MCU根據其存儲器結構可分為哈佛（Harvard）結構和馮?諾依曼（Von Neumann）結構。現在的單片機絕大多數都是基於馮·諾伊曼結構的，這種結構清楚地定義了嵌入式系統所必需的四個基本部分：壹個中央處理器核心，程序存儲器（只讀存儲器或者閃存）、數據存儲器（隨機存儲器）、壹個或者更多的定時/計時器，還有用來與外圍設備以及擴展資源進行通信的輸入/輸出端口，所有這些都被集成在單個集成電路芯片上。壹個微處理器能夠聰明地執行某種任務，除了它們強大的硬件外，還需要它們運行的軟件，其實微處理器並不聰明，它們只是完全按照人們預先編寫的程序而執行之。那麽設計人員編寫的程序就存放在微處理器的程序存儲器中，俗稱只讀程序存儲器（ROM）。程序相當於給微處理器處理問題的壹系列命令。其實程序和數據壹樣，都是由機器碼組成的代碼串。只是程序代碼則存放於程序存儲器中。具有64kB程序存儲器尋址空間，它是用於存放用戶程序、數據和表格等信息。（對於內部無ROM的8031單片機，它的程序存儲器必須外接，空間地址為64kB，此時單片機的EA端必須接地。強制CPU從外部程序存儲器讀取程序。）對於內部有ROM的8051等單片機，正常運行時，則需接高電平，使CPU先從內部的程序存儲中讀取程序，當PC值超過內部ROM的容量時，才會轉向外部的程序存儲器讀取程序。