單片機是單片微型計算機的簡稱，由於單片機主要用於控制領域，所以國際上通常將單片機稱作微型控制器，單片機與微型計算機都是由CPU、存儲器和輸入/輸出接口等組成的，但兩者又有所不同，微型計算機和單片機的基本結構分別如圖
可以看出，將CPU、存儲器和輸入/輸出接口等部件安裝在電路板上，外部輸入/輸出設備通過電路板上的接插件與輸入/輸出接口連接起來就組成了微型計算機；如果將CPU、存儲器和輸入/輸出接口等做在一塊集成電路內部，這種集成電路就是單片機，輸入/輸出設備通過單片機的引腳與內部輸入/輸出接口連接。
圖示就是一個具有40個引腳的單片機，其內部集成了 CPU、存儲器和輸入/輸出接口等，微型計算機可以根據需要更換電路板上的CPU、存儲器和輸入/輸出接口部件，從而提升性能和擴展功能；而單片機是無法更換CPU、存儲器和輸入/輸出接口的（因為它們都做在一塊集成電路內部），如果要進行復雜的控制，可以選用功能強大的單片機。
與單片機相比，微型計算機具有性能高、功能強的特點，但其價格昂貴，並且體積大，所以在一些不是很複雜的控制方面，如電動玩具、繽紛閃爍的霓虹燈和家用電器中完全可以採用價格低廉的單片機來進行控制。
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