由于采用改进型哈佛架构，51单片机具备独立的程序存储器ROM、数据存储器RAM，两者地址空间独立，且独立编址，如下是单片机的存储器结构图。

数据存储器分为RAM和外部RAM，两者地址空间独立，且独立编址。以子系列52为例，由于具备256B寻址能力，编址空间为0x00~0xFF。RAM除了临时存储用户数据外，还用于CPU通用寄存器，位寻址区，堆栈等。可以使用MOV指令对RAM进读写访问。外部RAM具备64kB寻址能力，用于用户临时数据存放，但是需要用户外部扩展。可以使用MOVX指令访问外部RAM，外部RAM访问由地址总线触发，数据总线读写，P0、P2用于生成16地址，P0还时分复用兼用于数据总线。

程序存储器ROM，用于存储用户代码，由于程序计数器PC是16位的，因此系统具备64kB寻址能力，地址空间为0x0000 ~ 0xFFFF，厂商在单片机内部实现一部分程序存储器，例如4kB、8kB，剩余的根据用户需要可以外部扩展。访问程序存储器使用MOVC A, @A + DPTR，MOVC A, @A + PC指令，只能进行读取访问，无法写入。

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论电脑中存储器的速度，最慢的是电脑的硬盘，即使是现在的固态硬盘，速度在电脑的存储中依然是最慢的，然后是内存，也就是内存条，它属于动态RAM，再然后是缓存，缓存说的是CPU的L1，L2缓存，它是静态RAM。

最快的当属寄存器，和CPU的速度几乎是同步的，这些都位于CPU内部，它之所以是最快主要有三个原因。

第一个原因是它由CPU直接存取，没有中间步骤。

第二个原因是它位于CPU内部，走线非常短。

第三个原因是它的结构。

接下来我们就来说一说寄存器的作用，还有就是它的结构，寄存器是CPU用来暂存指令、数据和地址的电脑存储器，暂存是重点，它是短时间内存储数据的地方，比如它可以存储计算产生的中间结果。

而如果没有寄存器的话，中间数据则需要发给L1缓存，L1缓存再发给L2缓存，最后才能存储内存条里面，CPU与内存条进行存取数据则要经过好几个指令，然后还要这样读出来，这样速度上就会慢很多，而对于这样的中间数据，直接存储到寄存器是最优选择，这里寄存器充当的是累加器的作用。

这是一个4位寄存器的逻辑图，它由4个边沿触发器构成，要弄懂这个寄存器，我们只需要了解这个边沿触发器就行了，因为寄存器就是几个触发器的集合。

这是一个边缘触发器的内部逻辑图，你看它有两级RS触发器组成，首先说一下RS触发器，当我们给S输入1，R输入0时，Q才输出一，Q非输出零，然后再给它加两个与门，这样只有时钟信号为1时，它才能生效。

然后再来看边沿触发器，就简单很多了，时钟信号是震荡器发过来的，它的波形速度很快，一秒钟变换上亿次，当时钟信号为0时，D点信号也为0，这个RS触发器处于失效模式，由于这个非门的存在，此时它的输出是1，第一级触发器处于工作模式。

我们给数据端输入1，这是它此时的输出情况，过一小段时间，时钟信号就变成了高电平，经过非门之后输出0，这时候第一级触发器就会处于失效模式，但是它会保存之前的输出，因为时钟信号是高电平，第二级触发器被激活。

第一级触发器的输出信息是第二级的输入，第二级RS触发器会立马输出相应的值，最后的输出是1，因为我们最开始的数据写的就是1，所以最后输出的也是1，还有就是它的结果在时钟信号由低变高的一瞬间就会改变，后面我们再给它写数据，它的结果也不会改变了。

因为第一级RS触发器此时处于失效模式，要想把下一个数据写进去，只能等下一个上升沿到来，只需要一个周期，寄存器就能存取一次数据，所以它的速度很快，接近CPU，再来看寄存器是不是简单多了，无非就是写的数据更多罢了。

对于学过单片机的小伙伴们来说，和计算机打交道应该是很多的，因为单片机编程都是围绕着寄存器来的，举一个简单的例子，就是对单片机配置引脚的输入模式，还有这四种输入模式，但是具体是用哪一种呢？这就需要我们通过编程实现了编程，最终也是对寄存器进行编程。

我们可以把寄存器看作是开关，我们需要用到哪个输入模式，就闭合哪个开关，也就是对寄存器的某一位协议，比如我们要把单片机设置为模拟输入模式，就需要把寄存器的这一位协议，其它的写零，这个开关就闭合了，单片机就能被设置为模拟输入模式，这就是计算器的一些简单的应用。

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