NI CompactRIO 機箱與控制器模組採用異質架構，具備兩種處理目標：一個實時處理器 (Real-Time) 建構於控制器上用於通訊和信號處理，另一個 FPGA 建構於機箱上用於實現高速控制、自訂定時與觸發，以及直接在硬體中進行的信號處理。NI 採用 ARM 或 Intel 處理器用來運行 NI Linux 實時作業系統，此系統基於標準核心，專為長期部署中的可靠和確定性運作而設計，期內包括標準 Linux 功能如原生支援 Security-Enhanced Linux，確保安全和可靠。

使用者也可自訂義或程式化 CompactRIO 機箱上之 FPGA 處理器，將時間敏感的系統運行與訊號處理過程由控制器運算上之實時處理器卸載，並提供系統更快速的反應與即時性，這種架構非常適合用於進階控制、高速信號處理、高速訊號過濾、進階定時等邏輯運算或控制工作。NI 使用來自 Xilinx 的最新 FPGA 技術，其晶片包含多達上百萬個邏輯單元和上千個 DSP 切片。傳統的 FPGA 系統開發需使用低階軟體工具、硬體描述語言，及特定廠商的 FPGA 實作工具鏈和文字型程式語言。LabVIEW FPGA 模組提供了一種圖形化編程方法，簡化了與 I/O 介面程式開發和數據通訊架構開發工作，同時也幫使用者消除了考慮時序限制、I/O 資源配置和系統資源放置與訊號路由等相關設定可能產生的系統級交互問題。