微控制器的架构与PC完全相同，也包括中央处理器、输入/输出接口、存储器等基本单元。 因此，微控制器的软件结构与PC和其他设备的软件结构类似。
在软件开发过程中，单片机还需要对软件进行调试，观察中间结果，排除软件中的问题。 但由于单片机的应用场景，它并没有标准的输入/输出设备。 由于存储空间的限制，很难容纳专门的软件来调试程序。 因此，要调试单片机软件，必须使用单片机仿真器。 单片机仿真器具有基本的输入/输出设备和支持程序调试的软件，允许单片机开发人员通过单片机仿真器输入和修改程序，观察程序运行结果和中间值，同时检测和检测支持单片机的硬件。 观察可以大大提高单片机的编程效率和效果。
最早的单片机仿真器是一个独立的设备，有专用的键盘和显示器，用于输入程序和显示运行结果。 随着PC机的普及，新一代仿真器大多采用PC机作为标准输入/输出设备，仿真器本身成为微型计算机与目标系统之间的接口。 仿真方法也从最初的机器代码发展到汇编。 语言、C语言仿真、仿真环境也与PC上的高级语言编程和调试环境非常相似。
仿真器一般都有一个仿真头，用来代替目标系统中的单片机，即这个插头是用来模仿单片机的。 这也是微控制器仿真器名称的由来。
目前，随着单片机的小型化、贴片化以及具有ISP、IAP等功能的单片机的广泛使用，传统单片机仿真器的应用范围也随之缩小，软件单片机仿真器（即单片机仿真程序）的应用已经越来越广泛。广义上讲，微控制器仿真程序是一种在个人计算机上运行的特殊程序。 它可以在一定程度上模拟单片机运行的硬件环境，在该环境下运行单片机目标程序，并可以对目标程序进行调试、断点、观察变量等操作。 这样的操作可以大大提高单片机系统的调试效率。 纯软件微控制器仿真器通常与硬件设计程序集成发布，允许开发人员同时开发微控制器硬件和软件。
