其中CPU模块主要功能是模拟纳秒量级脉冲信号、接收时间间隔测量模块的数据、FIFO缓存、发送数据到数据传输模块、控制数据传输模块的时序，是整个测量系统的前提和控制中心。时间间隔测量模块主要用来测量纳秒量级的时间间隔，同时把时间信号转换为数字信号。数据传输模块接收数据，并进行数据处理，同时将数据传输到PC机。PC机用来存储数据，同时发送指令到数据传输模块。
2.1 CPU模块
该模块主要是由FPGA芯片、电源转换电路、时钟模块及配置电路组成。其中最主要的部分为FPGA芯片，它是整个CPU模块的核心。
CPU模块的主要功能：
（1）模拟纳秒量级脉冲信号。利用现有的技术方法模拟出来，时间间隔为纳秒量级的脉冲信号，为验证后续测量系统做准备。
（2）接收时间间隔测量模块的数据，将时间间隔测量模块数据存储到内部FIFO。
（3）FIFO缓存、发送数据到数据传输模块。利用FPGA内部的逻辑门，通过编程实现2个4 kB的FIFO，用于缓存数据，同时将数据发送到数据传输模块。
（4）控制测量模块和数据传输模块的时序。作为整个测量系统的控制中心，为后续的测量模块和数据传输模块提供时序控制和读、写方式等。
其中模拟纳秒量级脉冲信号是整个CPU模块的关键，在本系统中，通过选用了Xilinx公司Virtex-2系列FPGA，利用其内部的DCM（数字时钟管理器，Digital Clock Manager）模块将时钟信号倍频到300 MHz左右，通过计数的方法来产生起始脉冲和停止脉冲，从而产生纳秒量级的时间间隔信号。