組成
程控數字交換機的硬體系統可以分為通話部分和控制部分。通話部分主要負責通話接續，監視用戶線或中繼線狀態，對用戶或其它交換局傳送、接收信號（用戶信號或局間信號）等各項和呼叫接續直接有關的各部分工作。控制部分則對通話部分進行控制，通常由各種處理機和以及外圍設備（如磁碟，磁帶，控制台，印表機等）組成。程控交換機的控制部分多為多處理機系統，即由多個處理機按不同分工組成一個統一的控制系統。
結構方式
程控數字交換機的硬體系統有各種不同的結構方式。一種最常見的分級控制方式如圖所示。圖中將整個硬體系統分為用戶級和選組級二部分。
圖1 程控數字交換機硬體系統框圖用戶級
也稱用戶單元。與用戶直接連線的部分。它的主要任務是將用戶話機發出的呼叫話務進行集中然後送向選組級，同時它也將用戶話機的模擬話音信號變成數位訊號送至數字交換網路。這就提高了用戶級和選組級之間中繼線的利用率。它對於中繼線很長的遠端用戶模組來說是有很大效益的。遠端用戶模組就是把用戶單元裝到遠離交換局的用戶集中點去。這樣縮短了用戶線，同時它和選組級間的中繼線採用高話務量和數字復用技術而提高了利用率，從而降低了線路成本。用戶級的控制部分一般由用戶處理機實現。這是一台較小的處理機（有時為單片機），通常完成較為簡單而又重複的任務。它配合中央處理機完成用戶的呼叫接續。
選組級 核心部分是數字交換網路，它通常還包括和其它交換局連線的各種中繼接口，如數字中繼接口、模擬中繼接口。行動電話接口以及各種信令設備。這些設備在中央處理機控制下工作。
數字交換網路完成交換功能的主要部分，它根據用戶要求和中央處理機的命令啟動相應的交叉接點來完成所需接續。數字中繼接口是和數字交換局間的接口電路，模擬中繼接口是和模擬交換局間的接口電路，行動電話接口則是和移動通信局間的接口電路，它們按照規定標準傳送和接收線路信令，接通所需通話路由，信令設備（有時叫中繼信令單元）則是負責產生、傳送和接收各種局間記發器信令，有時也包括用戶信令和各種信號音。
話務員子系統負責特種服務中各種話務台的管理和控制，包括長途半自動呼叫，特種服務呼叫（例如112、114、119、110等）以及其它有關業務。
計費子系統負責對各種呼叫進行計費（或免費），統計費率和列印話單等任務。
時鐘信號單元主要負責提供數字交換機工作的基準時鐘和同步。對外它接收其它交換局來的同步信號，對時鐘進行校準，同時也向其它交換局傳送同步信號來實現網同步；對內則向各有關部件傳送時基信號以實現交換機內部的同步工作。
運行和維護子系統對於硬體來說主要是一個控制台，有時也包括測量台。前者實現人機對話功能，後者則主要負責測試外線參數。具體的運行和維護功能主要由軟體實現。
選組級的控制部分通常由中央處理機來負責。它是整個數字交換機的核心部分，它負責整機交換任務的控制，局數據（有時也包括用戶數據）的管理。在有些數字交換機中還設定了一些外圍處理機來協助中央處理機工作。例如中繼接口有中繼處理機，信號設備有信號處理機等。有的交換機在中央處理機和通話部分之間加一級叫作區域處理機（見外圍處理機）的中間設備。中央處理機通過它們來控制通話部分的硬體設備。
發展
數字交換機的通話部分的發展方向應是高集成化，而控制部分則是逐步提高其分散程度。處理機的分工將越來越細。隨著7號信令的不斷推廣套用，數字交換機的硬體結構將有所改變。將增加信令控制設備。相反中繼接口和信號設備中的處理機功能將有所削弱。
