微控制單元管理系統(tǒng)及方法及其轉(zhuǎn)換電路與計算機程序產(chǎn)品的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于一8位微控制單元的微控制單元管理系統(tǒng)及方法及其轉(zhuǎn)換電路與計算機程序產(chǎn)品。微控制單元管理系統(tǒng)包括一程序內(nèi)存與一轉(zhuǎn)換電路。程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間。轉(zhuǎn)換電路包括一程序計數(shù)器與一控制單元。控制單元依據(jù)一指令集的長度決定程序計數(shù)器的一數(shù)值，且依據(jù)程序計數(shù)器的數(shù)值讀取程序內(nèi)存中相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)，并將指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元。
【專利說明】微控制單元管理系統(tǒng)及方法及其轉(zhuǎn)換電路與計算機程序產(chǎn)口叩

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種微控制單兀管理系統(tǒng)及方法,且特別有關(guān)于一種適用于一 8位微控制單元的微控制單元管理系統(tǒng)及方法，其中通過8位微控制單元與程序內(nèi)存間轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計可以提升8位微控制單元的執(zhí)行效率。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科技的發(fā)展，各式各樣具有各類型功能的電子裝置已經(jīng)成為現(xiàn)代人生活中重要的必備品之一。在每一電子裝置中，必然存在用以執(zhí)行不同功能與應(yīng)用的微控制單元。為了應(yīng)付各式各樣的應(yīng)用與需求，廠商也積極開發(fā)具有不同處理能力及效率的微控制單元。
[0003]一般來說，有些8位微控制單元，如MCS-51系列的微控制單元(含8051,8031,8052，8032，8751等)的指令集長度是可變的。以8051微控制單元為例，8051微控制單元是在工業(yè)中經(jīng)常被使用的8位微控制單元。傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型8051微控制單元的一個機器周期(machine cycle)是12個時鐘脈沖(clock)。由于效能不好,為改善傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型8051微控制單元的效能，Turbo 8051微控制單元被開發(fā)出來,其中此Turbo 8051微控制單元的一個機器周期是4個時鐘脈沖。由于其效能仍然不夠好，為改善其效能，Twin Turbo 8051微控制單元被開發(fā)出來，Twin Turbo 8051微控制單元的一個機器周期是I個時鐘脈沖。
[0004]由于8051微控制單元是一個指令集長度有I個字節(jié)，2個字節(jié)和3個字節(jié)的微控制單元。而一般8051的微控制單元的程序內(nèi)存的數(shù)據(jù)總線只有I個字節(jié)(8位)。因此，SP使I個時鐘脈沖就可以完成的指令，受限于指令集長度并非是I個字節(jié)，此指令無法在I個時鐘脈沖內(nèi)完成。舉例來說，“INC A”的指令尺寸為I字節(jié)，因此于I個時鐘脈沖完成。"M0VA, #20”的指令尺寸為2字節(jié)。雖然此指令的動作簡單，仍然需要2個時鐘脈沖完成?！盡OV75，#30”的指令尺寸為3字節(jié)。雖然此指令的動作簡單，仍然需要3個時鐘脈沖完成。
[0005]即使不能于一個時鐘脈沖就可以完成的指令，受限于指令集長度并非I個字節(jié)，也有可能需要更多的時鐘脈沖才能完成。舉例來說，“LJMP Loop”的指令尺寸為3字節(jié)。此指令本來只要2個時鐘脈沖就可完成，卻因為指令集長度為3字節(jié)，因此需要至少3個時鐘脈沖才能完成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明提供適用于一 8位微控制單元的微控制單元管理系統(tǒng)及方法，其中通過8位微控制單元與程序內(nèi)存間轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計可以提升8位微控制單元的執(zhí)行效率。
[0007]本發(fā)明實施例的一種適用于一 8位微控制單元的微控制單元管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一程序內(nèi)存與一轉(zhuǎn)換電路。程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；轉(zhuǎn)換電路包括一程序計數(shù)器與一控制單元?？刂茊卧罁?jù)一指令集的長度決定程序計數(shù)器的一數(shù)值，且依據(jù)程序計數(shù)器的數(shù)值讀取程序內(nèi)存中相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)，并將指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元。
[0008]本發(fā)明實施例的一種適用于一 8位微控制單元的微控制單元管理方法，首先，依據(jù)一指令集的長度決定一程序計數(shù)器的一數(shù)值。依據(jù)程序計數(shù)器的數(shù)值讀取一程序內(nèi)存中相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)，其中程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；之后，將指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元。
