Sebelum mempelajari pemograman pada mikroprosesor dan mikrokontroler sebaiknya terlebih dahulu mengenal skema perangkat keras atau arsitektur mikroprosesor dan mikrokontroler. Pada jejak kali ini dapat terlihat hubungan antara mikroprosesor dan mikrokontroler, jadi jika ingin memperbesar atau men-zoom mikrokontroler bisa dengan mempelajari mikroprosesor dan komponen tambahannya.

1. Arsitektur Mikroprosesor

Mikroprosesor adalah alat yang bekerja sebagai pusat pengendalian dan pengolahan pada sistem komputer mikro. Alat ini juga biasa disebut dengan Central Processing Unit (CPU). Perlu diketahui bahwa mikroprosesor terdiri dari 3 bagian penting, yakni Arithmetic Logic Unit (ALU), Register Unit (RU), dan Control Unit (CU).

1. ALU (Arithmetic Logic Unit) , ALU fungsinya untuk melakukan proses operasi matematika dan logika. Operasi matematika sederhana tersebut meliputi penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian. Sedangkan operasi logika meliputi AND, OR, NOT, XOR, XNOR dan lain-lain.
2. CU (Control Unit), CU berfungsi untuk mengambil intruksi dari memori dan melakukan eksekusi intruksi tersebut. Sementara memori merupakan bagian tersendiri tidak termasuk dalam bagian mikroprosesor.
3. RU (Register Unit), RU merupakan tempat menampung data sementara yang berasal dari memori. Sebelum diproses oleh ALU.

Lebih rincinya dapat dilihat pada gambar blok diagram di bawah ini.

Bentuk Fisik dan Konfigurasi pin mikroprosesor Zilog Z80: Dari 40 pin yang dimiliki mikroprosesor Zilog Z80 apabila dikelompokkan berdasarkan I/O seperti  gambar di bawah ini :

Jika kita perbesar atau lihat ke dalam dari mikroprosesor Zilog Z80 maka berbentuk gambar skema seperti di bawah ini .

Fitur mikroprosesor Zilog Z80 sebagai berikut :

1. Perluasan set instruksi terdiri dari 158 instruksi, termasuk 78 instruksi 8080A sebagai subsetnya (semuanya kompatibel). Instruksi baru termasuk operasi 4-, 8- dan 16-bit dengan mode pengalamatan lebih berguna seperti pengalamatan terindeks, bit, dan pengalamatan relatif.
2. Chip tunggal. Dengan versi NMOS untuk solusi harga rendah kinerja tinggi, sementara versi CMOS untuk rancangan kinerja tinggi berdaya rendah.

• NMOS Z0840004 – 4 MHz; NMOS Z0840006 – 6,17 MHz; NMOS Z0840008 – 8 MHz.
• CMOS Z84C0006 – DC sampai 6,17 MHz; CMOS Z84C0008 – DC sampai 8 MHz; CMOS Z84C0010 – DC sampai 10 MHz; CMOS Z84C0020 – DC sampai 20 MHz
• Versi 6 MHz bisa beroperasi pada clock 6,144 MHz.

3. Mikroprosesor Z80 dan  keluarga periferal Z80 bisa dihubungkan dengan sebuah sistem interupsi tervektor. Sistem ini bisa dihubungkan secara daisy-chain yang mengijinkan implementasi skema interupsi terprioritas.
4. Penggandaan kumpulan (set) register serba-guna dan flag
5. 17 register internal termasuk dua register indeks 16-bit
6. Tiga mode interupsi maskable

• Mode 0 – sama dengan 8080A
• Mode 1 – Lingkungan non-Z80, beralamat di 38H
• Mode 2 – periferal keluarga Z80, interupsi tervektor

7. Pencacah refresh memori dinamis dalam chip.
8. Antarmuka langsung dengan memori dinamis atau statis kecepatan standar tanpa membutuhkan logika eksternal.
9. Kinerja jauh di atas mikroprosesor chip tunggal lain dalam aplikasi 4-, 8-, atau 16-bit
10. Semua pin kompatibel dengan level tegangan TTL (TTL Compatible).