控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
基本功能
数据缓冲：由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高，故在控制器中设置一缓冲器。在输出时，用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据，然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备；在输入时，缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据，待接收到一批数据后，再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。
差错控制：设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误，通常是将差错检测码置位，并向 CPU报告，于是CPU将本次传送来的数据作废，并重新进行一次传送。这样便可数据输入的正确性。
数据交换：这是指实现CPU与控制器之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者，是通过数据总线，由CPU并行地把数据写入控制器，或从控制器中并行地读出数据；对于后者，是设备将数据输入到控制器，或从控制器传送给设备。为此，在控制器中须设置数据寄存器。
状态说明：标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如，仅当该设备处于发送就绪状态时，CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此，在控制器中应设置一状态寄存器，用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容读入后，便可了解该设备的状态。
接收和识别命令：CPU可以向控制器发送多种不同的命令，设备控制器应能接收并识别这些命令。为此，在控制器中应具有相应的控制寄存器，用来存放接收的命令和参数，并对所接收的命令进行译码。例如，磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、Write、Format等15条不同的命令，而且有些命令还带有参数；相应地，在磁盘控制器中有多个寄存器和命令译码器等。
地址识别：就像内存中的每一个单元都有一个地址一样，系统中的每一个设备也都有一个地址，而设备控制器又能够识别它所控制的每个设备的地址。此外，为使CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据，这些寄存器都应具有的地址。
控制器和 I/O
I/A Series® 控制和 I/O 子系统将无缝完整集成的控件与一套功能强大的工具相结合，以提高工厂的生产力和绩效。
新一代 I/A Series 控制器可从代 I/A Series 硬件迁移，并可与之共存。与早期的控制器相比，CP270 可提供两倍的容量和三倍的性能，在要求的应用程序方面提高了成本效益。CP270 是可选的容错与执行监管控件，可进行逻辑、及时、有序的控制，还可以获取数据、检测警报和发出通知。I/A Series 的 I/O设计用于高度分散的应用程序，其位置适用于控制室或过程单元中的应用程序。其创新的紧凑封装方法减少了对控制室中物理空间的需求，并且在分配到现场时，可大大降低现场布线成本。
I/A Series控制器和 I/O 产品的设计意图是在 G3 环境中周围温度不超过 60 °C时于工厂级别上运行。在控制器中使用光缆布线实际上解决了系统中的噪音和接地问题。