51单片机存储器内存详解

51单片机当中的存储器从功能性上来划分可以分为程序存储器与数据存储器。一般来说单片机存储器的存储空间是能够进行存储空间拓展的，但是如何进行拓展则需要根据不同的存储器类型进行选择。

本文就将为大家针对这个问题进行讲解。

访问存储空间时，需要用到两个指针变量，为DPTR和PC。其中pc为程序计数器，指向下一条需要执行的指令的地址，DPTR为数据指针寄存器，这两个变量的长度都为16位，这是51单片机内部结构决定的，无法改变。所以这两个指针的寻址能力都为64K。这样看来，两类存储器的扩展能力都为64K。但是，如果实际扩展过存储器，就可以发现程序存储器的扩展能力并没有64K。

为什麽会这个样子呢?这得从51单片机的存储空间的编址说起。这里仅作简单说明，具体可以看教科书。简单地说，内部程序存储器和外部程序存储器是一起编址的，它们分别占用64K地址的一部分，所以外部扩展时要减去内部的地址空间，当然要小于64K。而数据存储器是内外部分别编址，内外部数据存储器用不同的指令进行访问，所以不用担心单片机会混淆内外部数据存储器，所以外部数据存储器扩展能力有64K。

为啥单片机RAM那么少？

你肯定好奇：

经典的AT89C51单片机，其内部只有128字节RAM （内存），同样经典的MSP430F149也只有2K的RAM空间。

即使现在用的比较多的STM32F1系列，其最大的RAM也不到100K 。

很多小伙伴就有这样的疑问：现在固态硬盘都以 T 为单位了，手机电脑内存都是8G、甚至32G了，为什么单片机RAM连1M都不到？

今天就来讲讲关于RAM以及单片机内存少的几点内容。

（备注：本文说的单片机，指MCU，微控制器）

关于RAM

RAM：Random Access Memory，随机存取存储器，也是大家所说的内存 。

RAM是一种易失性存储器，也就是说断电就会丢失存储数据。

RAM有一些常见特点：

随机存取

易失性

对静电敏感

访问速度块

······

随着需求的提高，技术的进步，RAM又发展了像SRAM、DRAM、SDRAM等多种类型的RAM存储器。

相对于Flash、硬盘等非易失性存储器而言，RAM具有更快的读写速度，因此RAM广泛用于各种单片机、嵌入式、计算机系统中。

但RAM也存在一些“不足”，导致在很多场合，RAM的容量都相对比较小。

RAM容量小的几点原因

RAM相对Flash、硬盘而言，要做到足够大容量，其成本相对Flash要多的多。

1.RAM工艺更复杂

RAM要求速度更快，电流又不能太大，为了能尽量满足和平衡更高要求，就需要使用更特殊和更先进的半导体电容技术。

2.更大的硅面积

因为RAM的工艺更复杂，其占用硅面积相对更大。

大家应该都知道芯片的制造过程 ，目前芯片主要使用硅这种材料制作芯片（当前，现在也发明了更先进的材料），占用硅面积更大，意味着单个芯片成本更贵，相信这个原理大家都懂。

通过认识wafer、die、cell它们的关系 你就能大概理解芯片其实是“批量”生成的。

3.功耗原因

单片机通常要求功耗不能太多，特别是低功耗的单片机，在待机模式下，要求nA级别的电路。

为了满足低功耗，单片机中RAM，通常是静态RAM（SRAM）。

这里要扩展一下与SRAM对应的DRAM（动态RAM），顾名思义，动态RAM就是需要定时给电容补充漏掉的电荷，也就是需要定时刷新，DRAM需要驱动电路，功耗相对SRAM自然更大。

4.单片机大容量RAM需求不大

大家都知道，使用单片机开发的项目，通常都是裸机，或者RTOS，一般不会用到大型软件，特别是早期的时候（早期少数对RAM有需求的项目，一般通过外扩RAM的方式）。

所以，早期很多项目对单片机RAM容量要求不高，甚至有很大一部分RAM都没有用到。

当然，随着UI、AI、物联网的快速发展，现在对单片机RAM的需求也在不断增加，很多新出的单片机RAM容量也在不断增加，比如256K，甚至512K了。

5.其他

除了以上说的几点，还有像寿命、稳定性、兼容性等也是间接影响RAM大小的因素。

最后，欢迎大家补充更多的原因。

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