微處理器設計/記憶體
記憶體是微控制器設計的基本方面，理解記憶體對於討論處理器系統是必要的。
記憶體存在一個矛盾：它要麼可以很大，要麼可以很快。隨著記憶體變得更大，它變得更慢，反之亦然。由於這種權衡，計算機系統通常具有記憶體型別的層次結構，其中更快的（更小的）記憶體更靠近處理器，而更慢的（更大的）記憶體更遠離處理器。
硬碟驅動器 (HDD) 和固態驅動器 (SSD) 有時被稱為輔助儲存器或非易失性儲存器。HDD 通常以磁性方式儲存資料（儘管一些較新的型號使用快閃記憶體），即使計算機關閉或斷電，資料也會保留。HDD 比所有其他記憶體裝置慢幾個數量級，當與 HDD 的互動次數最小化時，計算機系統將更有效率。
由於大多數 HDD 是機械的並且具有移動部件，因此它們往往會隨著時間的推移而磨損和失效。
隨機存取儲存器 (RAM)，也稱為主記憶體，是一種易失性儲存器，用於儲存處理器的資料。與 HDD 儲存不同，RAM 通常只有幾個 GB 的容量。RAM 主要有兩種形式，以及許多這些形式的變體。
靜態 RAM (SRAM) 是一種使用 6 個電晶體儲存資料的記憶體儲存型別。只要向 RAM 供電，這些電晶體就會儲存資料，並且不需要重新整理。
SRAM 通常用於處理器快取，因為它速度更快，但在主記憶體中不使用，因為它佔用更多空間。
動態 RAM (DRAM) 是一種包含單個電晶體和電容器的 RAM 型別。DRAM 比 SRAM 更小，因此可以在更小的區域中儲存更多資料。然而，由於電容器的充放電時間，DRAM 往往比 SRAM 速度更慢。許多現代型別的記憶體都是基於 DRAM 設計的，因為記憶體密度高。由於 DRAM 比 SRAM 更簡單，因此通常生產成本更低。
一種流行的 RAM 型別，SDRAM，是 DRAM 的變體，與 SRAM 無關。
根據摩爾定律，數位電路不斷變小和變快，DRAM 的速度沒有那麼快。這意味著，隨著時間的推移，處理器和 RAM 單元之間的速度差異（只要 RAM 基於 DRAM 或變體）將繼續增加，並且這兩個單元之間的通訊變得更加低效。
快取是比主記憶體更小、更快的記憶體，位於更靠近處理器的位置。RAM 執行在系統匯流排時鐘上，但快取通常執行在處理器速度上，可能快 10 倍或更多。快取通常分為多個級別：L1、L2 和 L3，其中 L1 最小且最快，L3 最大且最慢。
暫存器是最小、最快的記憶體儲存元素。現代處理器可能擁有 4 到 256 個暫存器。我們將在後面的章節中更詳細地討論暫存器，微處理器設計/暫存器檔案.