1.2.2 单片机CPU的结构

MCS-51单片机内部有一个8位CPU（8位是CPU的字长，指CPU对数据的处理是按一个字节进行的），它像通常的微处理器一样，也是由算术逻辑运算单元ALU、 定时控制部件（即控制器）和各种专用寄存器等组成的。

MCS-51单片机的CPU专用寄存器组包括6个寄存器： 程序计数器PC、 累加器ACC、寄存器B、 程序状态标志寄存器PSW、 堆栈指针SP、 数据指针DPTR。除PC外，其余5个寄存器均为可编程可访问寄存器。在MCS-51单片机中，除PSW外，一般不直接使用这些寄存器，这里只介绍程序计数器PC和程序状态标志寄存器PSW。

1）程序计数器PC（Program Counter）

程序计数器PC是CPU的最基本部件。它是一个独立的计数器，用于存放下一条待执行指令的地址。PC的基本工作过程可以描述为： PC中的数作为指令地址输出给程序存储器，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC本身自动加1，指向下一条指令。PC是一个16位寄存器，其寻址范围是216字节，即64KB。

2）程序状态标志寄存器PSW（Program State Word）

程序状态标志寄存器PSW是一个8位可编程并可按位寻址的专用寄存器，用来存放当前指令执行结果的有关状态信息，其各位定义如图1-4所示。

（1）Cy（PSW.7）——进位标志。累加器A的最高位有进位或借位时，硬件自动使该位置位（即Cy=1），否则该位清零。在布尔（位运算）处理机中，Cy是各种布尔操作指令的“位累加器”，作用相当于普通CPU中的累加器A，只是Cy为一个一位的累加器。进位标志Cy在程序设计中的助记符是C。

（2）AC（PSW.6）——辅助进位标志。当进行加法或减法操作时，若累加器的D3位向D4位有进位或借位，则硬件自动将其置位，否则该位清零。它主要用于BCD码数运算时的十进制调整。

（3）F0（PSW.5）——用户通用状态标志。用户可对该位置位或清零，也可用软件测试该位的状态以控制程序的流向。

（4）RS1（PSW.4）和RS0（PSW.3）——工作寄存器组选择控制位。MCS-51系列单片机片内RAM的00H～1FH为通用工作寄存器区，共含4组工作寄存器，每组编号均为R0～R7。CPU选择何组工作寄存器，取决于用户通过指令对RS1和RS0的状态设置。各组对应关系如表1-3所示。

（5）OV（PSW.2）——溢出标志。当带符号数的加法或减法运算结果超出（-128～+127）范围时，说明计算结果已经溢出，此时该位将由硬件自动置位（即OV=1），否则清零。

（6）PSW.1——保留位。也可作为用户自行定义的状态标志位，其用法与PSW.5相同。

（7）P（PSW.0）——奇偶标志位。每个指令周期由硬件按累加器A中置 “1” 位数的奇偶性自动置位或清零。若A中有奇数个 “1”，则P置位，否则清零。奇偶标志对串行通信中的数据传输有重要意义，常用奇偶校验法来检验数据传输的正确性。