CNC系统软件应完成管理和控制两大任务。系统管理部分包括输入、输入/输出处理、显示和诊断。系统控制部分包括译码、刀补、速度处理、插补和位置控制。

并行处理是指计算机在同一时刻或同一时间间隔内完成两种或两种以上性质相同或不相同的工作。由于数控机床工作的特殊要求，管理和控制的某些工作必须同时进行。例如，当CNC工作在加工控制状态时，为使操作人员能及时了解CNC系统的工作状态，管理软件中的显示模块必须与控制软件同时运行（并行处理）。为保证程序段之间不间断，即刀具在各程序段之间不停刀，在控制软件内部，译码、刀补和速度处理模块必须与插补模块同时进行。表现在软件上主要采用资源分时共享和资源重叠的流水线处理技术来实现上述要求。

1）资源分时共享

在单CPU的CNC系统中，主要采用CPU分时共享的原则来解决多任务的同时运行，使多个任务按时间顺序使用同一个CPU，需要解决的问题是：各任务何时占用CPU；各任务占用CPU时间的长短。

典型的CNC系统多任务分时共享CPU的时间分配，系统在完成初始化后自动进入时间分配环中，在环中依次轮流处理各任务，而对于系统中一些实时性很强的任务则按优先级排队，分别放在不同的优先级上，环外任务可以随时中断环内任务的执行。每个任务允许占用CPU的时间受到一定的限制，对于某些占用CPU时间较长的任务，如插补准备，可以在其中某些地方设置断点，当程序运行到断点处，自动让出CPU。等下一个运行时间里自动跳到断点处继续执行。

2）资源重叠流水处理

当CNC系统在自动加工方式时，其数据处理过程由零件程序输入（指单程序段的读入、包括译码）、插补准备（包括刀补、速度处理、间隙补偿等）、插补（指一次插补）和位置控制（指一次位置控制）四个子过程组成。

采用时间重叠流水处理技术以后，在一个时间间隔内不是处理一个子过程，而是处理两个或两个以上的子过程。第一个程序段加工完毕后，第二个程序段已将输入、插补准备和插补三个子过程处理完毕，只需一个时间间隔就有位置输出，从而保证了在两个程序段之间刀具运动的连续性。同理，在加工第二个程序段的同时，对第三个程序段进行预处理，使刀具在这两个程序段之间也不会停顿，以此类推。

流水处理要求处理每个子过程的运算时间相等，然而，CNC系统中处理每个子过程所需的时间不同，解决方法是取最长的处理时间为流水处理时间间隔，这样在处理时间间隔较短的子过程时，处理完毕后就进入等待状态。

在上述处理中，假设四个子过程各由一个CPU单独处理，可以做到同一个时间间隔内，多任务同时（并行）处理，达到了真正意义上的时间重叠；而在单CPU的CNC系统中，流水处理的时间重叠只有宏观上的意义，即在一段时间内，由一个CPU处理了多个子过程，但从微观意义上看，每个子过程是分时占用CPU的。

由于数控机床在加工零件的过程中，有些控制任务具有较强的实时性要求，反映在CNC系统的控制软件上就是利用实时中断来满足这一要求。CNC系统的中断管理主要靠硬件完成，系统的中断结构决定了系统软件的结构，中断类型有外部中断、内部定时中断、硬件故障中断以及程序性中断。

1）外部中断。外部中断主要有纸带阅读机中断、外部监控中断（如急停等）和键盘输入中断。

2）内部定时中断。内部定时中断主要有插补周期定时中断和位置采样周期定时中断。在有些系统中，将这两种中断合二为一。

3）硬件故障中断。硬件故障中断指由各种硬件故障检测装置发出的中断，如存储器、定时器出错、插补周期超时等。

4）程序性中断。程序性中断指程序出现异常情况的报警中断，如溢出、除零等。

1）前后台型软件结构

在这种软件结构中，前台程序为实时中断服务程序，完成全部实时功能，如插补、位控等；后台程序为背景程序，是一个循环运行程序，它完成管理及插补准备等功能。前台程序不断插入，与背景程序相配合，共同完成零件加工任务。

2）中断型软件结构

在这种软件结构中，整个软件是一个大的中断系统，其特点是除初始化程序之外，所有任务模块均被安排在不同级别的中断服务程序中，整个控制功能通过各级中断服务程序之间的通信来完成。