[0009]本發(fā)明實施例的一種微控制單元轉(zhuǎn)換電路包括一程序計數(shù)器及一控制單元，控制單元依據(jù)一指令集的長度決定程序計數(shù)器的一數(shù)值，且依據(jù)程序計數(shù)器的數(shù)值由一程序內(nèi)存中讀取相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)，其中程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；之后，控制單元將指令集數(shù)據(jù)提供給一 8位微控制單元。
[0010]在一些實施例中，系統(tǒng)還包括一程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線，用以連接程序內(nèi)存與轉(zhuǎn)換電路；其中程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線具有特定尺寸的位寬度。
[0011]在一些實施例中，8位微控制單元支持I字節(jié)、2字節(jié)及3字節(jié)的可變指令集長度，且轉(zhuǎn)換電路一次將相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元。
[0012]在一些實施例中，特定尺寸大于I字節(jié)。
[0013]在一些實施例中，特定尺寸為3字節(jié)。
[0014]在一些實施例中，特定尺寸為2η字節(jié)，其中η蘭2。
[0015]本發(fā)明的微控制單元管理系統(tǒng)及方法其效果能藉由8位微控制單元與程序內(nèi)存間的轉(zhuǎn)換電路完成有效率的指令集數(shù)據(jù)存取，以提升8位微控制單元的執(zhí)行效率。
[0016]本發(fā)明上述方法可以通過程序代碼方式存在。當(dāng)程序代碼被機器加載且執(zhí)行時，機器變成用以實行本發(fā)明的裝置。
[0017]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附圖示，詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一示意圖以顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單元管理系統(tǒng)。
[0019]圖2為一示意圖以顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的程序內(nèi)存與轉(zhuǎn)換電路間的程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線。
[0020]圖3為一示意圖以顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)換電路。
[0021]圖4為一流程圖以顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單元管理方法。
[0022]圖5為一示意圖以顯示公知8051微控制單元使用I字節(jié)程序內(nèi)存的指令執(zhí)行情況。
[0023]圖6為一示意圖以顯示本發(fā)明中8051微控制單元使用4字節(jié)程序內(nèi)存的指令執(zhí)行情況。
[0024]主要附圖標(biāo)記
[0025]100?微控制單元管理系統(tǒng)；
[0026]110?程序內(nèi)存；
[0027]120?轉(zhuǎn)換電路；
[0028]122?程序計數(shù)器；
[0029]124?控制單元；
[0030]130?8位微控制單元；
[0031]200?程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線；
[0032]S410、S420、S430 ?步驟。

【具體實施方式】
[0033]圖1顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單元管理系統(tǒng)。如圖1所示，依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單兀管理系統(tǒng)100包括一程序內(nèi)存110、一轉(zhuǎn)換電路120及一 8位微控制單兀130。
[0034]注意的是，程序內(nèi)存110具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間。在一些實施例中，此特定尺寸至少大于I字節(jié)。在一些實施例中，特定尺寸可以等于8位微控制單元130所支持的最大指令集長度，如3字節(jié)。在一些實施例中，為了實際操作上的考慮，特定尺寸可以是2η字節(jié)，其中η 3 2。程序內(nèi)存110與轉(zhuǎn)換電路120間可以具有一程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線200，用以連接程序內(nèi)存110與轉(zhuǎn)換電路120，如圖2所示。值得注意的是，在一些實施例中，程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線200可以具有前述特定尺寸的位寬度。
