知道了单片机通过I/O口与外设打交道，也知道了单片机的程序与数据如何保存，到底单片机是如何运行程序的?原来单片机和其他微机一样，也拥有一个中央处理器(CPU),它是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 它在单片机中的核心地位见图2.10所示。它通过单片机的内部总线，将单片机内部的各个部分：程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等联系在一起，内部总线有三种：数据总线，专门用来传送数据信息，地址总线专门用来传送地址信息，选中各操作单元，控制总线专门用来传送CPU各种控制命令，以便CPU统一指挥协调工作。完成程序所要执行的各种功能。CPU执行程序一般包括两个主要过程：第一，就是从程序存储器中取出指令，指令的地址由PC指针提供，在前面我们已经知道，PC指针在CPU取指后会自动加一，所以PC指针总是指向下一个将要取出的指令代码或操作数。这样，就能保证程序源源不断往下执行。第二，就是执指过程，取出的指令代码首先被送到CPU中控制器中的指令寄存器，再通过指令译码器译码变成各种电信号，从而实现指令的各种功能。
4. 怎样保证CPU工作?
现在我们知道了单片机怎样取指、执指，即怎样运行程序了。那么怎样才能保证CPU有序的工作?这就必须提到单片机的两个非常重要的外围电路：单片机的时钟电路和复位电路。在单片机上面有两个引脚，分别是它的第18、19脚，其功能如下。
Pin19: 时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。
Pin18: 时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。
89S51的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10p～30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。如图2.11
当时钟电路起振后，产生一定频率的时钟信号，单片机的CPU在时钟信号的控制下，就能一步一步完成自己的工作。通常我们必须了解以下几种周期。
【振荡周期】：单片机外接石英晶体振荡器的周期。如外接石英晶体的频率若为12MHz，这其振荡周期就是1/12微秒。
【状态周期】：单片机完成一个最基本的动作所需的时间周期。如扫描一次定时器T0引脚状态所需要的时间。一个状态周期=2个振荡周期。
【机器周期】：单片机完成一次完整的具有一定功能的动作所需的时间周期。如一次完整的读操作或写操作对应的时间。一个机器周期=6个状态周期。
【指令周期】：执行完某条指令所需要的时间周期，一般需要1～4个机器周期，如MUL AB指令是四机器周期指令。一个指令周期=1～4个机器周期。
单片机工作时，除了需要时钟支持外，还必须有一个初始状态，即单片机的复位状态。在单片机外部引脚第9脚，就是专门给单片机提供复位脉冲的。
Pin9: RESET/Vpd复位信号复用脚，当89S51通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。
图2.11
初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0～P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM(包括工作寄存器R0-R7)的状态，89S51的初始态如下表：
特殊功能寄存器初始态特殊功能寄存器初始态
ACC00HB00H
PSW00HSP07H
DPH00HTH000H
DPL00HTL000H
IPxxx00000BTH100H
IE0xx00000BTL100H
TMOD00HTCON00H
SCONxxxxxxxxBSBUF00H
P0-P31111111BPCON0xxxxxxxB
表2.5
89S51的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位，见下图。此外，RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
图2.12
5. 按键为何能打断原来的工作?
在前面的任务中，我们还看到一个现象，只要按一下S1键，发光管的闪动就停止5秒，这就相当于打断了原来既定的工作，等到5秒延时一到，又恢复原来的工作。这就象我们平时通常所说的“中断”。单片机中也有中断系统，它有5个中断源，它们能打断单片机原来的工作，直到中断结束才能继续原来的工作。我们将在模块五中详细阐述。
6. 发光二极管为何按一定频率闪烁?
在前面的任务中，灯有规律的闪动和按键停5秒，都离不开时间。那么，这个时间我们在前面的程序中是怎样得到的?原来，在89S51单片机中有两个定时器T0、T1，我们在前面也已经提到了，它在单片机中能够实现定时或计数功能。详细的用法，在模块五进行讲解。
7. 单片机的其他资源
通过本次任务的分析，我们基本上知道MCS-51单片机的结构，它由CPU、程序存储器、数据存储器、并行输入输出口、定时计数器、中断系统等构成，当然除了本次任务用到的以上资源外，51单片机还有一个串行通讯口。
单片机的引脚除了我们前面介绍的4个并I/O口，两根时钟引脚(18、19脚)，一根复位引脚(9脚)，两根电源脚(40、20脚)外，还有以下一些引脚。
Pin30: ALE/
当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。
如果单片机是EPROM，在编程其间，
将用于输入编程脉冲。
Pin29:
当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。
Pin31: EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，89S51和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。
在编程时，EA/Vpp脚还需加上21V的编程电压(8751)。
其40个引脚的引脚图如下：
图2.13