控制器是整個計算機的控制中心，它按照從內存儲器中取出的指令，向其他部件發出控制信號，使計算機各部件協調一致地工作，另一方面它又不停地接收由各部件傳來的反饋信息，並分析這些信息，決定下一步的操作，如此反覆，直到程序運行結束。
控制器由指令寄存器、指令計數器、地址寄存器、指令譯碼器、時序信號發生器、微操作控制部件和中斷處理部件組成。指令計數器又稱程序計數器，用於存放當前要執行的指令的地址。地址寄存器用於存放指令或操作數的地址。
時序信號發生器產生一定的時序脈衝和節拍電位，使計算機有節奏、有次序地工作。微操作控制部件將脈衝、電位和指令譯碼器 ID 送來的信號組合起來，有時間性地、有順序地去控制各個部件完成相應的操作。中斷處理部件處理計算機工作過程中遇到的各種隨機事件，它使計算機功能及應用領域大大加強。
程序運行時，控制器根據PC的值，從內存中取出將要執行的指令，送到IR中，經ID譯碼，再由操作控制部件發出一系列控制信號，送到有關硬件部件，引起相應動作，完成指令所規定的操作。執行完一條指令後，PC啟動計數，指向下一條指令，又重複上述過程。如果要中斷程序的正常執行順序而轉移到別處去執行，只需把要轉移的目的地址直接送到 PC 即可。任何程序開始執行時，都必須把程序的入口地址先送到PC中。
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