[0035]圖3顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路120可以包括一程序計數(shù)器122與一控制單元124。程序計數(shù)器122可以記錄一數(shù)值，其用以表示將由程序內(nèi)存110中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)的位置。在一些實施例中，程序計數(shù)器122可以通過硬件、韌體、和/或軟件來實際操作?？刂茊卧?24可以依據(jù)一指令集的長度決定程序計數(shù)器122的一數(shù)值，且依據(jù)程序計數(shù)器122的數(shù)值讀取程序內(nèi)存110中相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)，并將指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元130。
[0036]在一些實施例中，8位微控制單元130可以支持I字節(jié)、2字節(jié)、及3字節(jié)的可變指令集長度。在一些實施例中，8位微控制單元130可以是MCS-51系列的微控制單元，如8051、8031、8052、8032、8751等微控制單元。必須說明的是，前述8位微控制單元僅為本發(fā)明的例子，本發(fā)明并不限定于此。任何支持可變指令集長度的8位微控制單元皆可應(yīng)用至本發(fā)明。必須說明的是，由于程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線200可以具有前述特定尺寸的位寬度，轉(zhuǎn)換電路120可以一次將相應(yīng)一個指令集的指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元130。
[0037]圖4顯示依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單元管理方法。依據(jù)本發(fā)明實施例的微控制單元管理方法適用于一 8位微控制單元。
[0038]首先，如步驟S410，依據(jù)一指令集的長度決定一程序計數(shù)器的一數(shù)值。值得注意的是，在一些實施例中，指令集長度可以是I字節(jié)、2字節(jié)或3字節(jié)。程序計數(shù)器的數(shù)值用以表示將由一程序內(nèi)存中讀取相關(guān)數(shù)據(jù)的位置。在一些實施例中，程序計數(shù)器可以通過硬件、韌體和/或軟件來實際操作。如步驟S420，依據(jù)程序計數(shù)器的數(shù)值讀取程序內(nèi)存中相應(yīng)指令集的指令集數(shù)據(jù)。注意的是，程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間。在一些實施例中，此特定尺寸至少大于I字節(jié)。在一些實施例中，特定尺寸可以等于8位微控制器所支持的最大指令集長度，如3字節(jié)。在一些實施例中，為了實際操作上的考慮，特定尺寸可以是2η字節(jié)，其中η 3 2。此外，程序內(nèi)存可以具有一程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線。在一些實施例中，程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線可以具有前述特定尺寸的位寬度。當(dāng)由程序內(nèi)存取得指令集數(shù)據(jù)之后，如步驟S430，將指令集數(shù)據(jù)提供給8位微控制單元。注意的是，8位微控制單元可以支持I字節(jié)、2字節(jié)及3字節(jié)的可變指令集長度。在一些實施例中，8位微控制單元130可以是MCS-51系列的微控制單元，如8051、8031、8052、8032、8751等微控制單元。類似地，前述8位微控制單元僅為本發(fā)明的例子，本發(fā)明并不限定于此。任何支持可變指令集長度的8位微控制單元皆可應(yīng)用至本發(fā)明。必須說明的是，由于程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線可以具有前述特定尺寸的位寬度，相應(yīng)一個指令集的指令集數(shù)據(jù)可以一次地被提供給8位微控制單元。
[0039]舉例來說，8051微控制單元的匯編語言如下:
[0040]ADD A, #52 *2 字節(jié)指令
[0041]MOV 50, #60 *3 字節(jié)指令
[0042]LJMP LABELO *3 字節(jié)指令
[0043]LABELO INC A *1 字節(jié)指令
[0044]圖5顯示公知8051微控制單元使用I字節(jié)程序內(nèi)存的指令執(zhí)行情況。此外，圖6顯示本發(fā)明中8051微控制單元使用4字節(jié)程序內(nèi)存的指令執(zhí)行情況。由圖5和圖6的差異，可以看出本發(fā)明對于8051微控制單元執(zhí)行效能的提升，其中，相應(yīng)一個指令集的指令集數(shù)據(jù)可以一次地被提供給8位微控制單元，以在一個機器周期內(nèi)執(zhí)行。
[0045]因此，通過本發(fā)明的微控制單元管理系統(tǒng)及方法及其轉(zhuǎn)換電路可以通過8位微控制單元與程序內(nèi)存間轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計完成有效率的指令集數(shù)據(jù)存取，以提升8位微控制單元的執(zhí)行效率。
[0046]本發(fā)明的方法，或特定型態(tài)或其部份，可以以程序代碼的型態(tài)存在。程序代碼可以包含于實體媒體，如軟盤、光盤片、硬盤或是任何其它機器可讀取(如計算機可讀取)儲存媒體，亦或不限于外在形式的計算機程序產(chǎn)品，其中，當(dāng)程序代碼被機器(如計算機)加載且執(zhí)行時，此機器變成用以參與本發(fā)明的裝置。程序代碼也可以通過一些傳送媒體，如電線或電纜、光纖或是任何傳輸型態(tài)進行傳送，其中，當(dāng)程序代碼被機器(如計算機)接收、加載且執(zhí)行時，此機器變成用以參與本發(fā)明的裝置。當(dāng)在一般用途處理單元實際操作時，程序代碼結(jié)合處理單元提供一操作類似于應(yīng)用特定邏輯電路的獨特裝置。
