8051架構主要包含：
1. CPU(運算器和控制器)；
2. 存儲器(内部RAM、擴充RAM和Flash)；
3. 特殊功能寄存器；
4. 其他：外設、時鐘系統等；(注：本文略過)
經典8051單片機内部結構
一
CPU(運算器和控制器)
運算器和控制器構成了8051中央處理單元(CPU)。
1
運算器
單片機的運算器主要包括8位算術/邏輯運算部件、累加器A、寄存器B、程式狀态寄存器等。其功能是實作資料的算術/邏輯運算(資料處理)和資料傳輸等操作。
1)算術/邏輯單元 ALU
在8051 CPU内的運算器中，最核心的部件就是算術邏輯單元(Arithmetic and Logic Unit，ALU)，ALU寬度為8位。它的主要功能是實作8位加、減、乘和除運算，“與”、“或”、“異或”邏輯運算，包括位操作以及循環、清“0”、置“1”、加“1”、 減“1”等若幹基本操作。
2)累加器ACC
累加器(Accumulator，ACC)是一個常用的專用寄存器，指令系統中采用 A 作為累加器的助記符，常用于存放算術或邏輯運算的操作數及運算結果。
3)寄存器B
寄存器B 在乘除法運算中需要和 ACC 配合使用。其他情況下，B寄存器還可以用作通用暫存寄存器。
4)程式狀态字寄存器 PSW
程式狀态字(Program Status Word，PSW)在 CPU 做算術運算或者邏輯運算時，對應的 PSW 狀态位會發生改變。
2
控制器
1)程式計數器 PC
NaN
程式計數器(Program Counter，PC)，用于存放下一條即将從程式存儲器中讀取的指令的位址。它不斷地從程式存儲器中讀取指令代碼，進而實作計算機自動而連續地執行指令、運作程式。PC中内容(位址碼)的變化決定程式運作的流向。
程式計數器的寬度為16位，決定單片機對程式存儲器可以尋址的範圍，即可尋址的程式存儲器的容量最大為64KB。
程式計數器并不能總是讓程式位址寄存器遞增，這是因為機器指令可以分成順序執行和跳轉執行兩種情況。
2)指令通道
a. 取指單元
根據PC所指向的存放指令程式存儲器的位址，取出指令。8051的機器指令有8位、16位或24位。
b. 譯碼單元
根據取出指令的操作碼部分，轉換成一系列的邏輯控制序列，這些控制序列将直接控制CPU内的運算單元。
c. 執行指令單元
根據邏輯控制序列(微指令)所産生的邏輯行為，控制運算器單元，進而完成指令需要實作的操作行為。
3)雙資料指針 DPTR
雙資料指針(DPTR)是一個16位的專用寄存器，由DPL和DPH組成。它的主要功能是用來尋址外部資料存儲器的16位位址寄存器，也可尋址存放在64KB程式存儲器中固定資料。
4)堆棧指針 SP
堆棧指針 SP 是一個 8 位專用寄存器，它訓示出堆棧頂部在内部 RAM 塊中的位置。
二
存儲器(内部RAM、擴充RAM、Flash)
8051存儲器結構和位址空間
8051架構的單片機存儲器主要包括：
内部RAM、擴充RAM、特殊功能寄存器和程式存儲器Flash。
1
内部RAM
1)
内部RAM最大支援256位元組的存儲空間；讀取資料非常快，是因為可以通過8位位址直接通路；
2)
低128位元組可以直接尋址(data)，也可以間接尋址(idata)；其中的20H~2FH位址空間，可以通過位尋址；
3)
高128位元組隻能間接尋址；當直接尋址通路時，會自動映射到SFR空間；
4)
C51編譯器提供3種不同的記憶體類型來通路内部RAM空間：data, idata和bdata；
| 關鍵字 | 指向内部RAM區域 | 尋址方式 |
| data | 低128位元組 | 直接尋址 |
| idata | 所有256位元組 | 間接尋址 |
| bdata | 20H~2FH位址空間 | 可以按位讀寫 |
2
擴充RAM
1)
通路擴充RAM區域時，通過一個資料指針寄存器進行間接通路，是以讀寫速度要比内部RAM區域慢。
2)
擴充RAM區域最大支援64K位元組存儲空間，但是這些位址不一定全部用于記憶體空間，一些8051單片機會把外設位址映射到擴充RAM區域。
3)
C51編譯器提供2種不同的資料類型來通路擴充RAM空間：xdata和pdata：
| 關鍵字 | 指向外部RAM區域 | 尋址方式 |
| xdata | 所有最大64K位元組空間 | 間接尋址 |
| pdata | 一個頁(256位元組)的空間 | 間接尋址 |
3
程式存儲器Flash
1)
8051架構支援最大64K位元組的Flash空間。
2)
程式代碼是存儲在Flash空間的，8051隻能執行存儲在Flash中的代碼。常數變量也可以存儲在Flash空間。
3)
通路Flash空間的方式是使用MOVC指令間接尋址，不能直接尋址；
三
特殊功能寄存器
8051架構提供128位元組的記憶體空間給特殊功能寄存器(SFR)，SFR 和内部 RAM 的高 128 位元組共用位址 80H ~ FFH, 隻能通過直接尋址通路SFR。
SFR是多個控制寄存器和狀态寄存器的集合，用于對單片機内的各個功能子產品進行管理、控制和監視。
參考資料：
① Keil > Help
②《STC單片機原理及應用——從器件、彙編、C到作業系統的分析和設計》何賓著
③《MCS-51系列單片機及其應用(第6版)》孫育才、孫華芳著
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