1.5 8051的存储器架构
通过上面的讲述，我们大抵知道8051的重要元素，现在让我们回过头来，重新审视图1.1所示的8051处理器架构的基本模型图。我们在上面介绍的寄存器TMOD、TL0、IE、IP等位于数据池，但它们和数据池到底有什么关系，到底如何访问，才能让整个硬件运转起来？这就涉及对处理器地址的梳理。
8051的存储器架构如图1.3所示。这里的指令池还是一块完整的区域，它的地址位有1bit，因此它的地址范围是0000H～FFFFH。对于图中指令池的访问有两种情况：一种是读指令，除了跳转或中断以外，每执行完一条指令即取下一条指令；另外一种是该指令指定加载CODE区的某地址，如MOVC指令会访问到CODE区。
图1.3 8051的存储架构组织
由于不存在对CODE区写的情况，因此CODE区可用ROM（只读存储器）来实现。CODE区在理论上最大是64KB，读者在有了软核处理器后，可以将这个CODE区的ROM配置为小于64KB的大小。
CODE区比较简单，而数据池则复杂多了，下面我们将分门别类地对其进行介绍。
1.XDATA区
XDATA（externaldatamemoryspace）区位于图1.3最右边区域。访问它也需要提供16bit的地址，因此理论上它的最大空间是64KB，地址范围是0000H～FFFFH。XDATA表示外部数据存储空间，它一般映射在单片机芯片之外。在后面学习指令时可以知道，访问它需要使用MOVX类指令。
在进行8051的软核处理器设计时，已经不再分单片机片内和片外存储空间了，因此如果需要扩大存储空间，XDATA区也可以如同DATA区一样被访问。
2.SFR区
SFR（specialfunctionregisters）指的是存放特殊控制寄存器的区域。它的地址范围是80H～FFH。图1.4是它所包含的寄存器分布。
图1.4 SFR区的寄存器分布图
这里面零散地分布着各种控制器，其中包括四个接口P0、P1、P2、P3；串口SCON与SBUF；中断IE和IP；计数器TCON、TMOD、TL0、TL1、TH0和TH1。剩下的B、ACC、PSW、SP、DPL和DPH在后面会专门讲述。最后一个PCON用作功耗控制。
单片机指令会通过给出的相应地址来访问对应的特殊寄存器。
最左边一栏，即从80H到F8H、以0、8结尾的特殊寄存器，可以对它们进行位寻址。它们的每一个位都可以被取出并进行置位操作。
单片机厂商为了扩展8051的功能，通常会选择在SFR区域增加新的特殊寄存器。读者如果需要扩展功能，也可以对SFR区进行拓展。
图中空白的区域表示没有放置特殊寄存器，从而单片机则不能对它们进行访问和读写。
3.IDATA区（8052专有）
IDATA区是8051的变种8052专有的，它是通用RAM空间，即开发者可以往IDATA区里任意写数据或读出数据，如同使用普通的RAM一样。这样，8052和普通的8051相比，相当于增加了128Byte的内存。
IDATA区的地址段也是从80H到FFH，与SFR区的地址段相同。不过不用担心混淆的问题，有些指令提供80H～FFH的地址，硬件会访问到SFR区，有些指令提供同样的地址信息，但硬件会将其引导到IDATA区。这两段区域公用同样的地址，但可通过使用不同的指令访问来区分。
4.DATA区
DATA区对于8051来说，相当于它的内存，大小为128Byte，地址范围为00H～7FH。它的使用方法同RAM。但它的00H～1FH以及20H～2FH地址段具有特殊的含义，具体如下文。
（1）寄存器组区
它的地址范围为00H～1FH，总共有32个字节大小。根据特殊寄存器PSW的RS[1:0]又可以分成四组，每组有8个字节。
RS[1:0]==2'b00时，00H～07H用作8个寄存器R0～R7；
RS[1:0]==2'b01时，08H～0FH用作8个寄存器R0～R7；
RS[1:0]==2'b10时，10H～17H用作8个寄存器R0～R7；
RS[1:0]==2'b11时，18H～1FH用作8个寄存器R0～R7。
因此，后面可使用符号Rn来指代R0～R7。硬件在确定Rn的具体位置时，它首先会确定PSW的RS段。或者也可使用Ri来指代R0和R1，且只需要1bit即可表征寄存器到底是R0还是R1。
（2）可位寻址区
我们对数据池的访问都是以字节为基础的，每给出一个地址，数据池即返回一字节数据。但8051规定了位寻址，也就是它会通知数据池：我只需要某地址的某位即可，数据池无须返回8bit而只是1bit。打个比方，如果地址是8bit的，那么规定[7:3]是该字节的地址，[2:0]作为位的地址，数据池接收信息后，立即首先使用[7:3]定位到该字节，然后使用[2:0]定位到这8个位的哪一个位，读取之后进行返回。使用位寻址写也是同样道理，8051处理器会送出一个位的写数据，且只希望数据池对该字节的该位进行改写，其他字节、其他位都无须改变。
这块位寻址的范围是20H～2FH，也包含了32Byte的空间。开发者的控制位可以存放在该区域，这样处理器可以迅速获取该位值。如果不存放在该区域，获取某特定位值的方式只有首先读到整个字节，然后“与”操作上的某定值，最后再移位，只有通过这三个步骤才能确定该特定位的数值。可位寻址区对于迅速读写位数据非常有帮助。
（3）通用RAM区
DATA区剩下的部分（地址范围为30H～FFH）可以用作通用RAM进行操作。