Назначение ОУ — преобразование цифровой информации. К простейшим операционным устройствам относятся дешифраторы, шифраторы, сдвиговые регистры, счетчики, преобразователи кодов. К более сложным операционным устройствам относятся арифметико-логические устройства, включающие в себя набор регистров, сдвиговых регистров, сумматоров, логических преобразователей, где выполняются более сложные операции по микропрограмме, содержащей последовательность команд, каждой из которых соответствует определенный набор микрооперации. Операции ОУ выполняются под воздействием управляющих сигналов, поступающих из узла управления. Структурную единицу такого характера часто называют процессором.

Основное различие структур ОУ — степень параллелизма выполнения в них операций и микроопераций. Информация параллельно или последовательно может преобразовываться на различных уровнях. Возможно одновременное выполнение всех микроопераций над всеми аргументами по всем их форматам с одновременной реализацией переносов между разрядами, а также последовательное преобразование кодов по разрядам. Во втором случае вычислитель или логический преобразователь упрощается, но это увеличивает время преобразования.

На рис. 88, а представлена структура схемы ОУ с последовательным выполнением микроопераций под воздействием управляющих сигналов, поступающих из устройств управления (УУ). В этом случае операционное устройство (0П) выполняет операции над каждым разрядом и записывает результат в одноразрядное запоминающее устройство (ЗУ). Затем общий результат перезаписывается в буферный регистр и передается в соответствующий адрес запроса результата.

Широкое распространение при организации операционных устройств получила структура с применением многооперационного преобразователя, параллельного по разрядам действия, с двусторонней управляемой связью, подключенной к числовым магистралям (ЧМ) (рис. 88, б). К этой же магистрали двусторонней селекторной связью подключены k-е число регистров (P₁—Р_K). В каждый момент времени к числовой магистрали подключен один из регистров в соответствии с кодом адреса, поступающим из адресной магистрали (AM). Код адреса с помощью дешифратора (Д) подключает один из регистров числовой магистрали для обмена данными с многооперационным устройством (МУ). Последовательность микрооперации обмена и преобразования обеспечивается по микропрограмме, поступающей из УУ в виде сигналов микрооперации (U_МО). Кроме ОУ, обычно к ЧМ подключается ОЗУ, а также через специальные интерфейсные блоки — устройства ввода-вывода и другие внешние устройства, где P₁—Р_K могут выполнять роль буферных регистров.

При создании систем управления с более высокой производительностью ОУ может быть организовано совместно с ОЗУ с прямым доступом, что приводит к резкому сокращению аппаратных затрат и к повышению быстродействия УУ.

Запоминающие устройства (ЗУ) в значительной степени характеризуют возможности и качества СЧПУ. Запоминающие устройства предназначены для записи, пассивного хранения и чтения числовой информации. Они могут входить в операционные устройства, а также могут быть независимыми устройствами. Основными параметрами запоминающих устройств являются вместимость (V), разрядность (n), число адресов (N), время цикла при обращении к одному адресу (t_П), надежность и помехоустойчивость.

Различают запоминающие устройства внешние (магнитные ленты, диски, перфоленты и т. д.) и внутренние, которые можно разделить по способу записи и хранения на оперативные (ОЗУ), постоянные (ПЗУ) и перепрограммируемые (ППЗУ). По способу чтения и записи информации ЗУ бывают с произвольным и последовательным доступом в память.

Структура внутреннего ЗУ с произвольным доступом показана на рис. 89, а. При произвольном доступе за время t_Ц по коду адреса А из накопителя (Н) может быть считано (записано) любое слово N с n разрядами. Код адреса поступает из адресной магистрали (АМ) и расшифровывается с помощью адресной системы (AС), содержащей регистр адреса (РА) и дешифратор адреса (ДА). Запись слова X из числовой магистрали выполняется через регистр (РЧ) посредством формирователя записи (ФЗ). Чтение числа К из выбранной адресной ячейки накопителя производится через разрядную систему (РС), причем ФЗ возбуждает сигналы с выхода РЧ, если слово должно быть обратно записано в накопитель.

Для ЗУ, в которых чтение информации происходит без разрушения, регенерация не нужна. К их числу относятся полупроводниковые ЗУ и ПЗУ. Весь процесс записи и чтения кодов происходит под воздействием управляющих сигналов, поступающих из УУ.

ЗУ могут быть с последовательным доступом. Накопитель такого ЗУ организован по структуре сдвигового регистра. Внешнее ЗУ содержит носитель, который перемещается относительно воспроизводящей системы (магнитной ленты, перфоленты, диска и т. д.). Достоинством таких ЗУ являются малые затраты на адресную систему.

На рис. 89, б представлена структура ЗУ с последовательным доступом. Слово Y по коду адреса вводится в числовую магистраль через регистр числа (РС). В том случае, когда счетчик накопителя (Н) находится в состоянии А, то схема сравнения (СС) разрешает ввод данного числа. При каждом считывании идет переадресация на N + 1 или N + К (например, переадресация с помощью синхродорожки или нажатием клавиши «Ввод»). Запись слов X из числовой магистрали выполняется аналогично. Процесс обращения к ЗУ также осуществляется по сигналам, поступающим от устройства управления (УУ).

В УЧПУ могут организовываться ЗУ с комбинированным доступом, доступом обращения к массиву, к файлам или кортежам с произвольным доступом, а обращение к адресам внутри вышеупомянутых групп может быть с последовательным доступом.

В настоящее время широкое распространение получило представление информации в ЗУ в виде отдельных фраз (кадров), где каждая строка песет информацию о символе, группа последовательно расположенных символов представляет слово (команду), а группа команд — отдельную фразу (кадр). Перед каждым словом есть адрес, а отдельные фразы имеют номера (номера кадров). Следовательно, ЗУ может быть организовано с последовательным доступом, где дешифратор должен расшифровать адрес каждого символа или каждой фразы. Более рационально использовать ЗУ с комбинированным доступом, где отдельные кадры или управляющие программы могут выступать в роли массивов, а внутренняя переадресация производится по отдельным командам с последовательным доступом.