存储器是计算机的重要硬件之一，单片机存储器结构有两种类型：一种是程序存储器和数据存储器统一编址，属于普林斯顿结构，另一种是程序存储器和数据存储器分开编址的哈佛结构。 MCS-51 采用的是哈佛结构。
一、存储器具有的特点
程序存储器和数据存储器截然分开，各有自己的寻址系统，控制信号和特定的功能。程序存储器只存放程序和始终要保留的常数，数据存储器通常用来存放程序运行中所需要的大量数据。
单片机中与存储器有关的名称有：程序存储器和数据存储器、内部存储器和外部存储器、字节地址和位地址。存储器有一定的容量，常把一个 8 位二进制数作基本单位，叫作字节。存储器有很多字节单元，也用二进制数来标识，叫地址。这些存储器空间的地址多数从零开始编址。 8 位地址 00H ～ FFH ，十六位地址 0000H ～ FFFFH 。由于每一位十六进制数可直接换成四位二进制数（如 0H—0000B、 9H—1001B、 FH—1111B ，其中 H 代表十六进制数标识符， B 代表二进制数标识符），以后我们也把两位十六进制数说成是 8 位二进制数
工作寄存器以 RAM 形式组成， I/O 接口也采用存储器方式工作。工作寄存器、 I/O 口锁存器和数据存储器 RAM 在单片机中统一编址。
具有一个功能很强的布尔处理器，可寻址位空间有 256 位。
二、MCS-51 具有的存储器编址空间
MCS-51 单片机寄储器结构如图所示。有六个编址空间，有四个物理存储器空间：
① 即由 PC 作地址指针的片内 4K （0000H-0FFFH）程序存储器。
② 片外 4K+60K(0000H-FFFFH) 程序存储器。
③ 由数据指针作地址的片外 64K 数据存储器。
④ 片内 8 位地址的 128 字节 RAM （ 00H-7FH ）和特殊功能寄存器 (80H-FFH) 。
程序存储器，片内 4K 程序存储器空间，其地址为 0000H ～ 0FFFH ，外部 EPROM 也从 0000H 开始编址。在地址 0000H ～ 0FFFH 区间，地址有重叠，由 EA 引脚信号来控制内、外程序存储器的选择。
EA =0 时，不管 PC 值的大小， CPU 总是访问外部程序存储器。对于 8031 芯片，其内部没有程序存储器，必然外接 EPROM ，所以 EA 必须接地，即 EA =0 时。外部程序存储器从 0000H 开始编址，寻址范围 64K 。当 EA =1 时，先执行内部 4K 程序，满 4K 后接着执行外部程序。
程序存储器以 16 位的程序计数器 PC 作为地址指针可寻址 64K 字节空间范围， PSEN 作为程序存储器的读选通信号。
程序存储器也存放程序所需要的常数。单片机以指令形式的不同来区分是访问程序存储器，还是访问数据存储器，凡是从程序存储器的常数表中取数据时，都要用查表指令 MOVC 形式。