，看圖2，一個(gè)存儲器有好多單元，線(xiàn)是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì )將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì )把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話(huà)，不管存儲器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數，這當然不是我們所希望的，因此，要在結構上稍作變化，看圖2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線(xiàn)，我想要把數據放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號這個(gè)單元的控制線(xiàn)，這個(gè)控制線(xiàn)就把開(kāi)關(guān)打開(kāi)，這樣電荷就能自由流動(dòng)了，而其它單元控制線(xiàn)上沒(méi)有信號，所以開(kāi)關(guān)不打開(kāi)，不會(huì )受到影響，這樣，只要控制不一樣單元的控制線(xiàn)，就能向各單元寫(xiě)入不一樣的數據了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數據，也只要打開(kāi)對應的控制開(kāi)關(guān)就行了。 2、存儲器譯碼
從上面的介紹中我們已經(jīng)看到，用來(lái)傳遞數據的八根線(xiàn)并不是專(zhuān)用的，而是很多器件大家共用的，所以我們稱(chēng)之為數據總線(xiàn)，總線(xiàn)英文名為BUS，總即公交車(chē)道，誰(shuí)者能走。而十六根地址線(xiàn)也是連在一起的，稱(chēng)之為地址總線(xiàn)。 半導體存儲器的分類(lèi) 按功能能分為只讀和隨機存取存儲器兩大類(lèi)。所謂只讀，從字面上理解就是只能從里面讀，不能寫(xiě)進(jìn)去，它類(lèi)似于我們的書(shū)本，發(fā)到我們手回之后，我們只能讀里面的內容，不能隨意更改書(shū)本上的內容。只讀存儲器的英文縮寫(xiě)為ROM（READ ONLY MEMORY） 所謂隨機存取存儲器，即隨時(shí)能改寫(xiě)，也能讀出里面的數據，它類(lèi)似于我們的黑板，我能隨時(shí)寫(xiě)東西上去，也能用黑板擦擦掉重寫(xiě)。隨機存儲器的英文縮寫(xiě)為RAM（Random Access Memory）這兩種存儲器的英文縮寫(xiě)一定要記牢。 注意：所謂的只讀和隨機存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這塊存儲器的時(shí)候，而不是指制造這塊芯片的時(shí)候。不然，只讀存儲器中的數據是怎么來(lái)的呢？其實(shí)這個(gè)道理也很好理解，書(shū)本拿到我們手里是不能改了，能當它還是原材料——白紙的時(shí)候，當然能由印刷廠(chǎng)印上去了。 順便解釋一下其它幾個(gè)常見(jiàn)的概念。 PROM，稱(chēng)之為可編程存儲器。這就象我們的練習本，買(mǎi)來(lái)的時(shí)候是空白的，能寫(xiě)東西上去，可一旦寫(xiě)上去，就擦不掉了，所以它只能用寫(xiě)一次，要是寫(xiě)錯了，就報銷(xiāo)了。（現在已經(jīng)被淘汰） EPROM，稱(chēng)之為紫外線(xiàn)擦除的可編程只讀存儲器。它里面的內容寫(xiě)上去之后，如果覺(jué)得不滿(mǎn)意，能用一種特殊的辦法去掉后重寫(xiě)，這就是用紫外線(xiàn)照射，紫外線(xiàn)就象“消字靈”，能把字去掉，然后再重寫(xiě)。當然消的次數多了，也就不靈光了，所以這種芯片能擦除的次數也是有限的——幾百次吧。（現在已經(jīng)被淘汰） EEPROM，也叫 E2PROM稱(chēng)之為電可擦可編程只讀存儲器，它和EEPROM類(lèi)似，寫(xiě)上去的東西也能擦掉重寫(xiě)，但它要方便一些，不需要光照了，只要用電就能擦除或者重新改寫(xiě)數據，所以就方便許多，而且壽命也很長(cháng)（幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次不等）。 FLASH，稱(chēng)之為閃速存儲器，屬于EEPROM的改進(jìn)產(chǎn)品，它的最大特點(diǎn)是必須按塊(Block)擦除(每個(gè)區塊的大小不定，不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品有不同的規格)， 而EEPROM則可以一次只擦除一個(gè)字節(Byte)。FLASH現在常用于大容量存儲,比如u盤(pán) 再次強調，這里的所有的寫(xiě)都不是指在正常工作條件下。不管是PROM還是EPROM，它們的寫(xiě)都要有特殊的條件，一般我們用一種稱(chēng)之為“編程器”的設備來(lái)做這項工作，一旦把它裝到它的工作位置，就不能隨便改寫(xiě)了。 |
