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2019年12月16日 | AVR单片机的CPU内部结构的详细资料说明
2019-12-16 来源：elecfans
学单片机那么久了，感觉想要深入，还得看汇编语言，至少得了解单片机内部结构。下面就以ATmega16为例，介绍一下AVR单片机结构和汇编语言。
如上两图，左图是虚线框内AVR CPU的内核结构，右图是AVR单片机内核结构的方框图，可以看出AVR单片机的数据总线 （CPU字长）是8位的，也就说它是8位单片机。 AVR采用了Harvard结构，具有独立的数据和程序总线，CPU在执行一条指令的同时，就将PC中指定的下一条指令取出，构成了一级流水线运行方式，实现了一个时钟周期执行一条指令，数据吞吐量高达1MIPS/MHz。 AVR CPU内核由几个重要的部分组成，它们分别是：
A.算数逻辑单元ALU（Arithmetic Logic Unit） AVR ALU与32个通用工作寄存器直接相连。寄存器与寄存器之间、寄存器与立即数之间的ALU运算只需要一个时钟周期。 ALU操作分为3类：算术、逻辑和位操作，此外还提供了支持无/有符号数和分数乘法的乘法器，操作结果的状态将影响到状态寄存器SREG（Status Register）。
B.程序计数器PC、指令寄存器和指令译码器程序计数器PC用来存放下一条需要执行指令在程序存储器（ROM）空间的地址（指向FlashROM空间），取出的指令存放在指令寄存器中，然后送入指令译码器中产生各种控制信号，控制CPU的运行（执行指令）。 AVR一条指令的长度大多数为16位，还有少部分为32位，因此AVR的程序存储器结构实际上是以字（16位）为一个存储单元的。 ATmega16单片机的程序计数器为13位，正好满足了对片内8K字（及16K字节）的Flash程序存储器空间直接寻址的需要。
史海拾趣
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