一文详解51单片机的存储器组织结构
程序存储器：
① 用于存放程序(可执行的二进制代码映像文件，包括程序中的数据信息)，还包括初始化代码等固件。
② 为只读存储器。注意，这里的“只读”，是指单片机(cpu)在正常工作时对其的访问方式是只读的;而现在大多数单片机的程序存储器(不管是内部还是外部)都采用了flash rom，来取代以前所用的rom、e2prom等，可方便地进行在线编程(isp)。
③ 标准8051的内部程序存储器大小为4kb(0x0000 ~ 0x0fff);而具体的51核的兼容单片机的内部rom大小需要参考其datasheet，例如p89c51ra2xx的内部程序存储器是8k的flash。
④ 内部、外部存储器统一编址，在软件设计上(指令系统中)没有差别;是否使用外部程序存储器是通过引脚ea在硬件电路上控制的：不使用外部程序存储器时，ea=0(接地);如果扩展了外部程序存储器，则使ea=1，当寻址到内部存储空间以外时，会自动转向外部程序存储器空间(与扩展外部程序存储器有关的还有psen和ale的时序配合，以及p0和p2口用于地址线)。
[注] 一般直接选用内部程序存储器满足代码大小要求的单片机型号，避免扩展外部存储器，造成系统软硬件设计上的复杂和额外开销。
数据存储器：
为ram。首先必须要强调的是，不管是物理上还是逻辑上，51单片机的内部、外部数据存储器都在不同的地址空间。两者不是一回事，用途也不一样，访问的指令也不同(内部ram为mov指令，外部为movx)。
1、内部数据存储器(内部ram)
相当于内存，为程序(进程)中的变量和常量分配存储空间，掉电后内容消失。
标准8051的内部ram为256b(0x00 ~ 0xff)：其中可供用户自由使用的是低128b(0x00 ~ 0x7f)区域，高128b中定义了26b的特殊功能寄存器(sfr)，其余没有定义，因而没有意义。
p89c51ra2xx的片内ram是512b(片内ram不等于内部ram，见释疑2)。
[说明] 关于内部ram中的sfr，其中不但定义了一些控制字段，还包括累加器(acc)、程序状态字(psw)、数据指针(dptr)、堆栈指针(sp)等，值得注意的是，片上i/o口p0 ~ p3的地址也在这里定义(即有3个特殊功能寄存器的地址实际上是p口的地址)——这是因为51单片机的i/o口与存储器是统一编址的*。
2、外部数据存储器(外部ram)
上面谈到“i/o口与存储器统一编址”的问题，因此，这里称作外部ram空间更为合适。在这个64kb地址空间中(0x0000 ~ 0xffff)，除了可以扩展外部ram外，还可以扩展外部i/o设备。
外部ram主要用于存储程序运行时产生的重要数据(如数据采集结果、数据处理结果、系统日志等)，这时一般需要外加电源进行掉电保护，以在系统掉电时保存其中的数据信息;也可用于数据的暂时存储，供cpu正常读写操作使用。因此外部ram主要是使用其“可随机访问、读写方便且高速”的特性。
* 所谓i/o口与存储器统一编址，是指i/o口与主存在同一地址空间，将处理器的可寻址存储空间中专门划出一部分地址空间分配给i/o口使用。这与pc机的x86处理器不同，x86体系结构为i/o口专门定义了独立于存储空间之外的地址空间(事实上，除x86外，其他体系结构的处理器都对i/o口与存储器统一编址，可参考《linux device drivers》)。
释疑1：51只有16根地址线，为什么能同时将程序存储器和外部数据存储器都扩展到64kb呢?即外部即有rom，又有ram，如何知道访问的是哪个?
在体系结构上，程序存储器和数据存储器是不同的地址空间，两者的访问是不会相互干扰的，这主要是通过在硬件和指令集设计上来实现的。
在硬件上，访问外部rom是通过ea和psen引脚来控制的;访问外部ram则是通过wr和rd信号来控制的;
在指令集上，访问外部rom不需要使用显示指令，是通过pc(指令计数器)来控制取指地址的(跳转指令也可能引起pc跳转);而访问外部ram则需要在程序设计上使用指令movx来执行。另外，访问内部ram则使用了指令mov，以区分外部ram的访问。
释疑2：p89c51ra2xx的片内ram是512b，是如何组织的?
