在嵌入式系统的世界中，微控制器和单片机是最基础且广泛应用的硬件组成部分。它们通常集成了计算、存储、输入/输出接口等功能于一体，是现代电子设备不可或缺的一部分。因此，在探讨“嵌入式都需要学什么”时，理解和掌握微控制器和单片机的知识至关重要。

1.1 微控制器与单片机简介

首先，我们要了解这两种设备到底是什么，以及它们之间的区别。在这个背景下，我们可以定义微控制器（MCU）为一种集成电路，它内置了一个或多个中央处理单元（CPU），以及足够数量的内存来执行简单到中等复杂度的任务。另一方面，单片机（SBC）则是一种特定的类型的小型电脑，它包括CPU、内存、输入/输出端口以及可能还包括其他组件，如外部存储设备，而不需要额外连接其他组件即可独立运行。

1.2 硬件结构与工作原理

为了更好地理解这些小型计算核心，我们需要深入研究它们内部构造及其工作方式。例如，一个典型的8位或16位微控制器可能包含几个主要部件：程序计数器寄存器用于跟踪当前正在执行哪条指令；累加寄存量用于进行算术运算；数据指针用于访问RAM中的数据；以及一系列专门用途寄存量，如定时计数机构、中断向量表等。此外，还有I/O引脚，用以连接外部传感器、LED灯或者其他任何能够通过数字信号通信的设备。

1.3 应用场景分析

在实际应用中，微控制器和单片机被广泛使用于各种电子产品，从家庭照明系统到工业自动化，再到消费级电子产品如智能手机和平板电脑。这两个概念是许多现代技术进步背后的关键驱动力之一，因为它们允许将高度复杂但精巧设计的小型化电子系统集成到各种不同的环境中，这些环境往往对资源非常有限，比如能耗低、高效率、高可靠性都是必须满足的一个要求。

1.4 编程语言与开发工具

编程语言对于嵌入式系统开发至关重要，因为它决定了代码如何翻译为指令，并指导硬件如何响应用户输入。在选择编程语言时，最常见的是C/C++由于其性能高效、易于优化并适合处理大量数据。但近年来，由于Python提供了一种更加直观且易读性的语法，因此也越来越多地被采用尤其是在快速原型制作阶段。此外，与之配套的是众多专业软件包，如Keil µVision, IAR Embedded Workbench, ARM Compiler Toolkit (ARMCC) 等，它们提供了完整的一站式解决方案，使得从写代码开始一直到生成最终ROM镜像都变得相对容易。

1.5 学习路径建议

学习嵌入式系统特别是基于microcontrollers & single-board computers领域，可以按照以下步骤进行：

基础课程：确保你有扎实的地理数学知识，并熟悉基本编程概念。

理论学习：开始阅读关于microcontroller architecture and programming languages相关资料。

实验室实践：尽早参与物理项目，以便将理论知识转换为实际操作技能。

持续学习：随着经验积累，不断更新自己的技能库，以适应不断发展变化的事业世界。

总结来说，无论是从技术角度还是实践角度，“嵌入式都需要学什么”，其中就包括了深刻理解及掌握微控制器与单片机这一基础架构，同时伴随着不断提升自己的编程能力及工程实践技巧。如果你想进入这个令人兴奋而又具有挑战性的领域，就必须具备这两者结合起来所需的一切素养。