CPU包括运算器和控制器两个部分
CPU包括运算器和控制器两个部分。
MCS-51单片机的运算器可实现多种数据处理工作，具有二进制数据和BCD码数据的处理能力，其布尔运算能力尤其强大。运算器由算术逻辑单元ALU、累加器A、寄存器B和程序状态字PSW组成。
算术逻辑单元ALU（Arithmetic / Logic Unit）可实现8位二进制数据的加、减、乘、除等算术运算和逻辑与、或、异或、清零、取反等逻辑运算，并可实现数据传送、循环移位、测试跳转等功能。MCS-51单片机的算术逻辑单元还具有很强的位处理能力，可以对位变量（bit）进行数据传送、置位、清零、取反、测试跳转及逻辑与、或等运算。
累加器A是一个8位的寄存器，是CPU中使用最为频繁的寄存器。在算术运算和逻辑运算指令中一般用累加器A来存放参与运算的一个操作数和运算结果，一些特殊的运算如移位、取反等只能对累加器A中的数据进行。
寄存器B也是一个8位的寄存器，主要用于配合累加器A实现乘法和除法运算。在乘法运算中，寄存器B存放一个乘数和乘积的高字节。
控制器由指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、堆栈指针SP、数据指针DPTR等组成。控制器本质上是复杂的时序控制电路，CPU从程序存储器取得指令后放入指令寄存器，然后用指令译码器对指令进行译码，并发出各种控制信号，从而使计算机的各硬件部分
按照时钟信号的节拍协调一致、互相配合，最终实现各种功能。
程序计数器PC（Program Counter）是一个16位的寄存器，控制着程序的执行顺序。PC中始终存放着下一条将要执行的指令的存储首地址。一条指令执行完成后，CPU自动从PC指向的下一条指令的存储地址取出一个字节，然后PC的值自动加1，指向下一个存储位置。如果当前执行的指令改变了PC的值，程序运行的流向也就发生了变化，这就是程序跳转。单片机复位时，PC的值被清0，所以复位后执行的第一条指令总是存放在ROM中地址为0的存储单元。
数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的寄存器。MCS-51单片机外部地址总线宽度是16位的，当访问外部数据存储器或程序存储器时，可以用DPTR来进行寻址。DPTR的高字节寄存器用DPH来表示，低字节寄存器用DPL来表示，DPTR即可以作为一个16位的寄存器进行存取，也可以作为两个独立的8位寄存器进行操作。复位后DPTR的值为0000H。在一些新型的单片机中，为了提高C语言
程序的执行效率，实现了双DPTR或多DPTR。