p89c51ra2xx的片内ram是512b：其中内部ram为256b(使用mov指令访问，定义与标准51相同);另外的256b为xram(片内的外部数据存储器)，属于外部存储器的范畴，因此用途也同外部ram，使用movx指令访问，当程序中的全局变量或单个局部变量需占较大存储空间时，可以定义为xdata型，保存到xram区。注意这个片内的xram掉电后其数据也会丢失;另外，如果要扩展外部ram，则一般是设置xram为禁用态。
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① 用于存放程序(可执行的二进制代码映像文件，包括程序中的数据信息)，还包括初始化代码等固件。
② 为只读存储器。注意，这里的“只读”，是指单片机(cpu)在正常工作时对其的访问方式是只读的;而现在大多数单片机的程序存储器(不管是内部还是外部)都采用了flash rom，来取代以前所用的rom、e2prom等，可方便地进行在线编程(isp)。
③ 标准8051的内部程序存储器大小为4kb(0x0000 ~ 0x0fff);而具体的51核的兼容单片机的内部rom大小需要参考其datasheet，例如p89c51ra2xx的内部程序存储器是8k的flash。
④ 内部、外部存储器统一编址，在软件设计上(指令系统中)没有差别;是否使用外部程序存储器是通过引脚ea在硬件电路上控制的：不使用外部程序存储器时，ea=0(接地);如果扩展了外部程序存储器，则使ea=1，当寻址到内部存储空间以外时，会自动转向外部程序存储器空间(与扩展外部程序存储器有关的还有psen和ale的时序配合，以及p0和p2口用于地址线)。
[注] 一般直接选用内部程序存储器满足代码大小要求的单片机型号，避免扩展外部存储器，造成系统软硬件设计上的复杂和额外开销。
数据存储器：
为ram。首先必须要强调的是，不管是物理上还是逻辑上，51单片机的内部、外部数据存储器都在不同的地址空间。两者不是一回事，用途也不一样，访问的指令也不同(内部ram为mov指令，外部为movx)。
1、内部数据存储器(内部ram)
相当于内存，为程序(进程)中的变量和常量分配存储空间，掉电后内容消失。
标准8051的内部ram为256b(0x00 ~ 0xff)：其中可供用户自由使用的是低128b(0x00 ~ 0x7f)区域，高128b中定义了26b的特殊功能寄存器(sfr)，其余没有定义，因而没有意义。
p89c51ra2xx的片内ram是512b(片内ram不等于内部ram，见释疑2)。
[说明] 关于内部ram中的sfr，其中不但定义了一些控制字段，还包括累加器(acc)、程序状态字(psw)、数据指针(dptr)、堆栈指针(sp)等，值得注意的是，片上i/o口p0 ~ p3的地址也在这里定义(即有3个特殊功能寄存器的地址实际上是p口的地址)——这是因为51单片机的i/o口与存储器是统一编址的*。
2、外部数据存储器(外部ram)
上面谈到“i/o口与存储器统一编址”的问题，因此，这里称作外部ram空间更为合适。在这个64kb地址空间中(0x0000 ~ 0xffff)，除了可以扩展外部ram外，还可以扩展外部i/o设备。
外部ram主要用于存储程序运行时产生的重要数据(如数据采集结果、数据处理结果、系统日志等)，这时一般需要外加电源进行掉电保护，以在系统掉电时保存其中的数据信息;也可用于数据的暂时存储，供cpu正常读写操作使用。因此外部ram主要是使用其“可随机访问、读写方便且高速”的特性。
* 所谓i/o口与存储器统一编址，是指i/o口与主存在同一地址空间，将处理器的可寻址存储空间中专门划出一部分地址空间分配给i/o口使用。这与pc机的x86处理器不同，x86体系结构为i/o口专门定义了独立于存储空间之外的地址空间(事实上，除x86外，其他体系结构的处理器都对i/o口与存储器统一编址，可参考《linux device drivers》)。
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在体系结构上，程序存储器和数据存储器是不同的地址空间，两者的访问是不会相互干扰的，这主要是通过在硬件和指令集设计上来实现的。
在硬件上，访问外部rom是通过ea和psen引脚来控制的;访问外部ram则是通过wr和rd信号来控制的;
在指令集上，访问外部rom不需要使用显示指令，是通过pc(指令计数器)来控制取指地址的(跳转指令也可能引起pc跳转);而访问外部ram则需要在程序设计上使用指令movx来执行。另外，访问内部ram则使用了指令mov，以区分外部ram的访问。
释疑2：p89c51ra2xx的片内ram是512b，是如何组织的?
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