MCS-51單片機的中央處理器CPU由運算器和控制邏輯構(gòu)成，其中包括若干特殊功能寄存器(SFR)。

一、以ALU為中心的運算器

算術(shù)邏輯單元ALU能對數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運算;“與”、“或”、“異或”等邏輯運算以及位操作運算。

PSW的格式如圖1-3所示，其各位的含義是：

圖1-3 PSW的格式

CY：進(jìn)位標(biāo)志。有進(jìn)位/借位時CY=1，否則CY=0;

AC：半進(jìn)位標(biāo)志。當(dāng)D3位向D4位產(chǎn)生進(jìn)位/借位時AC=1，常用于十進(jìn)制調(diào)整運算中;

F0：用戶可設(shè)定的標(biāo)志位，可置位/復(fù)位，也可供測試。

RS1、RS0：四個通用寄存器組的選擇位，該兩位的四種組合狀態(tài)用來選擇0~3寄存器組。見表1-2。

OV：溢出標(biāo)志。當(dāng)帶符號數(shù)運算結(jié)果超出-128~+127范圍時OV=1，否則OV=0。當(dāng)無符號數(shù)乘法結(jié)果超過255時，或當(dāng)無符號數(shù)除法的除數(shù)為0時，OV=1，否則OV=0。

P：奇偶校驗標(biāo)志。每條指令執(zhí)行完，若A中l(wèi)的個數(shù)為奇數(shù)時P=1，否則P=0，即奇偶校驗方式。

二、控制器、時鐘電路和基本時序周期

控制邏輯主要包括定時和控制邏輯、指令寄存器、譯碼器以及地址指針 DPTR和程序計數(shù)器 PC等。

1.MCS-51的時鐘

時鐘是時序的基礎(chǔ)，MCS-51片內(nèi)由一個反相放大器構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。

(1) 內(nèi)部方式：圖1-4(a)

(2) 外部方式：圖1-4(b)

2.MCS-51的基本時序周期

一條指令譯碼產(chǎn)生的一系列微操作信號在時間上有嚴(yán)格的先后次序，這種次序就是計算機的時序。MCS-51的主要時序?qū)⒃诖尜A器擴(kuò)展時討論，這里先介紹它的基本時序周期。

l 振蕩周期：指振蕩源的周期，若為內(nèi)部產(chǎn)生方式時，為石英晶體的振蕩周期。

l 機器周期：一個機器周期含 6個時鐘周期(S周期)，12個震蕩周期。

圖1-5 基本時序周期

指令周期：完成一條指令占用的全部時間。MCS-51的指令周期含l-4個機器周期，其中多數(shù)為單周期指令，還有2周期和4周期指令。