單片微型計算機簡稱單片機,是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的縮寫MCU表示單片機,它最早是被用在工業(yè)控制領域。
單片機由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中,使計算機系統(tǒng)更小,更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的控制設備當中。
單片機自動完成賦予它的任務的過程,也就是單片機執(zhí)行程序的過程,即一條條執(zhí)行的指令的過程,所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來,這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的,一條指令對應著一種基本操作;單片機所能執(zhí)行的全部指令,就是該單片機的指令系統(tǒng),不同種類的單片機,其指令系統(tǒng)亦不同。
為使單片機能自動完成某一特定任務,必須把要解決的問題編成一系列指令(這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令),這一系列指令的集合就成為程序,程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。
存儲器由許多存儲單元(最小的存儲單位)組成,就像大樓房有許多房間組成一樣,指令就存放在這些單元里,單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了一個房間號一樣,每一個存儲單元也必須被分配到地址號,該地址號稱為存儲單元的地址,這樣只要知道了存儲單元的地址,就可以找到這個存儲單元,其中存儲的指令就可以被取出,然后再被執(zhí)行。
程序通常是順序執(zhí)行的,所以程序中的指令也是一條條順序存放的,單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行,必須有一個部件能追蹤指令所在的地址,這一部件就是程序計數(shù)器PC(包含在CPU中),在開始執(zhí)行程序時,給PC賦以程序中第一條指令所在的地址,然后取得每一條要執(zhí)行的命令,PC在中的內(nèi)容就會自動增加,增加量由本條指令長度決定,可能是1、2或3,以指向下一條指令的起始地址,保證指令順序執(zhí)行。