CPU中使用寄存器臨時存儲信息，這些信息可以是要處理的數據，也可以是指向要獲取的數據的地址。在8051中，有一個數據類型是8位的，從MSB（最高有效位）D7到LSB（最低有效位）D0。對於8位數據類型，任何大於8位的數據類型在處理之前都必須分解爲8位塊。
8051最廣泛使用的寄存器是A（累加器）、B、R0-R7、DPTR（數據指針）和PC（程序計數器）。所有這些寄存器都是8位的，除了DPTR和PC。
Storage Registers in 8051
我們將在這裡討論以下類型的存儲寄存器−
- Accumulator
- R register
- B register
- Data Pointer (DPTR)
- Program Counter (PC)
- Stack Pointer (SP)
Accumulator
累加器寄存器A用於所有算術和邏輯運算。如果累加器不存在，則每次計算的每個結果（加法、乘法、移位等）都將存儲在主存儲器中。訪問主存比訪問累加器之類的寄存器慢，因爲用於大主存的技術比用於寄存器的技術慢（但便宜）。
The "R" Registers
「R」寄存器是一組8個寄存器，即R0、R1到R7。這些寄存器在許多操作中用作輔助或臨時存儲寄存器。舉一個10和20之和的例子。將變量10存儲在累加器中，另一個變量20存儲在寄存器R4中。要處理添加操作，請執行以下命令−
ADD A,R4
執行此指令後，累加器將包含值30。因此「R」寄存器是非常重要的輔助寄存器。如果不是這些「R」寄存器，那麼累加器本身就不是非常有用的。「R」寄存器用於臨時存儲值。
讓我們再舉一個例子。我們將把R1和R2中的值相加，然後從結果中減去R3和R4的值。
MOV A,R3 ;Move the value of R3 into the accumulator ADD A,R4 ;Add the value of R4 MOV R5,A ;Store the resulting value temporarily in R5 MOV A,R1 ;Move the value of R1 into the accumulator ADD A,R2 ;Add the value of R2 SUBB A,R5 ;Subtract the value of R5 (which now contains R3 + R4)
如您所見，我們使用R5臨時保存R3和R4的總和。當然，這不是計算（R1+R2）–（R3+R4）的最有效方法，但它確實說明了使用「R」寄存器作爲臨時存儲值的方法。
The "B" Register
「B」寄存器與累加器非常相似，因爲它可以保存8位（1位元組）的值。「B」寄存器僅由兩個8051指令使用：MUL AB和DIV AB。爲了快速方便地將A乘或除以另一個數，您可以將另一個數存儲在「B」中並使用這兩條指令。除了使用MUL和DIV指令外，「B」寄存器還經常用作另一個臨時存儲寄存器，很像第九個R寄存器。
The Data Pointer
數據指針（DPTR）是8051唯一用戶可訪問的16位（2位元組）寄存器。累加器、R0–R7寄存器和B寄存器是1位元組值寄存器。DPTR用於指向數據。它被8051用來使用DPTR指示的地址訪問外部存儲器。DPTR是唯一可用的16位寄存器，通常用於存儲2位元組值。
The Program Counter
程序計數器（PC）是一個2位元組的地址，它告訴8051下一條要執行的指令在內存中的位置。當8051初始化時，PC在0000h開始，並且在每次執行指令後遞增。PC不總是遞增1。有些指令可能需要2或3個字節;在這種情況下，PC將增加2或3個字節。
分支、跳轉和中斷操作用下一個順序位置以外的地址加載程序計數器。啓動上電復位將導致寄存器中的所有值丟失。這意味著復位時PC的值爲0，迫使CPU從ROM位置0000獲取第一個操作碼。這意味著我們必須將upcode的第一個字節放在ROM位置0000中，因爲這是CPU希望找到第一條指令的地方。
The Stack Pointer (SP)
堆棧指針與除DPTR和PC之外的所有寄存器一樣，可以保存8位（1位元組）的值。堆棧指針告訴要從堆棧中移除下一個值的位置。當一個值被推送到堆棧上時，SP的值將遞增，然後將該值存儲在生成的內存位置。當從堆棧中彈出一個值時，該值將從SP指示的內存位置返回，然後SP的值將遞減。
這個操作順序很重要。當8051初始化時，SP將被初始化爲07h。如果同時將一個值推送到堆棧上，則該值將存儲在內部RAM地址08h中，因爲8051將首先遞增SP的值（從07h到08h），然後將所推的值存儲在該存儲器地址（08h）。SP被8051直接修改爲6個指令：PUSH、POP、ACALL、LCALL、RET和RETI。
ROM Space in 8051
有些8051的家族成員只有4K字節的片上ROM（如8751、AT8951）;有些像AT89C52一樣有8K的ROM，有些家族成員有32K字節和64K字節的片上ROM，如達拉斯半導體。需要記住的一點是，8051系列的任何成員都不能訪問超過64K字節的操作碼，因爲8051中的程序計數器是16位寄存器（0000到FFFF地址）。
