知道了一般芯片的原理，同樣可以更進一步想象單片機為什么會執行邏輯運算等功能，這就牽涉到數字電路和模擬電路的知識。實在不管一個單片機的功能是如何的強大，其只不過是把很多以微米，甚至是納米為單位級的數字的和模擬電子器件組成。
首先是通過計數器對輸進脈沖計數，從0到15共16個脈沖為一個循環，也即計數器的輸出依次為二進制的0000B到1111B，再由四-十六譯碼器把計數器的結果解碼輸出，即依次置Y0到Y15由高電平變為高電平。當某一輸出為高電平時，經過反向器后，與此線路相連接的LED的陰極被拉為低電平從而點亮該發光二極管。這樣一來，計數器和譯碼器就相當于單片機里的處理器與PC地址寄存器了，與譯碼器輸出腳相連的線就相當于地址線，與LED負極相連的輸出線就相當于數據線，每一條“地址線”都與8根“數據線”有一個交叉，每一個交叉就相當于存儲單元的每一個位。在這些交叉處是否要連通就相當于把程式燒錄到存儲器（ROM）里。zui后總體來看就相當于一個只有16個地址的8位單片機。假如把LED換成圖中數碼管，改變圖中的二極管連接，在“單片機”通電和輸進時鐘脈沖后，就可以不停的來顯示數字了。

另外，要做到對單片機內部結果真正的了解，還必須得先要有很扎實的電路基礎、模擬電路、數字電路等方面的知識。