單片機(jī)的工作原理是什么？執(zhí)行指令分為哪三個(gè)階段？

單片機(jī)的工作原理是什么

單片機(jī)就是是一種集成電路芯片，采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器和多種I/O串行口及中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等功能集成在一塊硅片上組成一個(gè)微型并且很完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以前在工業(yè)中使用廣范，現(xiàn)在開(kāi)始融入生活的方方面面。

目前單片機(jī)使用的更加廣范，智能儀器儀表、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)以及家用電器。例如智能儀器儀表有智能變送器、智能數(shù)顯表，通訊設(shè)備有各種的手操器家用電器有智能電飯鍋、智能洗衣機(jī)、智能電視等。

單片機(jī)的工作過(guò)程實(shí)質(zhì)就是執(zhí)行程序的過(guò)程，也就是我們常說(shuō)的逐條執(zhí)行指令的過(guò)程。單片機(jī)每執(zhí)行一條指令均可分為三個(gè)階段：取出指令、分析（譯碼）指令、執(zhí)行指令。

大多數(shù)8位單片機(jī)的取指、譯碼、執(zhí)行這三步都是按照串行順序依次進(jìn)行的。32位單片機(jī)的這三步也是必不可少的，但是它是采用預(yù)取指令的流水線方式操作，并采用精簡(jiǎn)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(kāi)始對(duì)這條指令譯碼的同時(shí)，取出第二條指令；在第一條指令執(zhí)行時(shí)，第二條指令開(kāi)始譯碼，然后取出第三條指令，第二條指令同時(shí)執(zhí)行。。。如此循環(huán)。從而使CPU在同一時(shí)間對(duì)不同指令實(shí)現(xiàn)不同操作，這樣就實(shí)現(xiàn)了指令的并行處理，大大加快指令的執(zhí)行速度。

單片機(jī)執(zhí)行指令的三個(gè)階段

下面分別說(shuō)說(shuō)單片機(jī)執(zhí)行指令的三個(gè)階段。

1、取指令階段

根據(jù)程序計(jì)數(shù)器PC的值，從程序存儲(chǔ)器讀出當(dāng)前要執(zhí)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(jìn)行譯碼，解析出指令要實(shí)現(xiàn)那種操作。（例如是執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送還是進(jìn)行數(shù)據(jù)的加減運(yùn)算）

3、執(zhí)行指令階段

執(zhí)行指令規(guī)定的操作。（例如對(duì)于帶操作數(shù)的指令，先取出操作碼，再取出操作數(shù)，然后按照操作碼的類型對(duì)操作數(shù)進(jìn)行操作）