微控制器採用的架構主要有兩種：哈佛結構和馮諾依曼結構。

哈佛結構是一種將程式指令儲存和資料儲存分開的儲存器結構。哈佛結構是一種並行體系結構。它的主要特點是將程式和資料儲存在不同的儲存空間中，每個儲存器獨立編址、獨立訪問。與兩個儲存器對應的是系統的4條匯流排：程式的資料匯流排與地址匯流排、資料的資料匯流排與地址匯流排。這種分離的程式匯流排和資料匯流排允許在一個機器週期內同時獲得指令字（來自程式儲存器）和運算元（來自資料儲存器），從而提高了執行速度，進而提高了資料的吞吐率。

哈佛結構的微控制器通常具有較高的執行效率，其程式指令和資料指令分開組織和儲存，執行時可以預先讀取下一條指令。

馮諾依曼結構是在哈佛結構之後提出的，馮諾依曼提出“程式碼本身也是一種資料”的概念，解決了哈佛結構的一個問題--匯流排佔用資源太多。

馮諾依曼結構是將資料和程式碼放在一起的。

透過BIOS（uboot）將硬碟（FLASH）中的程式（資料和程式碼）全部複製到RAM，所以此時RAM內部會分為多個段--程式碼段、data段等，從而相比哈佛結構，節省了一套外部的資料匯流排和地址匯流排。

但是這樣帶來了一個副作用：速度變慢了。本來資料和程式碼是分開儲存的，它們分別對應“兩條高速通道”。現在，資料和程式碼都放在一起，對應“一條高速通道”。