[0047]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此項技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)以附屬的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微控制單元管理系統(tǒng)，適用于一 8位微控制單元，包括: 一程序內(nèi)存，具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；以及 一轉(zhuǎn)換電路，包括一程序計數(shù)器與一控制單元，用以依據(jù)一指令集的長度決定該程序計數(shù)器的一數(shù)值，且依據(jù)該程序計數(shù)器的該數(shù)值讀取該程序內(nèi)存中相應(yīng)該指令集的指令集數(shù)據(jù)，并將該指令集數(shù)據(jù)提供給該8位微控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微控制單元管理系統(tǒng)，還包括一程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線，用以連接該程序內(nèi)存與該轉(zhuǎn)換電路，其中該程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線具有該特定尺寸的位寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微控制單元管理系統(tǒng)，其中該8位微控制單元支持I字節(jié)、2字節(jié)、及3字節(jié)的可變指令集長度，且該轉(zhuǎn)換電路一次將相應(yīng)該指令集的該指令集數(shù)據(jù)提供給該8位微控制單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微控制單元管理系統(tǒng)，其中該特定尺寸大于I字節(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微控制單元管理系統(tǒng)，其中該特定尺寸為3字節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微控制單元管理系統(tǒng)，其中該特定尺寸為2η字節(jié)，其中η芎2。
7.一種微控制單元轉(zhuǎn)換電路，包括: 一程序計數(shù)器； 一控制單元，用以依據(jù)一指令集的長度決定該程序計數(shù)器的一數(shù)值，且依據(jù)該程序計數(shù)器的該數(shù)值由一程序內(nèi)存中讀取相應(yīng)該指令集的指令集數(shù)據(jù)，并將該指令集數(shù)據(jù)提供給一 8位微控制單元，其中該程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間。
8.一種微控制單元管理方法，適用于一 8位微控制單元，包括下列步驟: 依據(jù)一指令集的長度決定一程序計數(shù)器的一數(shù)值； 依據(jù)該程序計數(shù)器的該數(shù)值讀取一程序內(nèi)存中相應(yīng)該指令集的指令集數(shù)據(jù)，其中該程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；以及將該指令集數(shù)據(jù)提供給該8位微控制單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制單元管理方法，其中該程序內(nèi)存通過一程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線與權(quán)利要求7所述的微控制單元轉(zhuǎn)換電路連接，其中該程序內(nèi)存數(shù)據(jù)總線具有該特定尺寸的位寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制單元管理方法，其中該8位微控制單元支持I字節(jié)、2字節(jié)及3字節(jié)的可變指令集長度，且該轉(zhuǎn)換電路一次將相應(yīng)該指令集的該指令集數(shù)據(jù)提供給該8位微控制單元。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制單元管理方法，其中該特定尺寸大于I字節(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制單元管理方法，其中該特定尺寸為3字節(jié)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的微控制單元管理方法，其中該特定尺寸為2η字節(jié)，其中η芎2。
14.一種計算機程序產(chǎn)品，用以被一機器載入且執(zhí)行一微控制單元管理方法，該計算機程序產(chǎn)品包括: 一第一程序碼，用以依據(jù)一指令集的長度決定一程序計數(shù)器的一數(shù)值； 一第二程序碼，用以依據(jù)該程序計數(shù)器的該數(shù)值讀取一程序內(nèi)存中相應(yīng)該指令集的指令集數(shù)據(jù)，其中該程序內(nèi)存具有至少一特定尺寸的內(nèi)存空間；以及一第三程序碼，用以將該指令集數(shù)據(jù)提供給一 8位微控制單元。
【文檔編號】G06F9/22GK104281436SQ201310275083
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月2日
【發(fā)明者】莊世任 申請人:莊世任