任何一种运算过程，都是在接受信息后，以大脑中原有的模式去匹配识别，运用规则和策略去加工，最后把加工结果进行输出的过程。“珠算式心算”的先进之处就在于保证一定精度的前提下，使完成这一过程的时间尽可能地缩短。
从表面上看，在“珠算式心算”的运算过程中，输入的是符号，输出的也是符号，但这一过程其实是观察、注意、记忆和思维活动的综合过程，也是口、眼、耳、手等感觉器官协同作用的结果。在输入一个信息后，学生的认知结构便进行了一个复杂的信息加工过程。
“珠算式心算”的整个思维运算活动包括七个阶段。
第一阶段，信息输入阶段。信息或者通过视觉，或者通过听觉，进入到一个知觉系统之中。
第二阶段，模式匹配阶段。即为了进行有针对性的加工，在头脑中找寻一个与问题信息相匹配的模板。
第三阶段，提取规则阶段。问题模式确立后，就需要找到解决问题的规则（或方法）。如果要解决的问题是一个多位数的乘法题，那么，可运用的规则有：乘法口诀、乘法的分配率及加法规则，它们是进行计算的最直接的方法。
第四阶段，选择策略阶段。“珠算式心算”有两条最基本的途径来进行计算，一是以符号的形式，二是以珠的表象形式。实际上，后者是“珠算式心算”中优先级最高的选择策略，同时，为了记忆的方便，也就决定了“珠算式心算”从高位算起的特色。具体运算过程中针对不同情况，可以全部以算珠表象计算，也可以把符号计算和算珠表象计算两种途径相互结合来进行。
第五阶段，运算阶段。在上述的准备活动完成后，就进入到运算的阶段，它是整个信息加工的中心环节。以多位数乘法为例，运算步骤为：首先运用运算规则对算题的一个子项目进行加工，例如用被乘数乘以乘数的最高位，即动用算子在问题空间里走出第一步，然后，把运算的中间结果（1）以珠的表象形式存储到工作记忆中。接着，对下一乘数进行加工，得出中间结果（2），然后从工作记忆中提取先前存入的中间结果（1），把这两个结果进行加工，得出中间结果（3），在中间结果（3）中，有部分（最高位）是已经固化了的。因而将这固化的部分先行输出，而把剩余的可变部分作为中间结果（3）再次存入。这样，经过加工输出部分结果，存入余下的中间结果，再提取（或读取）被乘数→读入下一个乘数进行加工？ ？不断重复。直到把算式做完，把最后的结果以珠的表象保存在记忆中。
第六阶段，解数阶段。即把原来存储在记忆中的珠的表象，翻译成符号的形式。
第七阶段，信息的输出阶段。即把最后完整的结果用口或者用笔来表示出来。
在“珠算式心算”的四则运算中，乘法心算最具有代表性。因为除心算是建立在乘心算和加减心算基础之上的，而每一个乘法心算都可以分解为较为简单的加法心算，加法心算和减法心算的基本内容、方法和难度都相似。因而，这里拟以一个多位数乘法流程图为例，来具体说明珠算式心算的信息加工过程。
不难看出，“珠算式心算”信息加工模式的一个重要特征就在于在解题过程中，是借助于算盘这一理性直观的独特的符号系统，以珠象为媒介来记忆和加工处理的，其数据转译达到高度纯熟。所谓“理性直观”原系赵宋光教授在“综合构建”数学教学新体系中的术语（见枟教育研究枠1980年第3期、1988年第6期），在这里指的是对珠象按“珠算式心算”法则加工操作，获得内化，达到对珠象所反映的数的意义具有理性的认识。因此，珠象作为一种信息载体形式，在“珠算式心算法”中，起到了一般运算中逻辑符号所不能起到的作用。“珠算式心算法”与一般运算相同的是，它也有着相互联系的逻辑符号和数字符号的两种形式，但“珠算式心算法”中的逻辑符号，正是由理性直观的珠象的串接、叠加（依据运算的法则）来体现的。因而，它不仅具备逻辑符号的抽象性，又具备自身的具体映象性，是一种理性直观。同时，依靠打算盘的程序化操作，培养了学生自动化动作的思维程式。实验研究资料表明，“小神算子”和初学者在面对问题时，前者多能不经意地提取有关法则和程序，从容不迫地解决问题。通过“珠算式心算法”学习的儿童，在不断的信息加工过程中，正是依靠珠象的这种理性直观加强同一法则在不同情景中提取应用，将不同情景的线索缩减为同一类线索，将多个程序缩减为同一个程序，将有关法则缩减为以珠象为特征的记忆单元，这种“认知合成”的历程，可使“小神算子”在运算过程中进行变式的联想，快速而准确地解题。
