IBM 709
704 から 709 での主要な改良点は、磁気コアメモリの容量を増加させた点と独立したI/O専用プロセッサを初めて採用した点である(当初はデータ・シンクロナイザと呼ばれ、のちにチャネルと呼ばれるようになった)。704ではI/Oを主プロセッサのプログラムが直接制御していた。709には IBM 766 Data Synchronizer が付属し、2つの独立したプログラムされたI/Oチャネルを提供している。IBM 766 は最大3台接続でき、それぞれが最大20台の磁気テープ装置やパンチカードリーダー/パンチ/プリンターを制御できる。これにより接続可能な周辺機器数は6倍となり、主プロセッサがプログラムを実行中も並行して複数の入出力を進めることができるようになった。
IBM 738 Magnetic Core Storage も709向けに登場した。この装置の磁気コアドライブ回路は真空管で構成されているが、リードセンス用アンプはトランジスタを使用していた。
命令形式にはタイプAからタイプEまで5種類がある。ほとんどの命令はタイプB形式である。
タイプA命令形式は、「プレフィックス」3ビット、「デクリメント」15ビット、「タグ」3ビット、「アドレス」15ビットから構成される。プレフィックス部は命令の種類を指定する。デクリメント部は命令結果を修飾する即値を格納するか、命令の種類指定に使われる。タグ部はインデックスレジスタを指定し、指定されたインデックスレジスタの内容がアドレスから引かれて実効アドレスとなる。アドレス部はアドレスか即値オペランドを格納している。タグフィールドで指定したデクリメントレジスタの内容に基づいて条件分岐する命令もある。プレフィックスの2ビット目と3ビット目が共にゼロの場合、タイプBと判断されるため、タイプAの命令は6種類しかない。
タイプBの命令形式は、12ビットの命令コード(うち2ビット目と3ビット目は常にゼロ)、2ビットのフラグフィールド、4ビットの未使用フィールド、3ビットのタグフィールド、15ビットのアドレスフィールドから構成される。
タイプC、タイプD、タイプEは特殊な命令で使われた。
固定小数点数が二進の符号+絶対値形式で格納された。
単精度浮動小数点数は、符号ビット、8ビット指数(エクセス128)、27ビット仮数で構成される。
文字は6ビットで表され(BCDの一種)、1ワードに6文字が格納される。
タイプAの命令形式のようにデータワードをプレフィックス、デクリメント、タグ、アドレスのフィールドに分けて操作する命令があり、ワードの他のフィールドを変更せずに特定のフィールドだけを操作できる。