89C51系列單片機和其他MCU一樣，都是從Flash Rom中取指令和執行指令過程中的各種微操作，都是按着一定的節奏進行的。這是因爲89c51單片機內有一個節奏發生器，即片內的震盪脈衝電路。
89c51的芯片內部有一個高增益的反相放大器，用於構成震盪器。反相放大器的輸入端是XTAL1，輸出端是XTAL2，兩段之間接一個石英晶體和兩個電容就構成了穩定的自激振盪器，電容c1、c2通常取30PF左右，可穩定頻率並對震盪頻率有微調作用。晶體振盪器的脈衝頻率範圍爲Fsoc=0~24MHz。
振盪信號從XTAL2端輸入到片內的時鐘發生器上，如下圖所示
1、節拍與狀態週期
時鐘發生器是一個2分頻的觸發器電路，它將振盪器的信號頻率Fsoc除以2，向CPU提供兩相時鐘脈衝信號P1和P2。時鐘信號的週期稱爲機器狀態週期S（START）,是振盪週期的2倍。在每個時鐘週期（即機器狀態週期S）的前半週期，相位1（P1）信號有效，在每個時鐘週期的後半週期，相位2（P2）信號有效。每個機器週期有兩個節拍P1和P2，CPU就以兩相時鐘P1和P2爲基本節拍指揮單片機各部件協調工作。
2、機器週期和指令週期
計算機的一條指令由若干個字節組成。執行一條指令需要的時間則需要以機器週期爲單位。一個機器週期是指CPU訪問存儲器一次（如取指令，讀存儲器，寫存儲器等）所需要的時間。
89c51的一個機器週期包括12個振盪週期，分爲6個S狀態：S1-S6。每個狀態又分爲兩拍，稱爲P1和P2。因此，一個週期中的12振盪週期表示爲S1P1、S1P2、S2P1．．．S6P2。若採用頻率爲6MHz晶體振盪器，則每個機器週期恰好爲2us（12/6）。
每條指令都由一個或幾個機器週期組成，在89c51系統中4週期指令只有乘除兩條指令，其餘都是單週期或者雙週期。
3、基本時序定時單位
89c51的基本時序定時單位有如下4個
（一）振盪週期：晶體的振盪週期，爲最小的時序單位。
（二）狀態週期：振盪頻率經過單片機內部的二分頻電路分頻後提供給片內cpu的時鐘週期，一個狀態週期包含兩個振盪週期
（三）機器週期：一個機器週期由6個狀態週期（12個機器週期）組成，是單片機執行基本操作的一種時間單位
（四）指令週期：執行一條指令所需的時間，一個機器週期由1~4個機器週期組成。