集成电路进入SoC(System on a Chip)设计阶段以后，基于IP(Intellectual Property，知识产权)核的SoC设计方法已经成为目前SoC设计方法中主流的设计方法之一。我国集成电路设计起步较晚，设计水平、设计能力与国外有一定差距，设计并开发具有自主知识产权的IP核，对我国的IC(Integrated Circuit)产业具有重要的意义。作为一种嵌入式微控制器，MCU(Micro Controller Unit)在通信、消费电子、计算机、医疗、仪器仪表等领域得到了广泛的应用，渗透到人类生活和国民经济的各个方面。在这些嵌入式应用系统中，基于51指令系统的8位CISC(Complex Instruction Set Computer)MCU由于其低成本、高效能而始终占据着相当重要的位置。但是，随着其应用领域的扩展，对其性能的要求也越来越高。基于这点，本论文研究并设计了一款与标准8051兼容的8位CISC MCU IP核。在系统架构层面，论文剖析了标准8051性能无法提高的瓶颈所在，并在新设计的MCU IP软核中进行了改进：将机器周期数从标准MCS-51中的12个调整到4个；对系统中不同功能模块采用独立总线方式访问；采用指令预取方式进行指令读取。从而在系统层面提高其整体的性能。在算法级层面，针对MCU IP软核的关键模块进行了优化设计，在ALU(Algrithm Logic Unit)设计中，针对加减运算，使用了超前进位算法的扩展算法；针对乘除运算，采用了优化的移位相加算法；在控制器模块设计中，分析两种实现控制器模块的算法——硬布线法和微程序法的优缺点，提出了将两种算法结合的算法，以此提高控制器模块的性能。从而在实现层面提高其性能。本论文所设计的MCU IP软核经过了完备的功能验证，通过了FPGA(Field Programmable Gate Array)硬件验证。