單片機(jī)原理與應(yīng)用初探：馮·諾依曼與哈佛結(jié)構(gòu)比較

一、深入了解單片機(jī)的基本概念

哈佛結(jié)構(gòu)的處理器有兩個(gè)顯著特征：它擁有兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)模塊，分別用于存放指令和數(shù)據(jù)，且這兩部分不允許混存。同時(shí)，它具備兩條專用的數(shù)據(jù)傳輸路徑，即指令總線和數(shù)據(jù)總線，確保CPU與每個(gè)存儲(chǔ)模塊之間的通信無(wú)干擾。改進(jìn)后的哈佛結(jié)構(gòu)更進(jìn)一步，采用一條共用地址總線連接兩個(gè)存儲(chǔ)模塊——程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并使用獨(dú)立的數(shù)據(jù)總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。這樣，處理器可以進(jìn)行高效的并行處理。

另一方面，普林斯頓結(jié)構(gòu)（馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)）則將指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并為一個(gè)單一的存儲(chǔ)空間。在這種結(jié)構(gòu)中，程序指令地址和數(shù)據(jù)地址指向同一內(nèi)存的不同物理位置，因此它們的數(shù)據(jù)寬度相同。例如，英特爾8086中央處理器的指令和數(shù)據(jù)都是16位寬。現(xiàn)在，許多主流的CPU和微控制器依然采用馮·諾伊曼結(jié)構(gòu)，如英特爾公司的其他型號(hào)、ARM7以及MIPS公司的MIPS處理器。

二、單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例與編程挑戰(zhàn)

如果這些指令獨(dú)立執(zhí)行，且前一個(gè)指令的結(jié)果不會(huì)影響后續(xù)指令的運(yùn)行，我們可以這樣解讀：首先執(zhí)行MOV A,@R0，使得A寄存器的內(nèi)容為2CH，R0的值變?yōu)?0H。接著進(jìn)行ANL 40H,#0FH操作，將40H位置的數(shù)值與0FH進(jìn)行按位與運(yùn)算，結(jié)果為0CH。然后，ADD A, R4會(huì)將A和R4中的內(nèi)容相加，A的結(jié)果為22H，同時(shí)產(chǎn)生標(biāo)志位CY=1，AC=1，OV=0。執(zhí)行SWAP A后，A寄存器的內(nèi)容變?yōu)?EH。通過(guò)DEC @R1操作，內(nèi)存地址20H的值減1，變成0FH，R1的值保持不變?yōu)?0H。XCHD A,@R1會(huì)交換A和R1中的數(shù)據(jù)，使得A變?yōu)镋FH，而內(nèi)存地址20H的內(nèi)容變?yōu)?8H。

(責(zé)任編輯：佚名)