數據交換：這是指實現CPU與控制器之間、控制器與設備之間的數據交換。對于前者，是通過數據總線，由CPU并行地把數據寫入控制器，或從控制器中并行地讀出數據；對于后者，是設備將數據輸入到控制器，或從控制器傳送給設備。為此，在控制器中須設置數據寄存器。

狀態說明：標識和報告設備的狀態控制器應記下設備的狀態供CPU了解。例如，僅當該設備處于發送就緒狀態時，CPU才能啟動控制器從設備中讀出數據。為此，在控制器中應設置一狀態寄存器，用其中的每一位來反映設備的某一種狀態。當CPU將該寄存器的內容讀入后，便可了解該設備的狀態。

接收和識別命令：CPU可以向控制器發送多種不同的命令，設備控制器應能接收并識別這些命令。為此，在控制器中應具有相應的控制寄存器，用來存放接收的命令和參數，并對所接收的命令進行譯碼。例如，磁盤控制器可以接收CPU發來的Read、Write、Format等15條不同的命令，而且有些命令還帶有參數；相應地，在磁盤控制器中有多個寄存器和命令譯碼器等。

地址識別：就像內存中的每一個單元都有一個地址一樣，系統中的每一個設備也都有一個地址，而設備控制器又必須能夠識別它所控制的每個設備的地址。此外，為使CPU能向(或從)寄存器中寫入(或讀出)數據，這些寄存器都應具有的地址。

一、控制器

控制器是指按照順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。

控制器分組合邏輯控制器和微程序控制器，兩種控制器各有長處和短處。組合邏輯控制器設計麻煩，結構復雜，一旦設計完成，就不能再修改或擴充，但它的速度快。微程序控制器設計方便，結構簡單，修改或擴充都方便，修改一條機器指令的功能，只需重編所對應的微程序;要增加一條機器指令，只需在控制存儲器中增加一段微程序，但是，它是通過執行一段微程。具體對比如下：組合邏輯控制器又稱硬布線控制器，由邏輯電路構成，靠硬件來實現指令的功能。