單片機執(zhí)行指令的過程

單片機執(zhí)行程序的過程，實際上就是執(zhí)行我們所編制程序的過程。即逐條指令的過程。計算機每執(zhí)行一條指令都可分為三個階段進行。即取指令-----分析指令-----執(zhí)行指令。

取指令的任務(wù)是：根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器。

分析指令階段的任務(wù)是：將指令寄存器中的指令操作碼取出后進行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。

計算機執(zhí)行程序的過程實際上就是逐條指令地重復(fù)上述操作過程，直至遇到停機指令可循環(huán)等待指令。

一般計算機進行工作時，首先要通過外部設(shè)備把程序和數(shù)據(jù)通過輸入接口電路和數(shù)據(jù)總線送入到存儲器，然后逐條取出執(zhí)行。但單片機中的程序一般事先我們都已通過寫入器固化在片內(nèi)或片外程序存儲器中。因而一開機即可執(zhí)行指令。

下面我們將舉個實例來說明指令的執(zhí)行過程：

開機時，程序計算器PC變?yōu)?000H。然后單片機在時序電路作用下自動進入執(zhí)行程序過程。執(zhí)行過程實際上就是取出指令(取

出存儲器中事先存放的指令階段)和執(zhí)行指令(分析和執(zhí)行指令)的循環(huán)過程。

例如執(zhí)行指令：MOV A,#0E0H，其機器碼為“74H E0H”，該指令的功能是把操作數(shù)E0H送入累加器，

0000H單元中已存放74H，0001H單元中已存放E0H。當(dāng)單片機開始運行時，首先是進入取指階段，其次序是：

1 程序計數(shù)器的內(nèi)容(這時是0000H)送到地址寄存器;

2 程序計數(shù)器的內(nèi)容自動加1(變?yōu)?001H);

3 地址寄存器的內(nèi)容(0000H)通過內(nèi)部地址總線送到存儲器，以存儲器中地址譯碼電跟，使地址為0000H的單元被選中;

4 CPU使讀控制線有效;

5 在讀命令控制下被選中存儲器單元的內(nèi)容(此時應(yīng)為74H)送到內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，因為是取指階段，所以該內(nèi)容通過數(shù)據(jù)總線被送到指令寄存器。

至此，取指階段完成，進入譯碼分析和執(zhí)行指令階段。

由于本次進入指令寄存器中的內(nèi)容是74H(操作碼)，以譯碼器譯碼后單片機就會知道該指令是要將一個數(shù)送到A累加器，而該數(shù)是在這個代碼的下一個存儲單元。所以，執(zhí)行該指令還必須把數(shù)據(jù)(E0H)從存儲器中取出送到CPU，即還要在存儲器中取第二個字節(jié)。其過程與取指階段很相似，只是此時PC已為0001H。指令譯碼器結(jié)合時序部件，產(chǎn)生74H操作碼的微操作系列，使數(shù)字E0H從0001H單元取出。因為指令是要求把取得的數(shù)送到A累加器，所以取出的數(shù)字經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線進入A累加器，而不是進入指令寄存器。至此，一條指令的執(zhí)行完畢。單片機中PC=0002H，PC在CPU每次向存儲器取指或取數(shù)時自動加1，單片機又進入下一取指階段。這一過程一直重復(fù)下去，直至收到暫停指令或循環(huán)等待指令暫停。CPU就是這樣一條一條地執(zhí)行指令，完成所有規(guī)定的功能。