机器码是什么-机器码是什么硬件-机器码原理

aizixun8

我们之前已经知晓了单片机的主要组成部分，这些组成部分构成了单片机的硬件。硬件呢，就是能够被看到且能够被摸到的实体。然而，仅仅拥有这样的硬件，仅仅具备了实现计算和控制功能的可能性而已。

单片机若要真正具备计算和控制的能力，就必须有软件予以配合。软件主要涵盖各种程序。只有把各种正确的程序存储到单片机中，它才能够有效地开展工作。单片机能够自动进行运算和控制，是因为人将实现计算和控制的步骤以命令形式，也就是一条条指令预先存入到存贮器中。在 CPU 的控制下，单片机会将指令一条条取出，然后进行翻译和执行。就拿两个数相加这一简单运算举例，当需要运算的数已存入存贮器后，还需进行以下几步：

第一步：把第一个数从它的存贮单元（）中取出来，送至运算器。

第二步：把第二个数从它所在的存贮单元中取出来，送至运算器；

第三步：相加；

第四步：把相加完的结果，送至存贮器中指定的单元。

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指令与指令系统：

取数、送数、相加、存数等这些都是一种操作。我们把要求计算机执行的各种操作用命令形式写下来，这就是指令。然而，怎样去辨别和执行这些操作呢？这是在设计单片机时，由设计人员赋予它的指令系统来决定的。一条指令对应着一种基本操作。单片机能够执行的所有指令，构成了该单片机的指令系统（Set）。不同种类的单片机，它们的指令系统是不一样的。

源程序：

单片机正常运作需事先进行编制程序这一步骤，接着把程序放置到存贮器里，之后由 CPU 来执行该程序。因为程序是由指令构成的，所以应当把要解决的问题编成一连串的指令。并且这些指令必须是被选定的单片机能识别和执行的指令。单片机用户为解决自身问题所编写的指令程序，被称作源程序。

指令的构成：指令的基本组成是操作码和操作数。

指令通常分为操作码（）和操作数（）两大部分。

1.操作码表示计算机执行什么操作，即指令的功能；

操作数指的是参加操作的数。操作数也可以是操作数所在的地址，也就是操作数所存放的地方的编号。

MCS－51 单片机的字长是 8 位。有时候，要完成某些操作，仅用一个字节无法充分表达。因此，在其指令系统中，既有单字节指令，也有多字节指令。

机器语言与机器码：

单片机是一种可编程器件，它只“认得”二进码，也就是 0 和 1。要让单片机运作起来，单片机系统中的所有指令都必须以二进制编码的形式来进行表示。Intel 公司的 MCS－51 系列单片机中，有从存贮器取出一数到 CPU 中的累加器（此累加器在运算器中，是参与运算、存放运算结果的专用寄存器）的指令代码为 74H，还有累加器内容加立即数的代码为 24H，另外，加上立即数代码后，累加器送数到内部 RAM 存贮器的代码为 F6H～F7H 等。这些指令是用十六进制表示二进制的机器码。

汇编语言与助记符：

机器码由一连串的 0 和 1 构成。它没有明显特征，难以记忆，不易理解，容易出错。因此，直接用它来编写程序是很困难的。所以，人们用一些助记符来代替操作码，这些助记符通常是指令功能的英文缩写，比如在 MCS－51 中，数的传送常用 MOV（Move 的缩写），加法用 Add（的缩写）。这样，每条指令都具有明显的动作特征，这使得它易于被记忆和理解，同时也不容易出现错误。

程序用助记符编写就称为汇编语言程序。助记符编写的程序容易被人理解，然而单片机只认识二进制机器代码。所以，要让单片机能“读懂”汇编语言程序，就必须将其转换成由二进制机器码构成的程序，这种转换过程叫做“汇编”。汇编既可以借助人工查表法来实现，也可以借助 PC 机通过所谓的“交叉汇编程序”来完成。用户程序由机器码构成，当它“进入”了单片机后，再“启动”单片机，就能够让单片机执行输入程序所规定的任务。

大部分朋友可能知晓 51 单片机和 stm32 单片机，也知道一般入门会先学习 51 单片机，学习 stm32 单片机会相对简单些。然而，对于 51 单片机和 stm32 单片机的具体区别，他们却并不了解。有些人觉得没有必要去了解这些区别，但我个人认为，只有在搞懂了它们之间的差异之后，对于自身的学习才会有极大的好处。

学习第一层的目的是能够用 C 语言编写简单的逻辑控制。例如可以实现闪烁 LED，进行简单数码管显示，还能驱动一些简单的外设。对于对单片机感兴趣的初学者以及喜欢动手实践的人来说，两周时间就可以达到这些要求。虽然不能说熟练，但基本能够会使用。

基本会用之后就可以着手进行一些简单的例程修改。在进行扫描按键操作时，先检测是否按下，接着做一个延时 20ms 的动作，然后再次检测是否按下，之后能得到某个信号的反馈。通过一系列的案例修改，能让自己更深入地了解单片机编程。千万不要修改了一个就觉得自己会了，然后就放下去弄其他东西，因为熟能生巧适用于每一个行业。

大多数电类专业学生，除了参加电赛的那些同学外，很多人在毕业时，或许还未曾做完这类级别的事情。

下面我们就来进入今天的主题

单片机简介

单片微型计算机简称单片机。它简单来讲，是将 CPU（负责运算和控制）、RAM（用于数据存储，即内存）、ROM（用于程序存储）、输入输出设备（如串口、并口等）以及中断系统集成在同一芯片上的器件。在我们的个人电脑中，CPU、RAM、ROM、I/O 这些都是各自独立的芯片，然后这些芯片被安装在一个主板上，从而构成了我们的 PC 主板，进而组装成电脑。而单片机只是把这些所有的功能都集中在了一个芯片上。

51单片机和STM32单片机

51 单片机是对所有与特定指令系统兼容的单片机的统称。Intel 的 8031 单片机是这一系列单片机的始祖。后来，随着 flash ROM 技术的发展，8031 单片机取得了很大的进步，成为应用最广泛的 8bit 单片机之一。其代表型号是 ATMEL 公司的 AT89 系列。

STM32 单片机是 ST 公司以 arm 公司的 -M 为核心生产的 32bit 系列单片机。它的内部资源，包括寄存器和外设功能，比 8051、AVR 和 PIC 都要多很多，几乎接近于计算机的 CPU 了，适用于手机、路由器等设备。

DSP、AVR和PIC单片机、8051单片机之间区别

AVR 是一种 8 位单片机，它的结构与 8051 单片机不同。PIC 也是一种 8 位单片机，其结构也与 8051 单片机不同。由于结构不同，AVR 和 PIC 的汇编指令也不同。它们都使用 RISC 指令集，指令数量只有几十条，大部分还是单周期指令。因此，在相同的晶振频率下，AVR 和 PIC 比 8051 速度要快。

DSP是一种特殊的单片机。它的位数从 8bit 到 32bit 都有。它专门用于计算数字信号。在某些计算公式方面，它比现在家用计算机的最快 CPU 还要快。例如，一个 32bit 的 DSP 能在一个指令周期内完成一个 32bit 数乘以 32bit 数再加上一个 32bit 数的计算。

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