AT89S52单片机的存储器结构共分片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器4个部分。
1．程序存储器 设计人员编写的程序存放在微处理器的程序存储器中。
AT89S52具有64KB程序存储器寻址空间，它是用于存放用户程序、数据和表格等信息，程序存储器的结构如图1所示。
图1 AT89S52程序存储器的结构 AT89S52片内片外的程序存储器在统一逻辑空间中，地址从0000H～FFFFH，共有64K字节范围。引脚接高电平时，程序从片内程序存储器0000H开始执行，即访问片内存储器。当PC值超出片内ROM容量时，会自动转向片外程序存储器空间执行。引脚接低电平时，迫使系统全部执行片外程序存储器0000H开始存放的程序。
2．数据存储器 AT89S52 有256 字节片内数据存储器。地址为00H~FFH。这256个单元共分为两部分。其一是地址从00H~7FH单元（共128个字节）为用户数据RAM。从80H~FFH地址单元（也是128个字节）为特殊寄存器（SFR）单元。高128 字节与特殊功能寄存器重叠，也就是说高128字节与特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分开的。
在00H~1FH共32个单元中被均匀地分为四块，每块包含八个8位寄存器，均以R0~R7来命名，称这些寄存器为通用寄存器。这四块中的寄存器都称为R0~R7，利用PSW的第3和第4位（RS0和RS1），即可选中这四组通用寄存器。
内部数据存储器的20H―2FH单元为位寻址区，可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址，位寻址区地址如表1所示
表1 RAM位寻址区地址表 在程序存储区中，为中断服务程序保存了一段中断服务程序的入口地址：其中一组特殊单元是0003H―0032H，各个单元各有用途，它们被分为六段，每个段8个字节，专门留给中断服务程序使用，被称为中断矢量区。AT89S52共有8个中断源，6个中断矢量，它们的定义如下表2所，
表2 中断服务程序的入口地址 特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也称为专用寄存器，本质上是一些具有特殊功能的片内RAM单元，反映单片机的运行状态，很多功能也通过特殊功能寄存器来定义和控制程序的执行。
AT89S52单片机内部高128（80～FFH）地址分配给特殊功能寄存器。这个地址空间和芯片内数据存储器的高128字节地址完全重叠，但两者在物理硬件上是完全独立的，用寻址方式来区分这个完全重叠的地址空间。使用直接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是特殊功能寄存器；使用间接寻址方式访问这个地址空间时，访问的是数据存储器。
AT89S52有32个特殊功能寄存器，它们被离散地分布在内部RAM的80H～FFH地址中，这些寄存的功能已作了专门的规定，用户不能修改其结构。
5．几个注意问题（1）地址的重叠性
单片机中的所有存储器都必须分配地址，可以寻址的地址范围为64KB，数据存储器与程序存储器都占用相同的地址。
程序存储器中片内片外0000H～0FFFFH低4KB地址完全重叠，但是我们使用引脚进行区分：＝0时，选择片外，=1时，选择片内，这样就完全区分开来了。
数据存储器中片内外0000H～00FFH的256个单元地址完全重叠，片内外数据的访问采用不同指令来区分：MOV指令访问片内数据存储器，MOVX指令访问片外数据存储器。
（2）程序存储器（ROM）与数据存储器（RAM）的区分
程序存储器（ROM）与数据存储器（RAM）的区分在使用上是严格区分的，程序存储器只能放置程序指令及常数表格，对程序存储器中数据的访问只可以使用MOVC指令。而数据存储器则存放数据，片内外的操作指令分别用MOV，MOVX进行操作。
（3）位地址空间的区域划分
片内RAM中的20H～2FH的128位，以及SFR中的位地址，这些位寻址单元与位指令集构成了位处理器系统
