在單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置中，只有一個微處理器（CPU），裝置內(nèi)的所有信息片理工作都由一個CPU完成，它集中控制和管理整個系統(tǒng)資源，通過分時處理的方式來實現(xiàn)各種數(shù)控功能。有的CNC系統(tǒng)有兩個以上的微處理器，但其中只有一個微處理器能夠控制系統(tǒng)總線，占有總線資源，而其他微處理器成為的智能部件，不能控制系統(tǒng)總線，不能設(shè)備部主存儲器。它們組成主從型結(jié)構(gòu)，也被歸于單微處理器結(jié)構(gòu)。

單微處理器結(jié)構(gòu)的CNC裝置可劃分為計算機部分、位置控制部分、數(shù)據(jù)輸入、輸出接口及外圍設(shè)備。

微處理器CPU是CNC裝置的核心，CPU執(zhí)行系統(tǒng)程序，首先讀取工件加工程序，對加工程序段進行譯碼和數(shù)據(jù)處理，然后根據(jù)處理后的指令，進行對該加工程序段的實時插補和機床位置伺服控制；它還將輔助動作指令通過可編程控制器（PLC）送到機床，同時接收由PLC返回的機床各部分信息并予以處理，以決定下一步的操作。

位置控制部分包括位置控制單元和速度控制單元，位置控制單元接收經(jīng)插補去處的每一個坐標(biāo)軸在單位時間間隔內(nèi)的位移量，控制伺服電機工作，并根據(jù)接收到的實際位置反饋信號，修正位置指令，實現(xiàn)機床運動的準(zhǔn)確控制。同時產(chǎn)生速度指令送往速度控制伺服電機以恒定速度運轉(zhuǎn)。

數(shù)控輸入/輸出接口與外圍設(shè)備是CNC裝置與操作者之間交換信息的橋梁。例如，通過MDI方式或串行通信，可將工件加工程序送入CNC裝置；通過CRT顯示器，可以顯示工件的加工程序和其他信息。

在單微處理器結(jié)構(gòu)中，由于只有一個微處理器進行集中控制，故其功能將受CPU字長數(shù)控字節(jié)數(shù)、尋址能力和運算速度等因素的限制。如時插補等功能由軟件來實現(xiàn)，則數(shù)控采用帶有CPU的PLC和CRT等智能部件。