單片機(jī)(Single-Chip Microcomputer)是一種集成電路芯片，是采用超大規(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CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能(可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路)集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

本篇文章將介紹一下關(guān)于單片機(jī)寄存器的知識(shí)。

什么是單片機(jī)寄存器?

寄存器是CPU內(nèi)部的一種存儲(chǔ)器，分為通用寄存器和特殊功能寄存器(8086也細(xì)分為特殊功能寄存器)。通用寄存器，顧名思義是通用的。它們可以存儲(chǔ)操作數(shù)、運(yùn)算結(jié)果、內(nèi)存地址等數(shù)據(jù)，在用C語(yǔ)言編程時(shí)，編譯器一般負(fù)責(zé)安排通用寄存器的使用，無(wú)需直接聯(lián)系它們。特殊功能寄存器具有特定功能，其中一些作用于CPU，比如PC存放下一條指令的地址，SP記錄棧頂在內(nèi)存中的位置，其中一些與IO模塊相連，單片機(jī)程序通過(guò)這些寄存器控制各種外設(shè)。

寄存器是內(nèi)存階層中的最頂端，也是系統(tǒng)獲得操作資料的最快速途徑。寄存器通常都是以他們可以保存的位元數(shù)量來(lái)估量，舉例來(lái)說(shuō)，一個(gè)"8位元寄存器"或"32位元寄存器”。寄存器現(xiàn)在都以寄存器檔案的方式來(lái)實(shí)作，但是他們也可能使用單獨(dú)的正反器、高速的核心內(nèi)存、薄膜內(nèi)存以及在數(shù)種機(jī)器上的其他方式來(lái)實(shí)作出來(lái)。寄存器通常都用來(lái)意指由一個(gè)指令之輸出或輸入可以直接索引到的暫存器群組。更適當(dāng)?shù)氖欠Q他們?yōu)椤凹軜?gòu)寄存器”。例如，x86指令集定義八個(gè)32位元寄存器的集合，但一個(gè)實(shí)作x86指令集的CPU可以包含比八個(gè)更多的寄存器。寄存器是CPU內(nèi)部的元件，寄存器擁有非常高的讀寫速度，所以在寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送非?？?。

單片機(jī)的主要寄存器

(1)累加器A累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù);運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。

(2)數(shù)據(jù)寄存器DR數(shù)據(jù)寄存器通過(guò)數(shù)據(jù)總線向存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備送(寫)或取(讀)數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。

(3)指令寄存器IR和指令譯碼器ID指令包括操作碼和操作數(shù)。指令寄存器是用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。

(4)程序計(jì)數(shù)器PCPC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址(即程序的首地址)送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。

(5)地址寄存器AR地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來(lái)保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫操作完成為止。

顯然，當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時(shí)，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來(lái)看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。