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C8051F系列单片机内核为Silabs专利技术的CIP-51核。CIP-51核采用流水线结构，大大提高了指令的执行速度。CIP-51的指令集完全兼容MCS-51指令集。标准8051结构的MCU其一个机器周期为12个时钟周期，一个指令周期为若干个机器周期；CIP-51与标准8051结构相比，CIP-51的指令周期直接以时钟周期为基准，其指令集中约70％的指令能够在1～2个时钟周期内执行完毕。大部分C8051F系列单片机指令执行的峰值速度达到25MIPS，部分型号高达50MIPS和100MIPS。