早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此後在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。基於這壹系統的單片機系統直到現在還在廣泛使用。隨著工業控制領域要求的提高，開始出現了16位單片機，但因為性價比不理想並未得到很廣泛的應用。90年代後隨著消費電子產品大發展，單片機技術得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是後來的ARM系列的廣泛應用，32位單片機迅速取代16位單片機的高端地位，並且進入主流市場。而傳統的8位單片機的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數百倍。目前，高端的32位單片機主頻已經超過300MHz，性能直追90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當代單片機系統已經不再只在裸機環境下開發和使用，大量專用的嵌入式操作系統被廣泛應用在全系列的單片機上。而在作為掌上電腦和手機核心處理的高端單片機甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統。
單片機比專用處理器更適合應用於嵌入式系統，因此它得到了最多的應用。事實上單片機是世界上數量最多的計算機。現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。而個人電腦中也會有為數不少的單片機在工作。汽車上壹般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。
單片機又稱單片微控制器,它不是完成某壹個邏輯功能的芯片,而是把壹個計算機系統集成到壹個芯片上。相當於壹個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設備。概括的講：壹塊芯片就成了壹臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。
單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，並行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，壹般不超過10元即可......用它來做壹些控制電器壹類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、VCD等等的家電裏面都可以看到它的身影！......它主要是作為控制部分的核心部件。
它是壹種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗幹擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。
單片機芯片單片機是靠程序運行的，並且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的壹些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。壹個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路壹定是壹塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過妳編寫的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！
由於單片機對成本是敏感的，所以目前占統治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了，既然這麽低級為什麽還要用呢？很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什麽不用呢？原因很簡單，就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。壹個可視化高級語言編寫的小程序裏面即使只有壹個按鈕，也會達到幾十K的尺寸！對於家用PC的硬盤來講沒什麽，可是對於單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。壹樣的道理，如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟件拿到家用PC上來運行，家用PC的也是承受不了的。
可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有壹類計算機，大多數人卻不怎麽熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統只用了壹片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”裏。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。現在，這種單片機的使用領域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、家用電器等。各種產品壹旦用上了單片機，就能起到使產品升級換代的功效，常在產品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等。現在有些工廠的技術人員或其它業余電子開發者搞出來的某些產品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。
編輯本段
單片機的工作過程
單片機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執行程序的過程，即壹條條執行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統所決定的，壹條指令對應著壹種基本操作；單片機所能執行的全部指令，就是該單片機的指令系統，不同種類的單片機，其指令系統亦不同。為使單片機能自動完成某壹特定任務，必須把要解決的問題編成壹系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執行的指令），這壹系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成壹樣，指令就存放在這些單元裏，單元裏的指令取出並執行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯壹壹個房間號壹樣，每壹個存儲單元也必須被分配到唯壹的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然後再被執行。
程序通常是順序執行的，所以程序中的指令也是壹條條順序存放的，單片機在執行程序時要能把這些指令壹條條取出並加以執行，必須有壹個部件能追蹤指令所在的地址，這壹部件就是程序計數器PC（包含在CPU中），在開始執行程序時，給PC賦以程序中第壹條指令所在的地址，然後取得每壹條要執行的命令，PC在中的內容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下壹條指令的起始地址，保證指令順序執行。