I/O口
MCS-51单片内部I/O口的数量和种类多而齐全，尤其是它有一个全双工的串行口，更突出了这种单片机的本身特点。该串行口是利用两根I/O口线构成的，由4种工作方式，可通过编程选定。MCS-51有32根I/P口线，而MCS-48只有27根。
中央处理器
单片机的中央处理器是单片机内部的核心部件，它决定了单片机的主要功能特性。 中央处理主要由运算部件和控制部件组成。
ALU功能
MCS-51单片机ALU功能十分强，它不仅可对8位位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”循环、求补、清零等基本操作 。 还可以进行加、减、乘、除等基本运算。
累加器ACC
单片机运算部件中的累加器ACC是一个8位的累加器 。 从功能上看，它与一般微机的累加器相比没有什么特别之处，但ACC的进位标志CY就是布尔处理器进行位操作的一位累加器。
控制部件
控制部件是单片机的中枢神经。它包括时钟电路、复位电路、指令寄存器、译码器以及信息传送部件。单片机的控制部件以主振频率为基准，发出CPU的时序信号，对指令进行译码，然后发出各种控制信号，完成一系列定时控制的微操作，用来控制单片机各部分的运行。其中，有一些控制信号线能够简化应用系统的外围控制逻辑。
CPU时序
单片机执行的每一条指令都可以分解为若干基本的微操作 。而这些微操作在时间上都有极严格的先后次序。 这些次序就是计算机的CPU时序。