其实，单片机就是个小计算机。大计算机少不了的数据存储系统，单片机一样有，而且往往和CPU集成在一起，显得更加小巧灵活。
直到90年代初，国内容易得到的单片机是8031：不带存储器的芯片，要想工作，必须外加RAM和ROM，于是单片机成了3片机......
而现在不同了，无论大的，还是小的，又是51，又是AVR，又是STC，还有什么430、PIC......都各说各的好，可谁也不敢说"我不要存储器"。
单片机的数据存储手段
程序存储器ROM
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，要么在工厂里做模子光刻进去，要么一次性的烧写进去。
业余或开发，最多也就是用编程器这么一个特殊工具，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FLASH ROM。
RAM Vs ROM
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位存储单元都有一个固定的"地址"，通常用16进制数表示。例如，对于一个所谓4K的ROM，地址从0000H到0FFFH（即从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。
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接口上输出00H到FFH（255）按正弦半波变化的数值，每秒10000次。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0000-0101二进制数）对应起来。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制数"10000000"（那个1对应的是小数点，高电位不让它显示）。
数据存储器RAM
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，不断电或者不清除掉，这个数据就一直保存在那里。电脑用的是动态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位二进制数，当然也得和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进制数的0000H到03FFH。可见，和ROM的地址是一样的。
会不会混淆不清？
答案是不会的，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
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制数，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，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，下次又是如此循环进行。
结语
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，以及随时记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。