由于采用改進型哈佛架構，51單片機具備獨立的程序存儲器ROM、數據存儲器RAM，兩者地址空間獨立，且獨立編址，如下是單片機的存儲器結構圖。
數據存儲器分為RAM和外部RAM，兩者地址空間獨立，且獨立編址。以子系列52為例，由于具備256B尋址能力，編址空間為0x00~0xFF。RAM除了臨時存儲用戶數據外，還用于CPU通用寄存器，位尋址區，堆棧等?？梢允褂肕OV指令對RAM進讀寫訪問。外部RAM具備64kB尋址能力，用于用戶臨時數據存放，但是需要用戶外部擴展?？梢允褂肕OVX指令訪問外部RAM，外部RAM訪問由地址總線觸發，數據總線讀寫，P0、P2用于生成16地址，P0還時分復用兼用于數據總線。
程序存儲器ROM，用于存儲用戶代碼，由于程序計數器PC是16位的，因此系統具備64kB尋址能力，地址空間為0x0000 ~ 0xFFFF，廠商在單片機內部實現一部分程序存儲器，例如4kB、8kB，剩余的根據用戶需要可以外部擴展。訪問程序存儲器使用MOVC A, @A + DPTR，MOVC A, @A + PC指令，只能進行讀取訪問，無法寫入。
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論電腦中存儲器的速度，最慢的是電腦的硬盤，即使是現在的固態硬盤，速度在電腦的存儲中依然是最慢的，然后是內存，也就是內存條，它屬于動態RAM，再然后是緩存，緩存說的是CPU的L1，L2緩存，它是靜態RAM。
最快的當屬寄存器，和CPU的速度幾乎是同步的，這些都位于CPU內部，它之所以是最快主要有三個原因。
第一個原因是它由CPU直接存取，沒有中間步驟。
第二個原因是它位于CPU內部，走線非常短。
第三個原因是它的結構。
接下來我們就來說一說寄存器的作用，還有就是它的結構，寄存器是CPU用來暫存指令、數據和地址的電腦存儲器，暫存是重點，它是短時間內存儲數據的地方，比如它可以存儲計算產生的中間結果。
而如果沒有寄存器的話，中間數據則需要發給L1緩存，L1緩存再發給L2緩存，最后才能存儲內存條里面，CPU與內存條進行存取數據則要經過好幾個指令，然后還要這樣讀出來，這樣速度上就會慢很多，而對于這樣的中間數據，直接存儲到寄存器是最優選擇，這里寄存器充當的是累加器的作用。
這是一個4位寄存器的邏輯圖，它由4個邊沿觸發器構成，要弄懂這個寄存器，我們只需要了解這個邊沿觸發器就行了，因為寄存器就是幾個觸發器的集合。
這是一個邊緣觸發器的內部邏輯圖，你看它有兩級RS觸發器組成，首先說一下RS觸發器，當我們給S輸入1，R輸入0時，Q才輸出一，Q非輸出零，然后再給它加兩個與門，這樣只有時鐘信號為1時，它才能生效。
然后再來看邊沿觸發器，就簡單很多了，時鐘信號是震蕩器發過來的，它的波形速度很快，一秒鐘變換上億次，當時鐘信號為0時，D點信號也為0，這個RS觸發器處于失效模式，由于這個非門的存在，此時它的輸出是1，第一級觸發器處于工作模式。
我們給數據端輸入1，這是它此時的輸出情況，過一小段時間，時鐘信號就變成了高電平，經過非門之后輸出0，這時候第一級觸發器就會處于失效模式，但是它會保存之前的輸出，因為時鐘信號是高電平，第二級觸發器被激活。
第一級觸發器的輸出信息是第二級的輸入，第二級RS觸發器會立馬輸出相應的值，最后的輸出是1，因為我們最開始的數據寫的就是1，所以最后輸出的也是1，還有就是它的結果在時鐘信號由低變高的一瞬間就會改變，后面我們再給它寫數據，它的結果也不會改變了。
因為第一級RS觸發器此時處于失效模式，要想把下一個數據寫進去，只能等下一個上升沿到來，只需要一個周期，寄存器就能存取一次數據，所以它的速度很快，接近CPU，再來看寄存器是不是簡單多了，無非就是寫的數據更多罷了。
對于學過單片機的小伙伴們來說，和計算機打交道應該是很多的，因為單片機編程都是圍繞著寄存器來的，舉一個簡單的例子，就是對單片機配置引腳的輸入模式，還有這四種輸入模式，但是具體是用哪一種呢？這就需要我們通過編程實現了編程，最終也是對寄存器進行編程。
我們可以把寄存器看作是開關，我們需要用到哪個輸入模式，就閉合哪個開關，也就是對寄存器的某一位協議，比如我們要把單片機設置為模擬輸入模式，就需要把寄存器的這一位協議，其它的寫零，這個開關就閉合了，單片機就能被設置為模擬輸入模式，這就是計算器的一些簡單的應用。
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