小计算机、大计算机中少不了数据存储系统，单片机一样有，而且往往和CPU集成在一起，更加显得小巧灵活。

直到90年代初，国内容易得到的单片机就是8031：不带存储器的芯片，要想工作，还必须外加RAM和ROM，单片机成了3片机......
现在不同了，大的小的，又是51，又是AVR又是STC，还有430，PIC等，都各说各的好，可是谁也不敢说“我不要存储器”。
程序存储器里存放着单片机的灵魂：工作程序。小的可能只有1KB，最多只能装1024条8位数据，因为实际指令还有许多2字节，3字节指令，所以它还装不下1024条指令；大的有128KB。这些8位数据，要么在工厂里做模子光刻进去，要么一次性的烧写进去。

不管是业余爱好还是实际开发，最多也就是用编程器这么一个特殊工具，把调试成功的机器码装载进去，或者像AVR单片机那样自己花几块钱做一条下载线，把电脑里这些东西灌进去（这或许是AVR的吸引人之处）。
它一旦进驻电脑的程序存储器中，除了借助上述装置便不能自由改写，在单片机运行时，只是从其中读出指令或固定的数据，所以给程序存储器一个“只读存储器”的别名，简写为ROM，包括用编程器写紫外线擦除内容的EPROM、用电擦除的EEPROM和现在新兴的FLASH ROM。

一次性写入的ROM，仅用于电路和程序固定的批量产品中，实际工作起来，都是一样的。
为了定位ROM中的数据，每个8位存储单元都有一个固定的“地址”，通常用16进制数表示。例如，对于一个所谓4K的ROM，地址从0000H到0FFFH（即0000，0001...4095），单片机运行时从哪个地址取数据，完全由程序本身决定，并不要我们干预。
记住，给单片机一通电，它经过一个短暂的复位过程，立即转向ROM的最低地址0000H，在这里面放置的往往是一条“跳转”指令，它从这里一步跳到另一个地址：程序的真正起始地址，例如51机的0080H。
ROM是程序存储器，除了指令外，还包括运行程序必需的某些固定数据，例如：数据表。假如，我们要求在单片机的接口上输出00H到FFH（255），按正弦半波变化的数值，每秒10000次。如果硬要它按照公式一个个计算，对于它来说未免力不从心。可是我们可以把预先计算好的数值存入ROM中，到时候直接取出不是好多了？
另一个重要的应用：不少单片机上都有数码显示，那些数字其实就是用单片机的口线控制数码管的字段电极电位。这些字形也是存放在ROM中的字模表，各个字模和0-9的数字（机器内当然是0000-0101二进制数）对应起来。常见的共阳极7段数码管，必须在阳极加正电，7个阴极都是地电位，才能显示数字"8"，数字8对应的显示字码值是二进制数“10000000“（那个1对应的是小数点，高电位不让它显示）。