單片機的工作原理是什么?執行指令分為哪三個階段?
單片機在電路系統中相當于人體的大腦。目前大部分單片機都支持匯編語言、C語言編程。下面小編為大家介紹單片機的工作原理是什么?執行指令分為哪三個階段?單片機的工作原理是什么
單片機在電路系統中相當于人體的大腦。目前大部分單片機都支持匯編語言、C語言編程。下面小編為大家介紹單片機的工作原理是什么?執行指令分為哪三個階段?
單片機的工作原理是什么
單片機就是是一種集成電路芯片,采用超大規模集成電路技術,把具有數據處理能力的中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器和多種I/O串行口及中斷系統、定時器、計數器等功能集成在一塊硅片上組成一個微型并且很完善的計算機系統,以前在工業中使用廣范,現在開始融入生活的方方面面。
目前單片機使用的更加廣范,智能儀器儀表、通訊設備、導航系統以及家用電器。例如智能儀器儀表有智能變送器、智能數顯表,通訊設備有各種的手操器家用電器有智能電飯鍋、智能洗衣機、智能電視等。
單片機的工作過程實質就是執行程序的過程,也就是我們常說的逐條執行指令的過程。單片機每執行一條指令均可分為三個階段:取出指令、分析(譯碼)指令、執行指令。
大多數8位單片機的取指、譯碼、執行這三步都是按照串行順序依次進行的。32位單片機的這三步也是必不可少的,但是它是采用預取指令的流水線方式操作,并采用精簡指令集,每條指令都是單周期指令,所以它允許指令并行操作。例如再取出第一條指令后,開始對這條指令譯碼的同時,取出第二條指令;在第一條指令執行時,第二條指令開始譯碼,然后取出第三條指令,第二條指令同時執行。。。如此循環。從而使CPU在同一時間對不同指令實現不同操作,這樣就實現了指令的并行處理,大大加快指令的執行速度。
單片機執行指令的三個階段
下面分別說說單片機執行指令的三個階段。
1、取指令階段
根據程序計數器PC的值,從程序存儲器讀出當前要執行的指令,并將該指令送到指令寄存器。
2、指令譯碼階段
取出指令寄存器中的指令操作碼進行譯碼,解析出指令要實現那種操作。(例如是執行數據傳送還是進行數據的加減運算)
3、執行指令階段
執行指令規定的操作。(例如對于帶操作數的指令,先取出操作碼,再取出操作數,然后按照操作碼的類型對操作數進行操作)