在数学发展的历史上，从罗马数字到阿拉伯数字的符号形式的转变，解决了因书写、辨认困难而有碍计算等问题，而珠象的数字符号则比阿拉伯数字的符号形式在某种意义上更前进了一步。不难理解，在“珠算式心算法”教学中，何以要以算盘作为教学手段来构建学生的理性直观的认知结构。这种认知结构的理性直观的特征，使得“珠算式心算”的信息加工过程在信息的输入、规则的提取、策略的选择和运算阶段都有其独特的地方。
“珠算式心算”的信息输入，是以组块的形式输入的，即按国际上通用的分节号来组合信息组块，通过听觉和视觉信息交替反复刺激训练，就形成了这样一个结果。学生在接受信息时，可以把十几位的数字熟练地处理为三、四个大的信息单元。例如，129453897462，这是一个12位的数字，但用分节号进行组块处理后，这12个符号就变成了129，453，897，462四个大的信息单元了。这四个大的信息单元各包括三个小的信息符号，从而大大提高了信息的接受量。
“珠算式心算”信息加工所提取的规则本身，就简省了运算的步骤。例如，在加减法中，采用“一目双行加减法”、“一目三行同位值加法”等；在乘法中，采用“空盘前乘法”、“一口清”等；在除法中，采用“空盘商除法”等。这些规则正是建立在如补数、凑数、“大九九乘法表”等最一般的方法之上的。这些方法的运用，大大减少了减积次数，从而提高了运算的速度。
“珠算式心算”在选择策略时，也有其独特之处，无论是采用从高位到低位的计算策略，还是用珠的表象来把其中的某一步骤的结果进行储存，对于记忆来说，都减轻了其负荷。以高位到低位这一策略的运用为例，就在于这种计算方法减少了储存次数。有人会说，这种策略的运用，虽然减少了储存次数，但也许会增加结果的储存量数。事实上，这种可能在“珠算式心算”中是不存在的，这是由计算的规则所带来的好处。例如，就乘法为例，分解的每一个相乘，或用空盘前乘，或用“一口清”就可迅速得出得数，这种得数又以珠的表象形式，以生动的、可形的特点，准确地储存在大脑之中。
“珠算式心算”的运算阶段，依据其特有的规则和策略，通过分解复杂的计算过程，把减少中间结果作为解决问题的关键，采取不断地从记忆中进行存储和提取中间结果（以珠的表象形式）来减轻记忆的负荷，提高思维的灵敏度，从而大大缩短了整个运算的时间，提高了加工的精度。
这种理性直观的心理算盘操作，用珠象来记忆和加工处理的特点，也可以从生理学的角度找到依据。
近几十年来，关于大脑两半球功能的不对称性研究资料在这方面很有帮助。大脑两半球各有相对优势，各司不同职责，其主要表现是：大脑左半球主要具有言语的、分析的、抽象思维的功能。其操作是串行的、继时的信息处理，是收敛性的因果式的思考方式，循序渐进，合乎逻辑。右半球主要具有非言语的、综合的、直观的、音乐的、几何图形识别的形象思维的功能。其操作是并行的、空间的信息处理，是发散性的非因果式的思考方式。若从这一论点出发，我们有理由认为，“珠算式心算”有利于左右两半球的协同活动，产生整体大于部分之和的整体效应。
关于这一点，还可以从“珠算式心算”独特的信息编码方式上来说明。无论是听觉信息，还是视觉信息，对于信息的最初形式来说，都是一种符号信息，而在“珠算式心算”中，信息的加工主要是依赖于珠的表象这一编码形式的信息。珠的表象和符号信息之间的关系。
信息代码的接通构成了珠脑思维。借助于数字信息代码进行的逻辑符号运算，是一种理性的思维，其概念清晰流畅。这种逻辑符号运算，正是大脑左半球来完成的。而采用实物信息代码的串接（即珠算表象的连续映象），则是一种直观映象思维，需要大脑右半球的活动。显然，由于“珠算式心算”操作的信息结构有其特殊性，可以发挥不同的传意功能。在“珠算式心算”中，一个概念符号方式和一个操作表象方式，加强了视觉记忆的参与，使得珠算操作冗余度提高，结构差异加大，从而便于识别、记忆、传递和处理。
可见，“珠算式心算”有其独特的认知结构，这一认知结构是一个综合构建的结果。从认知角度讲是多层次的综合构建（包括信息的载体形式、加工的法则和策略等）；从生理角度讲，它需要运用视觉、听觉和动觉等多种感觉器官，是多器官的综合构建（包括视、听、触等感觉分析器与言语活动中枢神经之联系结构）；从教学的角度讲，它是学具、符号、图像等手段的综合构建。“珠算式心算”的认知结构是在教师的主导作用下，由学生通过主动的操作活动而形成的。它是由简单的、低层次的信息加工而向复杂的、高层次的信息加工发展的。这一综合构建独特的认知结构的中心就是运用算盘的理性直观，既是抽象思维能力发展的结果，又是在理性基础上的映象思维发展的结果，因而它是一种理性直观的发展结果。