CPU 執行一條指令的時間成為指令周期。指令周期已機器周期為單位，例如單周期指令、雙周期指令。MCS-51 系列單片機除乘法指令、除法指令是 4 周期指令外，其余都是單周期指令和雙周期指令。若用 12MHz 晶振，則單周期指令和雙周期指令的執行時間分貝為 1us 和 2us，乘法指令和除法指令為 4us。

8051 系列單片機的存儲器結構特點之一是將程序存儲器和數據存儲器分開，并有各自的尋址機構和尋址方式。這種結構的的單片機稱為哈佛結構單片機。該結構與通用微機的存儲器結構不同。一般微機只有一個存儲器邏輯空間，可隨意安排 ROM 或 RAM，訪問時用同一種指令。這時結構稱為普林斯頓型。

8051 系列單片機在物理上有 4 個存儲空間：片內程序存儲器和片外程序存儲器；片內數據存儲器和片外數據存儲器。

8051 系列單片機內有 256 字節數據存儲器 RAM 和 4KB 的程序存儲器 ROM。除此之外，還可以在片外拓展 RAM 和 ROM，并且各有 64KB 的尋址范圍，也就是最多可以在外部拓展 2x64KB 存儲器。

對 8051 來說，如EA引腳為高電平，復位后先執行片內程序存儲器中的程序，當程序計數器 PC 中內容超過 0x0FFF（對 51 子系列）或 0x1FFF（對 52 子系列）時，將自動轉去執行片外程序存儲器中的程序；對于片內無程序存儲器的 8031、8032，EA 引腳應保持低電平，使其只能訪問片外程序存儲器。

對于有片內程序存儲器的芯片，如EA引腳接低電平，將強令執行片外程序存儲器中的程序。此時多在片外程序存儲器中存放調試程序，使計算機工作在調試狀態。那么這時就要注意：片外程序存儲器存放調試程序的部分，其編址與片內程序存儲器的編址是可以重疊的，借EA引腳的換接可實現分別訪問。

二者，都能自程序存儲器的任一單元取指執行或訪問取數（常數），不會混亂。

下圖為 51 子系列的存儲器編址圖，程序存儲器編址如圖 1-2-4，數據存儲器如圖 1-2-5。

圖 1-2-4

圖 1-2-5

64KB 的程序存儲器（ROM）空間中，有 4KB 地址區對于片內 ROM 和片外 ROM 是公用的。這 4KB 地址為 0000H~0FFFH；而 1000H~FFFFH 地址區為外部 ROM 專用。CPU 的控制器專門提供一個控制信號通過EA引腳來控制EA用來區分內部 ROM 和外部 ROM 的公用地址區：當EA引腳接高電平時，單片機從片內 ROM的 4KB 存儲區取指令，而當指令地址超過 0FFFH 后，就自動地轉向片外 ROM 指令；當EA引腳為低電平時 ，CPU 只從片外 ROM 取指令。這種接法特別適用于 8031 單片機的場合，由于 8031 內部不帶 ROM，所以使用必須EA引腳置 0，以便直接從外部 ROM 中取指令。

程序存儲器的某些單元是保留給系統使用的：0000H~0002H 單元是所有執行程序的入口地址，即單片機上電后，CPU 總是從 0000H 單元開始執行地址；0003H~002BH 單元均勻地分為 5 段，用做 5 個中斷服務函數的入口地址如表 1-2-4，用戶程序不應進入上述區域。

數據存儲器 RAM 也有 64KB 尋址區，在地址上與 ROM 是重疊的。8051 通過不同的信號來選通 ROM 或RAM：當從外部 ROM 取指令時，用選通信號PSEN；而當從外部 RAM 讀寫數據時，采用讀寫信號RD或WR來選通，因此，不會因為地址重疊而出現混亂。

8051 的 RAM 雖然字節數不很多，但卻起著十分重要的作用。256 字節被劃分為兩個區域：00H~7FH是真正的RAM區，可以讀/寫各種數據；而80H~FFH是專門用于特殊功能寄存器（SFR，Special FunctionRegister）的區域。對于 8051 安排了 21 個特殊功能寄存器；對于 8052 則安排了 26 個特殊功能寄存器。每個寄存器為 8 位，即一個字節，所以實際上 128 自己沒有全部利用。

51 子系列單片機片內 RAM 共分為工作寄存器區、位尋址區、數據緩沖區器三個區域。

工作寄存器也稱作通用寄存器，供用戶編程時使用，臨時保存 8 位信息。