单片机的单CPU仿真器的设计
51单片机存储器结构分析
8051 单片机的存储器在物理结构上分为程序存储器空间和数据存储器空间，共有4个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器以及片内数据存储器、片外数据存储器空间。这种程序存储和数据存储分开的结构形式被称为哈佛结构。但从用户的角度，8051存储器地址空间可分为3类：片内、片外统一编址 0000H~FFFFH的64KB程序存储器地址空间(用16位地址);64KB片外数据存储器地址空间，地址也从0000H~FFFFH(用16位地址)编址;256B片内数据存储器地址空间(用8位地址)。
上述4个存储空间地址是重叠的，如图1所示。8051的指令系统设计了不同的数据传送指令以区别这4个不同的逻辑空间：CPU访问片内、片外ROM指令用MOVC，访问片外RAM指令用MOVX，访问片内RAM指令用MOV。
程序存储器用于存放编好的程序和表格常数。程序通过16位程序计数器寻址，寻址能力为64KB。这使得指令能在64KB的地址空间内任意跳转，但不能使程序从程序存储器空间转移到数据存储器空间。
实际上，当引脚EA接高电平时，8051的程序计数器PC执行片内ROM中的程序，当指令地址超过片内ROM地址时，就自动转向片外ROM中去取指令。当引脚EA接低电平(接地)时，8051片内ROM不起作用，CPU只能从片外ROM中取指令，地址可以从0000H开始编址。8051从片内程序存储器和片外程序存储器取指时的执行速度相同。
存储器外扩
用 P0口作地址/数据复用总线，用P2口的口线作高位地址线，最多可以扩展64KB的存储器。控制信号线包括：使用ALE作为地址锁存的选通信号，以实现低 8位地址的锁存;以PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号;以EA信号作为内、外程序存储器的选择信号;以EA和作为扩展数据存储器和I/O端口的读、写选通信号。执行MOVX指令时，RD和WR信号分别自动有效。片外数据存储器RAM的读和写由8051的RD(P3.7)和WR(P3.6)信号控制，而片外程序存储器的输出允许(OE)由读选通PSEN信号控制。尽管片外数据存储器和片外程序存储器共处同一地址空间，但由于控制信号及使用的数据传送指令不同，故不会发生总线冲突。