书上是以MCS-51为例介绍的单片机硬件结构。对硬件不太感兴趣，省略若干内容。
按功能来分主要包括如下部分：
- CPU
- RAM
- ROM
- 四个并行I/O口
- 1个串行口
- 2个16位定时器/计数器
- 中断系统
- 特殊功能寄存器
CPU是8位的，RAM只有可怜的128B，8051ROM为4KB。
引脚介绍省略……
PSW(Program Status Word)
| 位7 |
位6 |
位5 |
位4 |
位3 |
位2 |
位1 |
位0 |
| Cy |
Ac |
F0? |
RS1 |
RS0 |
OV |
-- |
P |
- CY：进位标志CY（PSW 7）。它表示了运算是否有进位（或借位）。如果操作结果在最高位有进位（加法）或者借位（减法），则该位为1，否则为0。
- AC：辅助进位标志AC。又称半进位标志，它反映了两个八位数运算低四位是否有半进位，即低四位相加（或减）有否进位（或借位），如有则AC为1状态，否则为0。
- F0：标志0（用户可用途一般用途）
- RS1,RS0：在四组工作寄存器中选择
- OV：溢出标志位OV。MCS－51反映带符号数的运算结果是否有溢出，有溢出时，此位为1，否则为0。
- P：奇偶标志P。反映累加器ACC内容的奇偶性，如果ACC中的运算结果有偶数个1（如11001100B，其中有4个1），则P为0，否则，P=1。
| RS1 |
RS0 |
所选择的寄存器组 |
| 0 |
0 |
0区(00H~07H) |
| 0 |
1 |
1区(08H~0FH) |
| 1 |
0 |
2区(10H~17H) |
| 1 |
1 |
3区(18H~1FH) |
PC
PC是程序计数器，正常时存放着下一条将要执行的指令，在程序跳转以及子程序调用的时候会有变化。PC是16位的，216=65536，所以51可以寻址64KB的存储器空间。复位后PC的值是0000H。
ROM
RAM称为数据存储器，ROM称为程序存储器，SFR称为特殊功能寄存器。RAM又分为内部RAM与外部RAM，ROM也分为内部ROM与外部ROM，不过ROM的区分仅仅是物理上的，逻辑上ROM不区分内外。
ROM中有5个特殊地址：
| 中断源 |
处理程序地址 |
| 外部中断0(INT0) |
0003H |
| 定时器0中断(T0) |
000BH |
| 外部中断1(INT1) |
0013H |
| 定时器1中断(T1) |
001BH |
| 串口中断 |
0023H |
RAM
7FH
30H |
用户RAM区 |
2FH
20H |
位寻址区 |
1FH
18H |
第3工作寄存器区 |
17H
10H |
第2工作寄存器区 |
0FH
08H |
第1工作寄存器区 |
07H
00H |
第0工作寄存器区 |
SFR
特殊功能寄存器以及其地址见下图。空白地区不能读写，行为随机。
SFR列表
|
标识符号 |
地址 |
寄存器名称 |
|
ACC |
0E0H |
累加器 |
|
B |
0F0H |
B寄存器 |
|
PSW |
0D0H |
程序状态字 |
|
SP |
81H |
堆栈指针 |
|
DPTR |
82H、83H |
数据指针(16位)含DPL和DPH |
|
IE |
0A8H |
中断允许控制寄存器 |
|
IP |
0B8H |
中断优先控制寄存器 |
|
P0 |
80H |
I/O口0寄存器 |
|
P1 |
90H |
I/O口1寄存器 |
|
P2 |
0A0H |
I/O口2寄存器 |
|
P3 |
0B0H |
I/O口3寄存器 |
|
PCON |
87H |
电源控制及波特率选择寄存器 |
|
SCON |
98H |
串行口控制寄存器 |
|
SBUF |
99H |
串行数据缓冲寄存器 |
|
TCON |
88H |
定时控制寄存器 |
|
TMOD |
89H |
定时器方式选择寄存器 |
|
TL0 |
8AH |
定时器0低8位 |
|
TH0 |
8CH |
定时器0高8位 |
|
TL1 |
8BH |
定时器1低8位 |
|
TH1 |
8DH |
定时器1高8位 |
时钟周期、机器周期与指令周期
时钟周期：Tosc = 1 / fosc。
机器周期：12Tosc = 12 / fosc。
指令周期：1~3个机器周期。单字节指令一个机器周期，双字节可能1或2个机器周期，而3字节指令肯定是两个机器周期，乘除法个别、是4个机器周期。
