Команди в пам'яті програм виконуються з однорівневою конвеєризацією. У процесі виконання однієї інструкції наступна попередньо зчитується з пам'яті програм. Дана концепція дозволяє виконувати одну інструкцію за один машинний цикл. Пам'ять програм являє собою внутрішньосистемні програмовану флеш-пам'ять.
Всі AVR мають Flash-пам'ять програм, яка може бути різного розміру - від 1 до 256 КБ. Її головна перевага в тому, що вона побудована на принципі електричної перепрограмувальний, тобто допускає багаторазове стирання і запис інформації. Програма заноситься в Flash-пам'ять AVR як за допомогою звичайного програматора, так і за допомогою SPI-інтерфейсу, у тому числі безпосередньо на зібраній платі. Можливістю внутрисхемного програмування (функція ISP) через комунікаційний інтерфейс SPI володіють всі мікроконтролери AVR.
Всі мікроконтролери сімейства Mega мають можливість самопрограмування, тобто самостійної зміни вмісту своїй пам'яті програм. Ця особливість дозволяє створювати на їх основі дуже гнучкі системи, алгоритм роботи яких буде змінюватися самим мікроконтролером залежно від будь-яких внутрішніх умов або зовнішніх подій.
Гарантоване число циклів перезапису Flash-пам'яті у мікроконтролерів AVR другого покоління становить не менше 10 тис. циклів при типовому значенні 100 тис. циклів. (В офіційній технічної документації Atmel Corp. вказується значення 10 тис. Циклів.)
Пам'ять даних розділена на три частини: реєстрова пам'ять, оперативна пам'ять енергонезалежна пам'ять.
Регістрова пам'ять включає 32 регістра загального призначення, об'єднаних у файл, і службові регістри введення/виводу. І ті й інші розташовані в адресному просторі ОЗУ, але не є його частиною.
В області регістрів вводу/виводу розташовані різні службові регістри (регістри управління мікроконтролером, регістри стану тощо), а також регістри управління периферійними пристроями, що входять до складу мікроконтролера. По суті, управління мікроконтролером полягає в управлінні цими регістрами.
Для довготривалого зберігання різної інформації, яка може змінюватися в процесі функціонування микроконтроллерной системи, використовується енергонезалежна пам'ять. Всі AVR мають блок енергонезалежної електрично перезаписуваної пам'яті даних. Цей тип пам'яті, доступний програмі мікроконтролера безпосередньо в ході її виконання, зручний для зберігання проміжних даних, різних констант, коефіцієнтів, серійних номерів, ключів і т.п. Енергонезалежна пам'ять може бути завантажена ззовні як через SPI інтерфейс, так і за допомогою звичайного програматора.
Внутрішня оперативна статична пам'ять Static RAM (SRAM) має байтовий формат і використовується для оперативного зберігання даних.
Число циклів читання і запису в RAM не обмежена, але при відключенні живлячої напруги вся інформація втрачається.
Функціональна схема архітектури AVR представлена ??на малюнку 2.8
Малюнок 2.8 - Функціональна схема архітектури AVR
Основою процесорного блоку у використовуваному мікроконтролері служить арифметико-логічний пристрій. По системному тактовою сигналу з пам'яті програм відповідно до вмістом лічильника команд вибирається чергова команда і виконується арифметико-логічним пристроєм. Високопродуктивне АЛУ AVR-мікроконтролерів працює в безпосередньому зв'язку з усіма 32 універсальними робочими регістрами. Регістровий файл з швидким доступом містить 32 8-ми розрядних робочих регістрів загального призначення з однотактовим циклом доступу. Завдяки цьому досягнута однотактна роботи арифметико-логічного пристрою (АЛП). При звичайній роботі АЛУ спочатку з реєстрового файлу завантажується два операнди, потім виконується операція, а після результат відправляється назад в регістровий файл і все це відбувається за один машинний цикл.
АЛУ дозволяє виконати за один машинний цикл операцію між двома регістрами або між регістром і константою. АЛУ підтримує арифметичні і логічні операції між регістрами, а також між константою і регістром. Крім того, АЛУ підтримує дії з одним регістром. Після виконання арифметичної операції регістр статусу оновлюється для відображення результату виконання операції. Також архітектурою ATmega підтримуються операції множення зі знаком і без знака і дробовим форматом. Під час вибору команди з пам'яті програм відбувається виконання попередньої ви-лайливої ??команди, що і дозволяє досягти швидкодії 1 MIPS на 1 МГц.
Арифметико-логічний пристрій підключено до регістрів загального призначення РОН. Регістрів загального призначення всього 32, вони мають байтовий формат, тобто кожен з них складається з восьми біт. РОН знаходяться на початку адресного простору опера...
