单片机的基本构成及工作事理

在单片机入门系列讲座中，首先学习单片机的基本构成和事情事理、以及外围功能电路，然后，寻衅一个实际单片机的运行。

单片机是掌握电子产品的大脑

现如今，我们生活中的许多电器都利用了单片机。
例如：手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关，LED就闪烁的儿童玩具。
那么，单片机在这些电器中究竟做了些什么呢?

单片机是这些电器动作的关键，是指挥硬件运行的。
例如：吸收按钮或按键的输入旗子暗记，按照事先编好的程序，指挥马达和LCD的外围功能电路动作。

那么，单片机是如何构成的呢?

单片机是由CPU、内存、外围功能等部分组成的。
如果将单片机比作人，那么CPU是卖力思考的，内存是卖力影象的，外围功能相称于视觉的感官系统及掌握手脚动作的神经系统。

只管我们说CPU相称于人的大脑，但是它却不能像人的大脑一样，能故意识的、自发的思考。
CPU只能依次读取并实行事先存储在内存中的指令组合(程序)。
当然CPU实行的指令并不是“走路”、“讲话”等高难度命令，而是一些非常大略的指令，象从内存的某个地方“读取数据”或把某个数据“写入”内存的某个地方，或做加法、乘法和逻辑运算等等。
然而这些大略指令的组合，却能实现许多繁芜的功能。

CPU读取指令时须要知道要实行的指令保存在内存的什么位置，这个位置信息称为地址(相称于家庭住址)。
程序计数器(PC)便是存储地址的寄存器。
常日，PC是按1递增设计的，也便是说，当CPU实行了0000地址中的指令后，PC会自动加1，变成0001地址。
每实行一条指令PC都会自动加1，指向下一条指令的地址。
可以说，PC决定了程序实行的顺序。

◇指令解码电路

指令解码电路是解读从内存中读取的指令的含义。
运算电路是根据解码结果操作的。
确切地讲，指令解码电路便是我们在“数字电路入门(2)”中学过的解码电路，只不过电路构造轻微繁芜些，以是，指令解码电路的事情事理便是从被符号化(被加密)的指令中，还原指令。

◇运算电路

运算电路也称为ALU(Arithmetic and Logic Unit)，是完成运算的电路。
能进行加法、乘法等算术运算、也能进行AND、OR 、BIT-SHIFT等逻辑运算。
运算是在指令解码电路的掌握下进行的。
常日运算电路的构成都比较繁芜。

◇CPU内部寄存器

CPU内部寄存器是存储临时信息的场所。
有存储运算值和运算结果的通用寄存器，也有一些分外寄存器，比如存储运算标志的标志寄存器等。
也便是说，运算电路进走运算时，并不是在内存中直接运算的，而是将内存中的数据复制到通用寄存器，在通用寄存器中进走运算的。