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程序設計完成后寫到存儲器中，在單片機運行時程序只需從存儲器中讀取出來運行。用來存放程序的存儲器，我們稱之為程序存儲器（只讀存儲器），簡稱ROM。而在單片機運行時，數據將隨著程序的運行發生變化，我們將存放數據的存儲器稱為數據存儲器（隨機存儲器），簡稱RAM。
單片機的存儲器又可分為片內和片外存儲器。片內存儲器是在單片機內部的存儲器，通常容量有限。當單片機程序很大，同時單片機運行時的數據較大，片內存儲器容量不夠，就需要對單片機擴展外部存儲器，這就是片外存儲器。
綜上所述，51單片機有兩種存儲器：程序存儲器和數據存儲器。51單片機同時擁有4個存儲空間（物理結構上）：片內ROM、片外ROM、片內RAM和片外RAM。圖2-1所示為51單片機存儲器地址空間，其中使用最頻繁的是片內數據存儲器，應重點掌握。
程序存儲器
程序存儲器用于存放用戶程序、數據和表格等信息，其存儲單元只能讀不能寫。51單片機程序存儲器有16位地址，可尋址的范圍為64KB，因此片外程序存儲器最大容量為64KB，而片內程序存儲器容量為4KB。程序存儲器在物理結構上分為片內程序存儲器和片外程序存儲器兩個部分，在邏輯結構上（即用戶使用角度）為一個部分，采用同一指令（MOVC指令）進行數據讀取，用外部引腳進行區分低4KB空間使用的是片內程序存儲器還是片外程序存儲器。
對于8031單片機來說，它的內部沒有ROM，因此，在實際使用時，必須對它擴展外部程序存儲器，最大可擴展空間地址為64KB，此時8031單片機的端必須接地，強制CPU從外部程序存儲器讀取程序。對于內部有ROM的8051，8751，89C51，89S51等單片機，正常運行時，則需接高電平，使CPU先讀內部程序存儲器中的程序，當PC值超過內部ROM的容量時，才會轉而讀外部程序存儲器中的程序。
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