時序是用定時單位來描述的，MCS-51的時序單位有四個，它們分別是節拍、狀態、機器周期和指令周期，接下來我們分別加以說明。

• 節拍與狀態：
  我們把振蕩脈沖的周期定義為節拍（為方便描述，用P表示），振蕩脈沖經過二分頻后即得到整個單片機工作系統的時鐘信號，把時鐘信號的周期定義為狀態（用S表示），這樣一個狀態就有兩個節拍，前半周期相應的節拍我們定義為1(P1)，后半周期對應的節拍定義為2(P2)。
• 機器周期：
  MCS-51有固定的機器周期，規定一個機器周期有6個狀態，分別表示為S1-S6，而一個狀態包含兩個節拍，那么一個機器周期就有12個節拍，我們可以記著S1P1、S1P2……S6P1、S6P2，一個機器周期共包含12個振蕩脈沖，即機器周期就是振蕩脈沖的12分頻，顯然，如果使用6MHz的時鐘頻率，一個機器周期就是2us，而如使用12MHz的時鐘頻率，一個機器周期就是1us。
• 指令周期：
  執行一條指令所需要的時間稱為指令周期，MCS-51的指令有單字節、雙字節和三字節的，所以它們的指令周期不盡相同，也就是說它們所需的機器周期不相同，可能包括一到四個不等的機器周期（這些內容，我們將在下面的章節中加以說明）。

MCS-51的指令時序：
MCS-51指令系統中，按它們的長度可分為單字節指令、雙字節指令和三字節指令。執行這些指令需要的時間是不同的，也就是它們所需的機器周期是不同的，有下面幾種形式：

• 單字節指令單機器周期
• 單字節指令雙機器周期
• 雙字節指令單機器周期
• 雙字節指令雙機器周期
• 三字節指令雙機器周期
• 單字節指令四機器周期(如單字節的乘除法指令)

下圖是MCS-51系列單片機的指令時序圖：

上圖是單周期和雙周期取指及執行時序，圖中的ALE脈沖是為了鎖存地址的選通信號，顯然，每出現一次該信號單片機即進行一次讀指令操作。從時序圖中可看出，該信號是時鐘頻率6分頻后得到，在一個機器周期中，ALE信號兩次有效，第一次在S1P2和S2P1期間，第二次在S4P2和S5P1期間。
接下來我們分別對幾個典型的指令時序加以說明。

• 單字節單周期指令：
  單字節單周期指令只進行一次讀指令操作，當第二個ALE信號有效時，PC并不加1，那么讀出的還是原指令，屬于一次無效的讀操作。
• 雙字節單周期指令：
  這類指令兩次的ALE信號都是有效的，只是第一個ALE信號有效時讀的是操作碼，第二個ALE信號有效時讀的是操作數。
• 單字節雙周期指令：
  兩個機器周期需進行四讀指令操作，但只有一次讀操作是有效的，后三次的讀操作均為無效操作。
  單字節雙周期指令有一種特殊的情況，象MOVX這類指令，執行這類指令時，先在ROM中讀取指令，然后對外部數據存儲器進行讀或寫操作，頭一個機器周期的第一次讀指令的操作碼為有效，而第二次讀指令操作則為無效的。在第二個指令周期時，則訪問外部數據存儲器，這時，ALE信號對其操作無影響，即不會再有讀指令操作動作。

上頁的時序圖中，我們只描述了指令的讀取狀態，而沒有畫出指令執行時序，因為每條指令都包含了具體的操作數，而操作數類型種類繁多，這里不便列出，有興趣的讀者可參閱有關書籍。