單片機(MCU)主要由運算器、控製器和寄存器三大部分構成。其中,運算器由算術邏輯單元(ALU)、累加器、寄存器等構成,首先累加器和寄存器向ALU輸入兩個8位源數據,其次ALU完成源數據的邏輯運算,最後將運算結果存入寄存器中;控製器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序發生器和操作控製器等構成,是一個下達命令的“組織”,用於協調整個系統各部分之間的運作;寄存器主要有累加器A、數據寄存器DR、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、程序計數器PC、位置寄存器AR等。
在微處理器內部運算器、控製器、寄存器之間是相互連接的,由控製器向各部分發布操作命令,運算器接到命令後進行相應運算,並將運算後結果存入相應的寄存器中。