一、微控制器內部結構分析
我們來思考一個問題，當我們在編程器中把一條指令寫進微控制器內部，然後取下微控制器，微控制器就可以執行這條指令，那麽這條指令一定保存在微控制器的某個地方，並且這個地方在微控制器掉電後依然可以保持這條指令不會遺失，這是個什麽地方呢？這個地方就是微控制器內部的唯讀記憶體即ROM（READ ONLY MEMORY）。為什麽稱它為唯讀記憶體呢？剛才我們不是明明把兩個數位寫進去了嗎？原來在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部裝置對ROM進行寫的操作，在微控制器正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數據寫進去，所以我們還是把它稱為ROM。
二、幾個基本概念
1、數的本質和物理現象
我們知道，電腦可以進行數學運算，這令我們非常難以理解，電腦嗎，我們雖不了解它的組成，但它們只是一些電子元器件，怎麽可以進行數學運算呢？我們做數學題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37，然後在下面寫45，然後大腦運算，最後寫出結果，運算的原材料：37、45和結果：82都是寫在紙上的，電腦中又是放在什麽地方呢？為了解決這個問題，先讓我們做一個實驗：這裏有一盞燈，我們知道燈要麽亮，要麽不亮，就有兩種狀態，我們可以用’0’和’1’來代替這兩種狀態，規定亮為’1’，不亮為’0’。現在放上兩盞燈，一共有幾種狀態呢？我們列表來看一下：
請大家自己寫上3盞燈的情況000 001 010 011 100 101 110 111我們來看，這個000，001，101 不就是我們學過的的二進制數嗎？本來，燈的亮和滅只是一種物理現象，可當我們把它們按一定的順序排好後，燈的亮和滅就代表了數位了。讓我們再抽象一步，燈為什麽會亮呢？是因為輸出電路輸出高電平，給燈通了電。因此，燈亮和滅就可以用電路的輸出是高電平還是低電平來替代了。這樣，數位就和電平的高、低聯系上了。（請想一下，我們還看到過什麽樣的類似的例子呢？（海軍之）燈語、旗語，電報，甚至紅、綠燈）。
2、位的含義
透過上面的實驗我們已經知道：一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，可以代表兩種狀態：0和1。實際上這就是一個二進制位，因此我們就把一根線稱之為一「位」，用BIT表示。
3、字節的含義
一根線可以表示0和1，兩根線可以表達00，01，10，11四種狀態，也就是可以表達0到3，而三根可以表達0~7，電腦中通常用8根線放在一起，同時計數，就可以表示0-255一共256種狀態。這8根線或者8位元就稱之為一個字節（BYTE）。
記憶體的工作原理
1、記憶體構造
記憶體就是用來存放數據的地方。它是利用電平的高低來存放數據的，也就是說，它存放的實際上是電平的高、低，而不是我們所習慣認為的1234這樣的數位，這樣，我們的一個謎團就解開了，電腦也沒什麽神秘的嗎。
如上圖左所示：一個記憶體就象一個個的小抽屜，一個小抽屜裏有八個小格子，每個小格子就是用來存放「電荷」的，電荷透過與它相連的電線傳進來或釋放掉，至於電荷在小格子裏是怎樣存的，就不用我們操心了，你可以把電線想象成水管，小格子裏的電荷就象是水，那就好理解了。記憶體中的每個小抽屜就是一個放數據的地方，我們稱之為一個「單元」。
有了這麽一個構造，我們就可以開始存放數據了，想要放進一個數據12，也就是00001100，我們只要把第二號和第三號小格子裏存滿電荷，而其它小格子裏的電荷給放掉就行了（看上圖右）。可是問題出來了，看上圖右，一個記憶體有好多單元，線是並聯的，在放入電荷的時候，會將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時候，會把每個單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管記憶體有多少個單元，都只能放同一個數，這當然不是我們所希望的，因此，要在結構上稍作變化，看上圖右，在每個單元上有個控制線，我想要把數據放進哪個單元，就把一個訊號給這個單元的控制線，這個控制線就把開關開啟，這樣電荷就可以自由流動了，而其它單元控制線上沒有訊號，所以開關不開啟，不會受到影響，這樣，只要控制不同單元的控制線，就可以向各單元寫入不同的數據了，同樣，如果要從某個單元中取數據，也只要開啟相應的控制開關就行了。
2、記憶體譯碼
那麽，我們怎樣來控制各個單元的控制線呢？這個還不簡單，把每個單元的控制線都引到積體電路的外面不就行了嗎？事情可沒那麽簡單，一片27512記憶體中有65536個單元，把每根線都引出來，這個積體電路就得有6萬多個腳？不行，怎麽辦？要想法減少線的數量。我們有一種方法稱這為譯碼，簡單介紹一下：一根線可以代表2種狀態，2根線可以代表4種狀態，3根線可以代表幾種，256種狀態又需要幾根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態我們只需要16根線就可以代表了。
3、記憶體的選片及匯流排的概念
至此，譯碼的問題解決了，讓我們再來關註另外一個問題。送入每個單元的八根線是用從什麽地方來的呢？它就是從電腦上接過來的，一般地，這八根線除了接一個記憶體之外，還要接其它的器件。這樣問題就出來了，這八根線既然不是記憶體和電腦之間專用的，如果總是將某個單元接在這八根線上，就不好了，比如這個記憶體單元中的數值是0FFH另一個記憶體的單元是00H，那麽這根線到底是處於高電平，還是低電平？豈非要打架看誰歷害了？所以我們要讓它們分離。辦法當然很簡單，當外面的線接到積體電路的引腳進來後，不直接接到各單元去，中間再加一組開關就行了。平時我們讓開關開啟著，如果確實是要向這個記憶體中寫入數據，或要從記憶體中讀出數據，再讓開關接通就行了。這組開關由三根引線選擇：讀控制端、寫控制端和片選端。要將數據寫入片中，先選中該片，然後發出寫訊號，開關就合上了，並將傳過來的數據（電荷）寫入片中。如果要讀，先選中該片，然後發出讀訊號，開關合上，數據就被送出去了。讀和寫訊號同時還接入到另一個記憶體，但是由於片選端不同，所以雖有讀或寫訊號，但沒有片選訊號，所以另一個記憶體不會「誤會」而開門，造成沖突。那麽會不同時選中兩片芯片呢？只要是設計好的系統就不會，因為它是由計算控制的，而不是我們人來控制的，如果真的出現同時出現選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討論之列。
從上面的介紹中我們已經看到，用來傳遞數據的八根線並不是專用的，而是很多器件大家共用的，所以我們稱之為數據匯流排，匯流排英文名為BUS，總即公交車道，誰也可以走。而十六根地址線也是連在一起的，稱之為地址匯流排。
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