Hệ thống thời gian thực có những đặc tính khác với hệ thống thơng thường, bởi vậy, phần cứng máy tính thời gian thực cũng cần có những đặc tính khác với phần cứng của máy tính thơng thường. u cầu thứ nhất đối với phần cứng máy tính thời gian thực là hoạt động của nó có thể dự đốn trước. Phần cứng máy tính thời gian thực phải tin cậy và dung thứ lỗi (fault-tolerant) để nó có thể dự đốn và tránh được các lỗi hoặc chủ động khắc phục lỗi một cách có dự báo trước. Với lý do tương tự, các tài nguyên máy tính như bộ nhớ, vùng đệm, bộ xử lý, thiết bị vào-ra, các thành phần truyền thơng phải có thể truy cập và điều khiển được. Thêm nữa, để đáp ứng các ràng buộc thời gian, các thành phần cần có tốc độ xử lý/truy cập cao.
Từ góc nhìn logic, cấu hình phần cứng máy tính thời gian thực khơng khác cấu hình phần cứng máy tính thơng thường, bao gồm nhiều nút (node) được kết nối với nhau qua một mạng truyền thơng. Cấu hình này có thể bao gồm nhiều bộ cảm ứng (sensors), bộ khởi động (actuators), và thiết bị hiển thị (displays), cũng như các đồng hồ (clocks) hay bộ định thời gian (timers).
Để thỏa mãn các yêu cầu thời gian thực, một số vấn đề cần được quan tâm trong sử dụng kiến trúc phần cứng. Thứ nhất, các bộ nhớ ảo phải có thể điều khiển và mở rộng bởi ứng dụng thời gian thực. Cụ thể, một phần bộ nhớ ảo cần được khóa (locked) hay định cư cố định trên bộ nhớ chính, để những lỗi trang hoặc lỗi đoạn không thể đốn trước cùng thời gian quản lỗi khơng xảy ra. Tương tự, các bộ đệm dữ liệu và bộ đệm lệnh phải được nạp trước. Ở mức thấp hơn, những yếu tố nâng nhằm cao hiệu suất hoạt động như dẫn ống (pipelining) và dự đoán nhánh (branch prediction) làm cho dự đốn thời gian trở nên khó hơn.
Các hệ thống vào-ra có thể rất đơn giản như thiết bị có trình điều khiển nhưng có thể rất phức tạp như các kênh kết nối vào-ra. Tuy nhiên, thông thường hệ thống cung cấp cả hai loại ngắt là ngắt ưu tiên (priority interrupt) và ngắt bỏ phiếu (polling interrupt) cho các bộ cảm ứng, bộ khởi động thời gian thực cũng như các thiết bị vào- ra khác.Các thiết bị vào-ra và bộ xử lý có thể truy cập cùng bộ nhớ một cách đồng thời hoặc dùng chung các bus. Việc dùng chung và đồng thời các tài nguyên này có thể gây ra các thực hiện khơng đốn trước được. Các giải pháp phần cứng và phần mềm được đề xuất nhằm tránh và di trú những vấn đề này. Ví dụ, sử dụng các bus vào-ra riêng; và chương trình được tổ chức sao cho các bộ xử lý và thiết bị vào-ra không truy cập cùng bộ nhớ một cách đồng thời.
Trong môi trường mạng, việc dự đốn thời gian đơn định càng trở nên khó khăn, phụ thuộc vào cấu trúc và phương thức truyền thông. Nếu tồn tại nhiều đường đi từ một nút đến một nút khác trong mạng, hoặc nhiều phương tiện truyền thông, hoặc mạng được dùng chung thì thời gian truyền một thơng báo khơng thể dự đốn trước được. Giải pháp về phần cứng yêu cầu sử dụng các đường truyền riêng và cấp phát trước các đường truyền cũng như các khe thời gian (time slot) trên mỗi đường truyền.