程序ROM在8051中的第一個位置具有0000H的地址，而最後一個位置可以根據晶片上ROM的大小而不同。在8051系列成員中，AT8951具有$k字節的片上ROM，其存儲器地址爲0000（第一位置）到0FFFH（最後位置）。
8051 Flag Bits and PSW Register
程序狀態字（PSW）寄存器是一個8位寄存器，也稱爲標誌寄存器。它有8位寬，但只有6位使用。兩個未使用的位是用戶定義的標誌。其中四個標誌稱爲條件標誌，這意味著它們指示在執行指令後產生的條件。這四個是CY（進位）、AC（輔助進位）、P（奇偶校驗）和OV（溢出）。位RS0和RS1用於改變銀行寄存器。下圖顯示程序狀態字寄存器。
PSW寄存器包含反映CPU當前狀態的狀態位。
| CY | CA | F0 | RS1 | RS0 | OV | - | P |
|---|
| CY | PSW.7 | Carry Flag |
| AC | PSW.6 | Auxiliary Carry Flag |
| F0 | PSW.5 | Flag 0 available to user for general purpose. |
| RS1 | PSW.4 | Register Bank selector bit 1 |
| RS0 | PSW.3 | Register Bank selector bit 0 |
| OV | PSW.2 | Overflow Flag |
| - | PSW.1 | User definable FLAG |
| P | PSW.0 | Parity FLAG. Set/ cleared by hardware during instruction cycle to indicate even/odd number of 1 bit in accumulator. |
We can select the corresponding Register Bank bit using RS0 and RS1 bits.
| RS1 | RS2 | Register Bank | Address |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 00H-07H |
| 0 | 1 | 1 | 08H-0FH |
| 1 | 0 | 2 | 10H-17H |
| 1 | 1 | 3 | 18H-1FH |
CY, the carry flag − This carry flag is set (1) whenever there is a carry out from the D7 bit. It is affected after an 8-bit addition or subtraction operation. It can also be reset to 1 or 0 directly by an instruction such as "SETB C" and "CLR C" where "SETB" stands for set bit carry and "CLR" stands for clear carry.
AC, auxiliary carry flag − If there is a carry from D3 and D4 during an ADD or SUB operation, the AC bit is set; otherwise, it is cleared. It is used for the instruction to perform binary coded decimal arithmetic.
P, the parity flag − The parity flag represents the number of 1's in the accumulator register only. If the A register contains odd number of 1's, then P = 1; and for even number of 1's, P = 0.
OV, the overflow flag − This flag is set whenever the result of a signed number operation is too large causing the high-order bit to overflow into the sign bit. It is used only to detect errors in signed arithmetic operations.
Example
Show the status of CY, AC, and P flags after the addition of 9CH and 64H in the following instruction.
MOV A, #9CH
ADD A, # 64H