單片機就是個小計算機，大計算機少不了的數據存儲系統，單片機一樣有，而且往往和CPU集成在一起，更加顯得小巧靈活。直到90年代初，國內容易得到的單片機就是8031：不帶存儲器的芯片，要想工作，還必需外加RAM和ROM，單片機成了3片機......現在不同了，大的小的又是51，又是AVR又是STC，還有什么430，PIC等等，都各說各的好，可是誰也不敢說“我不要存儲器”。

單片機內，有這么幾種數據存儲手段：

1、程序存儲器：里面存放的是單片機的靈魂：工作程序。小的可能只有1KB（最多只能裝1024條8位數據，因為實際指令還有許多2字節，3字節指令，所以它還裝不下1024條指令），大的也有128KB的。這些8位數據要么在工廠里做摸子光刻進去，要么一次性的燒寫進去。業余或開發最多也就是用編程器這么一個特殊工具，把調試成功的機器碼裝載進去，或者像AVR單片機那樣自己花幾塊錢做一條下載線，把電腦里這些東西灌進去（或許是AVR最吸引人之處）。它一旦進駐電腦的程序存儲器中，除了借助上述裝置便不能自由改寫，在單片機運行時，只是從其中讀出指令或固定的數據，所以給程序存儲器一個“只讀存儲器”的別名，簡寫為ROM，包括用編程器寫紫外線擦除內容的EPROM，用電擦除的EEPROM和現在新興的FLASH ROM。一次性寫入的ROM僅用于電路和程序固定的批量產品中，實際工作起來，都是一樣的。

為了定位ROM中的數據，每個8位（bit：二進制位）存儲單元都有一個固定的“地址”，通常用16進制數表示：例如對于一個所謂4K的ROM，地址從0000H到0FFFH（即是從0000，0001...4095），單片機運行時從哪個地址取數據，完全由程序本身決定，并不要我們干預。記住，給單片機一通電，它經過一個短暫的復位過程，立即轉向ROM的最低地址0000H，在這里面放置的往往是一條“跳轉”指令，它從這里一步跳到另一個地址：程序的真正起始地址，例如51機的0080H。

ROM是程序存儲器，除了指令外，還包括運行程序必須的某些固定數據，例如：數據表。假如，我們要求在單片機的某口上輸出00H到FFH（255）按正弦半波變化的數值，每秒10000次，那如果硬要它按照公式一個個計算，對于它來說未免力不從心，可是我們可以把預先計算好的數值存入ROM中，到時候直接取出不是好多了？又如一個重要的應用：大家一定見過不少單片機的東西上面都有數碼顯示，那些個數字其實就是用單片機的口線控制數碼管的字段電極電位，這些字形也是存放在ROM中的字模表，各個字模和0-9的數字（機器內當然是0000-0101二進制數）對應起來，例如常見的共陽極7段數碼管，必須在陽極加正電，7個陰極都是地電位，才能顯示數字"8"，數字8對應的顯示字碼值是二進制數“10000000“（那個1對應的是小數點，高電位不讓它顯示）。

2、數據存儲器：這是個可以隨時存取數據的一塊存儲器，也就是可以讀（取）也可以寫（存）的存儲器，簡稱RAM。現在的單片機里面使用的RAM屬于靜態RAM或SRAM，這個和電腦用的內存條有所不同，只要你把數據寫入SRAM后，只要不斷電，或者不清除掉，這個數據就一直保存在那里。電腦是用的動態RAM，要不斷給它加刷新脈沖才能保存數據。因為單片機處理的信息量比電腦小很多，所以它帶的RAM也比較少：從完全不帶、帶128、256、...1K、2K，到4K，比ROM少多了。因為實際上RAM只是作為數據臨時存放的地方，除非進行圖像處理需要存放大量的數據外，一般對于執行較簡單任務的單片機，有這么多也夠用，如果實在不夠用也只能采取外加SRAM如6116，6264等等來擴展。

為了對RAM單元存取8位二進制數，當然也得和ROM一樣用“地址”來標示它的具體位置。假如某單片機有1K（1024）RAM，它的地址也是從0000到1024，或16進制數的0000H到03FFH，可見和ROM的地址是一樣的，不會混淆不清？不會，因為讀ROM是由單片機的程序指針或轉移指令或查表指令進行，而這些指令是不會進入RAM區的，讀寫RAM是另外的數據傳送指令，也不會進入ROM區，這點也是和電腦不同之處，后者程序和數據都在內存條里面，地址不同，如果竄位了就會造成不可預見后果。單片機的這種存儲器結構也稱為哈佛結構。

RAM在單片機里的用途，主要是存放臨時數據，例如用單片機測溫，每秒測1次，顯示1分鐘的平均值（1分鐘更新一次）；我們先通過傳感器、放大電路、A/D轉換，把溫度這個模擬量轉變為成比例的二進制數，然后每秒鐘1次把數字量通過輸入口順序存入到單片機的RAM中，然后對他們進行兩兩求和再平均的計算，最后的數值顯示出來，然后把這60個存儲單元統統寫0清除舊數據，下次又是如此循環進行。

另外在單片機里面還有若干寄存器，數量不多但是作用很大，除了暫存數據，還可以交換、加工、傳遞等等，以及隨時記錄單片機當前處于什么狀態，輸入輸出口也是作為特殊功能的寄存器存在，具體各有不同，就不是隨便說說可以搞清楚的，要看有關書籍了。