8051单片机最早由Intel公司推出，它在一块超大规模集成电路芯片上同时集成了CPU、ROM、RAM以及TIMER/COUNTER，使用者只需外接少量的接口电路就可组成自己的专用微处理器系统。目前，市场上8051单片机的硬件支持芯片及软件应用程序的种类十分丰富，除了Intel公司之外，还有NXP、Siemens、ADM、Fujutsu、OKI、ATMEL等公司都推出了以8051为核心的单片机。新一代的8051单片机集成度更高，在片内集成了更多的功能部件，如A/D、PWM、PCA、WDT以及高速I/O口等，在工业测量控制领域内得到极为广泛的应用，因此，有人指出8051单片机已成为事实上的工业标准。目前已有多个厂家生产不同型号的8051单片机，它们各有特点，但其基本内核相同，指令系统也完全兼容。

8051基本内核的结构框图，如图1.1所示。包括：

· 中央处理器CPU，用于执行各种指令和运算处理；

· 内部数据存储器RAM，用于存放可以读/写的数据；

· 内部程序存储器ROM，用于存放程序指令或某些常数表格；

· 4个8位的并行I/O接口P0、P1、P2和P3（每个接口都可以用做输入或者输出）；

·2个定时器/计数器，用做外部事件计数器或内部定时；

· 中断系统具有5个中断源（2个外部中断、2个定时器中断、1个串行口中断，采用2个优先级的嵌套中断结构，可实现二级中断服务程序嵌套，每一个中断源都可用软件程序规定为高优先级中断或低优先级中断）；

·1个串行接口电路（用做异步接收发送器）；

· 内部时钟电路（晶体和微调电容需要外接，振荡频率可以高达40MHz）。

以上各部分通过内部总线相连接。在很多情况下，单片机还要和外部设备或外部存储器相连接，连接方式采用三总线（地址、数据、控制）方式，但在8051单片机中，没有单独的地址总线和数据总线，而是与并行I/O口中的P0口及P2口公用的。进行外部扩展时，P0口分别作为低8位地址线和8位数据线，P2口则作为高8位地址线用，所以也是16条地址线和8条数据线。但读者一定要建立一个明确的概念，单片机进行外部扩展的地址线和数据线都不是独立的总线，而是与并行I/O口公用的，这是8051单片机结构的一个特点。

对于采用高级语言Keil C51的用户来说，了解和熟悉8051单片机的存储器组织结构是十分必要的，这样在具体编程时可以合理安排各种变量，最大限度地实现代码优化。从使用者的角度看，8051单片机有如下三个存储器空间。

1.程序存储器ROM 对于普通8051单片机，程序存储器ROM的空间大小为64KB，用于存放程序代码和一些表格常数，称为CODE空间。普通8051可采用“代码分组”（CODE BANK）设计技术，将ROM空间扩展到32×64KB，新型NXP 80C51Mx单片机的ROM空间最大可扩展到16MB，称为ECODE和HCONST空间。8051单片机专门提供一个引脚“ ”来区分片内ROM和片外ROM， 引脚接高电平时，单片机从片内ROM中读取指令，当指令地址超过片内ROM空间范围后，就自动地转向片外ROM读取指令； 引脚接低电平时，所有的取指令操作均对片外ROM进行。程序存储器的某些地址单元是保留给系统使用的：0000H～0002H单元是所有执行程序的入口地址，复位后CPU总是从0000H地址开始执行程序；0003H～002BH单元均匀地分为5段，用于5个中断服务程序的入口，产生某个中断时，将自动进入其对应入口地址开始执行中断服务程序，一些新型8051单片机增加了更多的中断源，它们的中断入口地址也相应地增加。

2.片内数据存储器RAM 对于普通8051单片机，片内数据存储器RAM空间最大为256 B，用于存放程序执行过程的各种变量及临时数据。片内RAM的低128个字节可用直接寻址方式进行访问，也可用间接寻址方式访问，称为DATA区。其中，00H～1FH地址范围平均分为4组，每组都有8个工作寄存器R0～R7，称为工作寄存器区（Register Banks）。20H～2FH地址范围中，每个存储器单元的每一位都可以用位处理指令直接操作，该段地址范围称为位寻址区（BDATA区），其中每一位称为一个bit。对于51子系列单片机仅有上述低128个字节，对于52子系列单片机，增加了高128个字节的片内RAM，地址范围为80H～FFH，该范围只能采用间接寻址方式访问，整个片内RAM地址范围00H～FFH称为IDATA区。与IDATA空间高128个字节（地址范围80H～FFH）重叠部分称为特殊功能寄存器区（SFR SPACE），有些特殊功能寄存器是以位寻址的，其可寻址位称为sbit。NXP公司推出的新型单片机80C51Mx，其片内RAM最大可扩充到64 KB，称为EDATA区。

3.片外数据存储器RAM 对于普通8051单片机，片外数据存储器RAM空间大小为 64 KB，称为XDATA区。在XDATA空间内进行分页寻址操作时，称为PDATA区。有些新型8051单片机的扩充片内RAM，需要用专门的特殊功能寄存器“映像”（MAP）到XDATA地址空间；还有一些新型80C51单片机可以将片外RAM最大扩展到16 MB，称为HDATA区。

普通8051单片机的存储器组织结构如图1.2所示，其中，各部分空间名称说明及地址范围如表1-1所示。

新型8051单片机的扩展存储器组织结构如图1.3所示，其中各部分空间名称说明及地址范围如表1-2所示。

NXP 80C51Mx单片机的存储器组织结构如图1.4所示，其中各部分空间名称说明及地址范围如表1-3所示。