二.CPU概述 |
| 中央处理器（CPU）是MCS251结构的内核部分。它包括：算术逻辑运算单元（ALU），指令执行顺序器，程序计数器和寄存器集（Register file）。它们均被连接到高速的源、目的总线上。CPU全部实行8位微控制器指令操作。CPU筑构在片基的三级流水线周围，使用典型的流水线技术执行指令。流水线处理的各环节包括：取指令，译码，形成地址，取数据及执行，回写。从芯片性能和设计复杂性两者之间进行权衡，三级流水线应是最好的解决办法。 |
三.存储器接口 |
CPU与外设、存储器和其它的片基功能单元的接口是通过内部指令和数据总线实现的。MCS251结构具备一组内部16位指令总线，它支持每一状态编码提取。还有一组8位的数据总线用作每一状态一字节的数据传输。MCS251结构一16M字节的地址空间，程序代码和数据差不多可挨着存放。16MB地址空间包括了片内和片外的访问，如何分配由片基存储器的大小决定。程序代码可以放在除去保留区域之外的任何位置。此外，对于程序代码的存放位置的进一步限制则因不同的器件而异。
程序代码究竟放在CPU的外部还是一部分在内一部分在外，则要根据片基的代码存储器容量而定。
数据存储器空间可以放在除去保留区域的16MB的任何范围内。它的最低的32个字节可作为单纯的数据存放区域，也可以作为4个寄存器组（每组8个通用目的寄存器）。所有MCS251的CPU中都有数据存储器空间，但是片基的数据存储器数量却因不同的型号器件而异。
针对开发和生产中的不同需求，从设计的灵活性考虑，MCS251芯片有一次性可编程（OTP）的工厂掩膜（ROM）的和无只读存储器（ROMless）的，不久即会有闪速存储器（Flash memory）的芯片问世。
MCS251微控制器结构支持额外的32个字节的通用目的寄存器，作为寄存集放在CPU里。NCS51微控制器结构中有4个寄存组，每组有8个通用寄存器，其中只能有一组（即8个字节）被规定作寄存器操作用。MCS251结构则不同，它的寄存器集可依照如下的方式访问。寄存器寻址：第0-15寄存器可按字节、字或双字（Dword）型寄存器寻址。第16-31寄存器可按字或双字型寄存器寻址。根据组合的情况，可能有16个字节寄存器、16个字寄存器和10个双字寄存器（见图1）。 |
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| 四.新的指令集 |
MCS251的指令集提供给用户一些体现新结构优点而定义的指令,同时又保留了MCS51原有的所有指令.绝大多部分的MCS251指令均可按8、16位或32位操作数进行操作，这一特色使得采用高级语言，如C语言来开发MCS251变得更容易、有效。
指令集包括了数据指令、位指令和控制指令。数据指令处理8、16和有限的32位数据，位指令操作位，控制指令管理程序流。每种指令类型都有各自的寻址模式，不是所有的数据寻址模式都会用到控制指令，反之亦然。MCS251提供了如下几种寻址模式：
*寄存器寻址，指令规定了包括操作数的寄存器。
*立即寻址，指令包含了操作数。
*直接寻址，指令包含了操作数的地址。
*间接寻址，指令规定了包含操作数地址的寄存器。
*变址寻址，指令规定的寄存器与有符号偏移量的和即为操作数地址。
*相对寻址，指令包含了从下一条指令算起，隔一相对偏移量指到的目的地址。
*位寻址，指令包含了位地址。
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| 五.中断概述 |
MCS251结构支持一个非屏蔽中断、一个陷阱指令中断（TRAP，即技术返回分析程序）和数目达62个可屏蔽中断源，用户可逐个选择每一个中断，并设置它的优先级。非屏蔽中断由硬件固定，始终为第二优先级，且永远是使能的，至于中断源的数目，不论是外部的，还是内部的，这要由具体的MCS251器件的型号决定。
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| 六.兼容性 |
MCS251结构与MCS51是代码兼容的。所以，MCS51的所有的指令对于MCS251全部通用。MCS51有四个分割的寻址空间，程序存储器、特殊功能寄存器和内、外数据存储器。MCS251则把程序存储器和数据存储器合到一块16MB的寻址空间中。这种地址映像对用户是透明的，作程序汇编时要注意。
MCS251的第一个商品化的产品是8CC251SB，（注：MCS251单片机现在已经发展到一个系列，有兴趣的读者可参阅[MCS251系列单片机]章节中的内容——编者注），它的性能请参考其数据手册。
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