AVR單片機的CPU內部結構的詳細資料說明

　　學單片機那么久了，感覺想要深入，還得看匯編語言，至少得了解單片機內部結構。下面就以ATmega16為例，介紹一下AVR單片機結構和匯編語言。

　　如上兩圖，左圖是虛線框內AVR CPU的內核結構，右圖是AVR單片機內核結構的方框圖，可以看出AVR單片機的數(shù)據(jù)總線 （CPU字長）是8位的，也就說它是8位單片機。 AVR采用了Harvard結構，具有獨立的數(shù)據(jù)和程序總線，CPU在執(zhí)行一條指令的同時，就將PC中指定的下一條指令取出，構成了一級流水線運行方式，實現(xiàn)了一個時鐘周期執(zhí)行一條指令，數(shù)據(jù)吞吐量高達1MIPS/MHz。 AVR CPU內核由幾個重要的部分組成，它們分別是：

　　A.算數(shù)邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit） AVR ALU與32個通用工作寄存器直接相連。寄存器與寄存器之間、寄存器與立即數(shù)之間的ALU運算只需要一個時鐘周期。 ALU操作分為3類：算術、邏輯和位操作，此外還提供了支持無/有符號數(shù)和分數(shù)乘法的乘法器，操作結果的狀態(tài)將影響到狀態(tài)寄存器SREG（Status Register）。

　　B.程序計數(shù)器PC、指令寄存器和指令譯碼器程序計數(shù)器PC用來存放下一條需要執(zhí)行指令在程序存儲器（ROM）空間的地址（指向FlashROM空間），取出的指令存放在指令寄存器中，然后送入指令譯碼器中產(chǎn)生各種控制信號，控制CPU的運行（執(zhí)行指令）。 AVR一條指令的長度大多數(shù)為16位，還有少部分為32位，因此AVR的程序存儲器結構實際上是以字（16位）為一個存儲單元的。 ATmega16單片機的程序計數(shù)器為13位，正好滿足了對片內8K字（及16K字節(jié)）的Flash程序存儲器空間直接尋址的需要。