1965年5月，美国贝尔系统的1号电子交换机问世，它是世界上部开通使用的程控电话交换机。但这还不是时分数字式的，而是所谓“空分”的。什么叫“空分”？空分就是用户在打电话时要占用一对线路，也就是要占用一个空间位置，一直到打完电话为止。
过去机电式的交换机都是空分方式的。从1965年到1975年这10年间，绝大部分程控交换机都是空分的、模拟的。为什么不直接实现数字化呢？这是因为交换机中的两大部分，即公共控制设备部分和通话电路接续部分中，随着电子器件、集成电路和电子计算机技术的发展解决公共控制设备的电子化、实现计算机控制比较顺利；而想要把通话接续部分的金属接点换成电子接点却比较困难，因为没有一种电子接点的开关性能（即开关断开时的电阻与接通时的电阻之比）能比得上金属接触点。
硬件包括话路部分、控制部分和输入输出部分。
1、话路部分用于收发电话信号、监视电路状态和完成电路连接，主要包括用户电路、中继电路、交换网络、服务电路（包含收号器、发号器、振铃器、回铃音器、连接器等）、扫描器和驱动器等部件。
2、控制部分用于运行各种程序、处理数据和发出驱动命令，主要包括处理机和主存储器。
3、输入输出部分用于提供维护和管理所需的人机通信接口就，主要包括外存储器、键盘、显示器、打印机等部件。
通常分为空分程控电话交换机和时分程控电话交换机。前者是通过交叉点的连通，将某条线上的空隙话音信息，传递到另一条线上；后者是将时分复用线上的某一时隙话音信息，传递到另一时分复用线上。时分程控交换机按其传递的话音信号形式，又分为传递脉幅调制信号的模拟时分程控电话交换机和传递脉码调制信号或增量调制信号的数字时分程控电话交换机。