MCS－51具有強大的加、減、乘、除四則算術運算指令。

1．程序狀態字PSW

MCS－51有一個程序狀態字寄存器PSW，用來保存指令執行結果的標志，供程序查訊和判別。PSW是特殊功能寄存器中的一個，其格式如下：
PSW7－－既是布爾處理機的累加器C，又是進位標志CY，如果操作結果在最高位有進位輸出（加法時）或借位輸入（減法時），置位CY，否則清“0”CY。
AC－－輔助進位（半進位）標志。如果操作結果的低4位有進位（加法時）或向高4位借位時（減法），置AC，否則清“0”AC，AC主要用于二－十進制數加法調整。
OV－－溢出標志。如果操作結果有進位進入最高位，但最高位沒有產生進位，或者最高位產生進位而低位沒有向最高位進位，這時置位溢出標志位，否則OV清“0”。溢出標志位用于補碼運算，當有符號的數運算結果不能用8位二進制數表示時，OV將置位。
P－－累加器A的奇偶標志位，如果累加器A的8位的模2和為1（奇），則P＝1；否則P＝0。由于P總是表示A的奇偶性，隨著A的內容變化的，所以一個值寫入PSW的P位的值不變。
RS1、RS0－－指示當前使用的工作寄存器區。
F0－－用戶標志位。可作為軟件標志，它的作用和內部RAM位尋址區的各位相似。
PSW1－－保留位，對它的操作無效。

2．加法指令

• 1、不帶進位加法指令

工作寄存器、內部RAM單元內容或立即數的8位無符號二進制數和累加器A中數相加，所得和存放于累加器A中，當和的第3、7位有進位時，分別將AC，CY標志位置1；否則為0。
上述指令的執行將影響標志位AC、CY、OV、P。

對于無符號數，進位標志位CY＝1，表示溢出；CY＝0表示無溢出。帶符號數運算的溢出取決于第6、7位中有一位產生進位，而另一位不產生進位，溢出標志位OV置“1”否則被清“0”。OV＝1表示兩個正數相加，和變為負數，或兩個負數相加，和變為正數的錯誤結果。
源操作數有四種尋址方式：寄存器、直接、間接和立即數。

• 2、帶進位加法指令：

這是四條帶進位的加法指令。將累加器A內容加當前CY標志位內容，再加無符號單字節的數，和存于累加器A中。當運算結果第3、7位產生進位溢出時，則分別置位AC、CY和OV標志位。本指令執行將影響標志位AC、CY、OV、P。
本指令常用于多字節加法。

• 3、加1指令：

INC指令將指定的內容加1，結果仍存放于原A或原單元中。如原值為0FFH，加1運算后將變成00H，運算結果不影響標志位。
本指令可對累加器A、工作寄存器RN、RI間址和直接尋址的單元內容進行加1運算。可見MCS－51加1指令是較豐富的。
注意：當用本指令使輸出并行I／O內容加1時，用作輸出口原始值，將從輸出口的數據鎖存器中讀入，而不是從輸出口的引腳上讀入。

• 4、二－十進制調正指令：

若[(A0-3)>9]或[(AC)=1),則(A0-3)(A0-3)+06H

本指令是對A的BCD碼加法結果進行調正。兩個壓縮型BCD碼按二進制數相加之后，必須經本指令調正，才能得到壓縮型BCD碼的和數。

本指令的操作為：若累加器A的低4位數值大于9或者第3位向第4位產生進位，即AC輔助進位位為1，則需將A的低4位內容加6調正，以產生低4位正確的BCD碼值。如果加0調正后，低4位產生進位，且高4位均為1時，則內部加法將置位CY，反之，它并不清“0”CY標志位。
若累加器A的高4位值大于9或最高進位位CY＝1，則高位4位需加6調正，以產生高4位的正確BCD碼值。同樣，在加6調正后產生最高進位，則置位CY，反之，不清“0”CY這時CY的置位，表示和數BCD碼值大于等于100。這對多字節十進制加法有用。不影響OV標志。
由此可見，本指令是根據累加器A的原始數值和PSW的狀態，對累加器A進行加O6H、60H或66H的操作。
必須注意：本指令不能簡單地把累加器A中的16進制數交換成BCD碼，也不能用于十進制減法的調正。

3．減法指令

MCS－51在MCS－48的基礎上增加了帶借位減法指令，加強了計算機的運算功能。
1、帶借位減法指令：

帶借位減法指令SUBB，從累加器A中減去進位標志位CY和指定的變量，結果在累加器A中，若第七位有借位，則置位位CY，否則CY清0。若第3位有錯位，則置位輔助進位標志AC，否則清0 ? AC。若第7和第6位中有一位需借位，而另一位不借位，則置位溢出標志OV。溢出位OV用于帶符號的整數減法，它表示（OV＝1）一個正數減負數結果為負數；或一個負數減正數結果為正數的錯誤結果。
源操作數允許有四種尋址方式：寄存器RN，直接地址direct，間址Ri或立即數。
當在進行單字節或多字節減法前，不知道進位標志位CY的值，則應在減法指令前先將CY清“0”。

4．乘法指令

??? 乘法指令是MCS－51新增加的，運算速度只需4個機器周期。它大大增加了MCS－51單片機的運算功能，克服了MCS－48系列單片機的不足。
本指令將累加器A和寄存器B中二個8位無符號整數進行相乘，16位乘積的低8位存于A中，高8位存于B中，如果乘積大于255（0FFH），即B的內容不為0時，則置位溢出標志位OV，否則清“0”OV。進位標志位CY總是清“0”。

5．除法指令

??? MCS－51系列單片機增加的除法指令，運算時間亦只需4個機器周期，同樣也增強了MCS－51的運算功能，使它能適用于復雜的且要求運算功能較強的控制系統。除法指令格式：
本指令將累加器A中8位無符號整數除以B寄存器中8位無符號整數，所得結果商的整數部分存于A中，整數作數部分存于寄存器B中。清“0”CY和OV標志位。當除數（B中內容）為00H時，則執行結果將為不定值，即執行結果送往A和B中的為不定值，且置位溢出標志位OV。在任何情況下，均清“0”CY。

6．減一指令

??? DEC指令把所指的寄存器內容減1，結果仍送回原寄存器，若原來寄存器的內容為00H，則減1后將為FFH，運算結果不影響任何標志位，該組指令使用了直接、寄存器和寄存器間尋址。同加1指令一樣，在第二條指令中，若直接地址是I／O口，則進行“讀－改－寫”操作。