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1、微處理器（CPU） MCS-51單片機中有1個8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理字節數據，還可以進行位變量的處理。例如：位處理、查表、狀態檢測、中斷處理等。
2、數據存儲器（RAM） 片內為128個字節（52子系列的為256個字節），片外最多可外擴至64K字節，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結果、數據暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數據存儲器。128個字節的數據存儲器以高速RAM的形式集成在單片機內，以加快單片機運行的速度，而且這種結構的RAM還可以降低功耗。
3、程序存儲器（ROM/EPROM） 由于受集成度限制，片內只讀存儲器一般容量較小（4K~8K字節），如果片內只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外只讀存儲器，片外最多可外擴至64K字節。用于存放程序的二進制機代碼。
4、中斷系統具有5個中斷源，2級中斷優先權。
5、定時器/計數器片內集成2個16的定時器/計數器，四種工作方式。
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