单片机就是个小计算机，跳蚤虽小不但五脏惧全，有时还跳得很高呢!自然，大计算机少不得的数据存储系统，小不点的单片机一样有，而且往往和CPU集成在一起,更加显得小巧灵活.直到90年代初，国内容易得到的单片机就是8031：不带存储器的芯片，要想工作，还必需外加RAM和ROM，单片机成了3片机，...现在不同了，大的小的又是51，又是AVR又是STC，还有什么430，PIC等等，都各说各的好，可是谁业也不敢说"我不要存储器"!好，废话少说...
单片机内，有这么几种数据存储手段：
1.程序存储器：里面存放的是单片机的灵魂：工作程序.小的可能只有1KB(最多只能装1024条8位数据，因为实际指令还有许多2字节，3字节指令，所以它还装不下1024条指令)大的也有128KB的.这些8位数据要么在工厂里做摸子光刻进去，要么一次性的烧写进去，要么...业余或开发最多的用编程器这么个特殊工具把调试成功的机器码装载进去，或者像AVR单片机那样自己花几块钱做一条下载线，把电脑里这些东西灌进去(或许是AVR最吸引人之处)，它一旦进驻电脑的程序存储器中，除了借助上述装置便不能自由改写，在单片机运行时，只是从其中读出指令或固定的数据，所以给程序存储器一个"只读存储器"的别名，简写为ROM，包括用编程器写紫外线擦除内容的EPROM.用电擦除的EEPROM和现在新兴的FLASHROM;一次性写入的ROM仅用于电路和程序固定的批量产品中，实际工作起来，都是一样的.
为了定位ROM中的数据，每个8位(bit：二进制位)存储单元都有一个固定的"地址"，通常用16进数表示：例如对于一个所谓4K的ROM，地址从0000H到0FFFH，(即是从0000，0001...4095)，单片机运行时从哪个地址取数据，完全由程序本身决定，并不要我们干预.记住，给单片机一通电，它经过一个短暂的复位过程，立即转向ROM的最低地址0000H，在这里面放置的往往是一条"跳转"指令，它从这里一步跳到另一个地址：程序的真正起始地址，例如51机的0080H.原因?以后再说...
难道ROM中就只有指令不能来点别的?看好罗，ROM是程序存储器，除了指令外，还包括运行程序必须的某些固定数据，例如：数据表.假如，我们要求在单片机的某口上输出00H到FFH(255)按正弦半波变化的数值，每秒10000次，那如果硬要它按照公式一个个计算，对于它来说未免力不从心，可是我们可以把预先计算好的数值存入ROM中，到时候直接取出不是好多了?...又如一个重要的应用：大家一定见过不少单片机的东西上面都有数码显示，那些个数字其实就是用单片机的口线控制数码管的字段电极电位，这些字形也是存放在ROM中的字模表，各个字模和0-9的数字(机器内当然是0000-0101二进数)对应起来，例如常见的共阳极7段数码管，必须在阳极加正电，7个阴极都是地电位，才能显示数字"8"，数字8对应的显示字码值是二进数“10000000“(那个1对应的是小数点，高电位不让它显示)。这简直是非用不可了。。。ROM先说到这里
2.数据存储器：这是个可以随时存取数据的一块存储器，也就是可以读(取)也可以写(存)的存储器，简称RAM。现在的单片机里面使用的RAM属于静态RAM或SRAM,这个和电脑用的内存条有所不同，只要你把数据写入SRAM后，只要不断电，或者不清除掉，这个数据就一直保存在那里，电脑是用的动态RAM，要不断给它加刷新脉冲才能保存数据。因为单片机处理的信息量比电脑小很多，所以它带的RAM也比较少：从完全不带、带128、256、...1K,2K,到4K，比ROM少多了。因为实际上RAM只是作为数据临时存放的地方，除非进行图像处理需要存放大量的数据外，一般对于执行较简单任务的单片机，有这么多也够用，如果实在不够用也只能采取外加SRAM如6116，6264等等来扩展。
为了对RAM单元存取8位二进数，当然也的和ROM一样用“地址”来标示它的具体位置假如某单片机有1K(1024)RAM,它的地址也是从0000到1024，或16进数的0000H到03FFH,可见和ROM的地址是一样的，不会混淆不清?不会，因为读ROM是由单片机的程序指针或转移指令或查表指令进行，而这些指令是不会进入RAM区的，读写RAM是另外的数据传送指令，也不会进入ROM区，这点也是和电脑不同之处，后者程序和数据都在内存条里面，地址不同，如果窜位了就会造成不可预见后果。单片机的这种存储器结构也称为哈佛结构。
RAM在单片机里的用途，主要是存放临时数据，例如用单片机测温，每秒测1次，显示1分钟的平均值(1分钟更新一次);我们先通过传感器，放大电路，A/D转换,把温度这个模拟量转变为成比例的二进数，然后每秒钟1次把数字量通过输入口顺序存入到单片机的RAM中，然后对他们进行两两求和再平均的计算(题外话：要单片机进行“除法“运算比较麻烦，例外的是除以2，4，8。。。却非常简单!----运用“右移”指令1，2，3次便可)最后的数值显示出来，然后把这60个存储单元统统写0清除旧数据，下次又如此这般地循环进行。。。
另外在单片机里面还有若干寄存器，数量不多但是作用很大，除了暂存数据，还可以交换、加工、传递等等，以及随时纪录单片机当前处于什么状态，输入输出口，也是作为特殊功能的寄存器存在，具体各有不同，就不是随便说说可以搞清楚的，要看有关书籍了。