单微处理器的ＣＮＣ机床装置基本结构所谓单微处理器结构，即采用一个微处理器来集中控制，分时处理数控的各个任务。
而某些数控系统虽然采用了两个以上的微处理器，但能够控制系统总线的只是其中一个微处理器，它占有总线资源；其他微处理器只作为专用控制部件，它们不能控制系统总线，也不能访问主存储器，它们组成一种主从结构，故也被归纳在单微处理器结构中。
基于单微处理器结构的ＣＮＣ装置由微处理器ＣＰＵ、存储器、位置控制装置 （由位置控制单元和速度控制单元组成）、ＰＬＣ、Ｉ／Ｏ接口、总线和外围设备组成。
１）微处理器ＣＰＵ
微处理器ＣＰＵ是ＣＮＣ装置的核心，完成控制和运算功能。目前ＣＮＣ机床装置中常用有８位、１６位、３２位和６４位的ＣＰＵ。
ＣＰＵ执行系统程序，首先读取数控程序，对数控程序段进行译码和数据处理，然后根据处理后得到的指令，对该程序段进行实时插补和机床位置伺服控制；它还将辅助动作指令通过ＰＬＣ（ Ｐｒｏ ｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏ ｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，可编程控制器）送入机床，同时接收由ＰＬＣ返回的机床各部分信息并予以处理，以决定下一步的操作。
２）总线
总线是由赋予一定信号意义的物理导线构成，按信号的物理意义，可分为数据总线、地址总线、控制总线三组。数据总线为各部件之间传送数据，数据总线的位数和传送的数据相等，采用双方向线。地址总线传送的是地址信号，与数据总线结合使用，以确定数据总线上传输的数据来源或目的地，采用单方向线。
控制总线传输的是管理总线的某些信号，如数据传输的读写控制、中断复位及各种确认信号，采用单方向线。
３）位置控制装置
位置控制装置包括位置控制单元和速度控制单元。位置控制单元接收经过插补运算得到的每一个坐标轴在单位时间间隔内的位移量，控制伺服电机工作，并根据接收到的实际位置反馈信号，修正位置指令，实现机床运动的精确控制，同时生成速度指令送往速度控制单元。速度控制单元将速度指令与速度反馈信号相比较进行速度指令的修正，用其差值去控制伺服电机使得机床以恒定速度运转。
４）可编程控制器ＰＬＣ
ＰＬＣ是用来替代机床强电继电器逻辑控制，利用逻辑运算实现各种开关量的控制。
ＰＬＣ一般由独立的ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ和位操作控制器等组成，它和ＣＮＣ装置之间通过双端口ＲＡＭ实现相互通信。数控机床中使用的ＰＬＣ可以分为两类：一类是 “ 内装型”ＰＬＣ，它是为实现机床的顺序控制而专门制造的；另一类是 “ 独立型”ＰＬＣ，它是在技术规范、功能和参数上均可满足数控机床要求的独立部件。数控机床上的ＰＬＣ多采用内装型。

５）存储器
存储器用以存放数据、参数和程序等，包括ＲＯＭ （ ＲｅａｄＯｎｌ ｙＭｅｍｏｒ ｙ，只读存储器）和ＥＰＲＯＭ （ ＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏ ｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄＯｎｌ ｙＭｅｍｏｒ ｙ，可擦除可编程只读存储器）、ＥＥＰＲＯＭ （ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌ ｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏ ｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄｏｎｌ ｙＭｅｍｏｒ ｙ，电可擦除可编程只读存储器）和ＲＡＭ （ Ｒａｎｄｏｍ ＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒ ｙ，随机存储器）。系统控制程序放在只读存储器中，即使系统断电，控制程序也不会丢失，程序只能被ＣＰＵ装置读出，不能随机写入，必要时可用紫外线擦除，再重写监控程序。运算的中间结果、需显示的数据、运行状态、标志信息等存放在ＲＡＭ中，可以随机写入或读取，断电后消失。加工的数控程序、机床参数等存放在有后备电池的ＣＭＯＳＲＡＭ或磁盘存储器中。这些信息可以根据操作需要写入或修改，断电后信息仍保留.