Microchip PIC8位单片机具有指令少、执行速度快等优点。其主要原因是PIC系列单片机在结构上与其它单片机不同。该系列单片机引人了原用于小型计算机的双总线和两级指令流水结构。这种结构与一般采用复杂指令集计算机CISC(Cornplex Instruction Set Com-puter)结构的单片机是不同的。精简指令集的双总线结构具有CISC结构的单片机均在同一存储空间取指令和数据,片内只有一种总线。这种总线既要传送指令又要传送数据(如图1一1(n)所示)。

因此,它不可能同时对程序存储器和数据存储器进行访问。因与CPU宜接相连的总线只有一种,要求数据和指令同时通过,显然有点“乱套”,这正如一个“瓶颈”,瓶内的数据和指令要一起倒出来,往住就被瓶颈卡住了。所以具有这种结构的单片机,只能先取出指令,再执行指令(在此过程中往往要取数),然后,待这条指令执行完毕,再取出另一条指令,继续执行下一条。这种结构通常称为冯·诺依曼结构,又称普林斯顿结构。在这里PIC系列单片机采用了一种双总线结构,即所谓哈佛结构。这种结构有两种总线,即程序总线和数据总线。这两种总线可以采用不同的字长,如PIC系列单片机是8位机,所以其数据总线当然是8位。但低档、中档和高档的PIC系列机分别有12位、14位和16位的指令总线。这样,取指令时则经指令总线,取数据时则经数据总线,互不冲突。这种结构如图1一1(b)所示。指令总线之所以不用8位,而要增加位数,是因为指令的位数越多,则每条指令包含的信息且就越大,这种指令的功能就越强。一条12位、14位或16位的指令可能会具有两条8位指令的功能。因此PIC系列单片机的指令与CISC结构的单片机指令相比,前者的指令总数要少得多(即RISC指令集), PIC微控制器采用了小型机设计结构。先进的类-RISC结构体现在每一条高效率和功能强大的指令上。3个系列微控制器的指令都是单字的宽字位指令:低档、中档和高档系列的指令位数分别为12位、14位和16位,且分别只有33条、35条和58条指令,它们向上兼容。其指令系统除了程序分支指令是单字双周期指令外,其他指令都是单周期、单字指令,在这些指令中,没有功能相交叉的指令,使所有的指令具有简洁性;而一般CISC结构的微控制器通常有50条到110条多字节多周期的指令。单宽字指令提高了软件编码的效率和减少了所需要的程序存储单元,使系统具有最高处理效率和突出性能。另外,由于所用指令数较少和较简洁,编程任务和调试任务相对就比较容易,而且学习和实现都非常快。在相同情况下,PIC微控制器所需要的编码比一般微控制器要少一半,其指令的高效率又可使编码开发时间节约30%。其速度快的内在因素为:

(1)指令流水线结构可以在一个周期内同时完成一条指令的执行和下一条指令的取

指,最大限度地提高了每一个内部时钟周期的效率。

(2)高速的指令执行时间,在20MHz时钟情况下达到200ns,在25MHz时速度可达

160ns。在单周期内可以对I/O口的任一位直接进行位操作。

阅读此文的人还喜欢:

Microchip PIC的优势