การนำข้อมูลเข้าและการส่งข้อมูลออก

การนำข้อมูลเข้าและการส่งข้อมูลออก

    

         หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออก บางทีจะเรียกว่า อุปกรณ์เชื่อมต่อไอโอ หรือเรียกทับศัพท์ว่า อุปกรณ์อินเตอร์เฟส (interface) เนื่องจากอุปกรณ์เชื่อมต่อนี้จะเป็นชุดของวงจร ซึ่งอาจจะเป็นชุดมาตรฐานที่ติดตั้งมาพร้อมกับระบบคอมพิวเตอร์ ได้แก่ ชุดเชื่อมต่อแป้นพิมพ์ เมาส์ เครื่องพิมพ์ หรืออาจจะผลิตออกมาเป็นแผงวงจร (การ์ด) เพื่อนำไปเสียบลงในช่องขยายเพิ่ม (Expansion slot) ในระบบคอมพิวเตอร์ ดังนั้นจึงอาจจะเรียกว่า อินเตอร์เฟสการ์ดหรือโมดูลไอโอ (คำว่าไอโอ หมายถึง Input / Output) หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกจะจัดข้อมูลที่รับจากอุปกรณ์ต่อพ่วงให้อยู่ในรูปที่เหมาะสมแล้วส่งให้ระบบคอมพิวเตอร์ ในทางกลับกันก็จะสามารถรับข้อมูลจากระบบคอมพิวเตอร์ แล้วจัดให้อยู่ในรูปที่เหมาะสม เพื่อส่งให้อุปกรณ์ต่อพ่วง การทำหน้าที่ดังกล่าวนี้ เนื่องจากรูปแบบทางข้อมูลที่ใช้ในอุปกรณ์ต่อพ่วงและระบบคอมพิวเตอร์ โดยปกติจะมีรูปแบบที่แตกต่างกัน  หน่วยรับข้อมูลเข้าออกแต่ละหน่วยจะเชื่อมต่ออยู่กับบัสหลัก คือ บัสตำแหน่ง บัสข้อมูล  และบัสควบคุม ดังนั้นการบ่งชื่อหรือตำแหน่งของหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออก สามารถ ทำได้สองวิธี  วิธีแรกโดยการจัดให้หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกเป็นส่วนหนึ่งของหน่วยความจำหลัก จึงสามารถที่จะใช้ คำสั่ง ส่งข้อมูลเข้าออกหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกได้เช่นเดียวกับคำสั่งที่ใช้กับหน่วยความจำปกติ วิธีที่สองทำโดยการจัดวงจรเพิ่มเติมเพื่อบ่งตำแหน่งหรือรหัสประจำหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออก กรณีนี้จะต้องใช้คำสั่งเฉพาะของหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออก  การเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงปกติจะไม่สามารถเชื่อมต่อเข้าโดยตรงกับบัสหลัก แต่จะต่อผ่านโมดุลไอโอโดยมีเหตุผลดังนี้

        - อุปกรณ์ต่อพ่วงมีอยู่จำนวนมาก ซึ่งมีวิธีทำงานที่แตกต่างกันทำให้ไม่มีความเหมาะสมในการปล่อยให้ซีพียู เป็นตัวควบคุมการทำงานอุปกรณ์ทั้งหมด

        -อัตราการถ่ายเทข้อมูลของอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้นช้ากว่าความเร็วในการทำงานของซีพียู มาก ดังนั้นจึงเป็นการไม่เหมาะสมที่จะต่ออุปกรณ์เหล่านี้เข้ากับบัสโดยตรง

        - อัตราการถ่ายเทข้อมูลของอุปกรณ์บางชนิด สูงกว่าความเร็วของหน่วยความจำหลัก หรือแม้กระทั่ง ซีพียู ซึ่งก็ไม่เหมาะสมที่จะนำอุปกรณ์เหล่านี้ต่อเข้าโดยตรงกับบัสเช่นกัน

       - โครงสร้างข้อมูลหรือขนาดของเวิร์ดไม่เหมือนกับรูปแบบหรือขนาดที่เครื่องคอมพิวเตอร์ใช้อยู่

รูปแบบการรับและส่งข้อมูล

หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกมีการรับส่งข้อมูลอยู่2ระบบ ได้แก่การรับส่งข้อมูลแบบขนานหรืออาจเรียกว่า PIO (parallel Input / Output) ซึ่งจะสามารถรับส่งข้อมูลได้ครั้งละหลายบิต เช่น 4, 8, 16 หรือ 32 บิต นอกจากการรับส่งข้อมูลแล้ว จะต้องมีการแลกเปลี่ยนสัญญาณควบคุมระหว่างหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกและอุปกรณ์ต่อพ่วงด้วย ทั้งนี้เพื่อรักษาจังหวะในการถ่ายเทข้อมูลระหว่างหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกและอุปกรณ์ต่อพ่วง สัญญาณควบคุมมีประโยชน์มากเพราะโดยปกติอุปกรณ์ต่อพ่วงจะมีการทำงานในอัตราที่ช้ากว่าระบบคอมพิวเตอร์หากระบบคอมพิวเตอร์ส่งข้อมูลด้วยอัตราความเร็วจนอุปกรณ์ต่อพ่วงรับไม่ทันก็จะเกิดการสูญหายของข้อมูลวิธีแก้ก็คืออุปกรณ์ต่อพ่วงจะมีสัญญาณคอยแจ้งว่าตนเองพร้อมที่จะรับข้อมูลเพิ่มเติม (ready) และหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกก็จะมีสัญญาณคอยแจ้งว่าจะมีการส่งข้อมูลการประสานงานกันระหว่างสัญญาณทั้งสองนี้เรียกว่าวิธีจับมือ(handshaking)ระหว่างหน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกและอุปกรณ์ต่อพ่วงซึ่งจะทำให้การรับส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพขึ้น

      หน้าที่และโครงสร้างของหน่วยรับและส่งข้อมูลเข้าออก

      หน้าที่ของหน่วยรับและส่งข้อมูล

      หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออกหรือโมดูลไอโอ จะเป็นตัวคั่นกลางระหว่างระบบคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ต่อพ่วง ดังนั้น โมดูลไอโอซึ่งทำหน้าที่บริการทั้งสองด้าน หน้าที่หลักของโมดูลไอโอ สามารถแบ่งออกได้ดังนี้

    - การควบคุมและรักษาจังหวะการทำงาน

    - การสื่อสารกับโปรเซสเซอร์และสื่อสารกับอุปกรณ์ต่อพ่วง

    - การจัดการบัฟเฟอร์

    - การตรวจสอบข้อผิดพลาด

     ในช่วงเวลาใดๆก็ตามโปรเซสเซอร์อาจจะทำการสื่อสารกับอุปกรณ์ภายนอกหนึ่งอย่างหรือมากกว่านี้ ในรูปแบบที่ไม่สามารถคาดเดาได้ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการไอโอของโปรแกรมที่ทำงานอยู่ในเวลานั้น ทรัพยากรภายใน เช่น หน่วยความจำหลักและบัสหลัก จะต้องถูกนำมาใช้ในงานร่วมกันระหว่างกิจกรรมหลายชนิด ร่วมทั้งการอ่านหรือบันทึกข้อมูลผ่านโมดูลไอโอ ดังนั้นฟังก์ชันไอโอจึงหมายถึง ความต้องการในการควบคุมและการจับเวลา(control and timing)เพื่อการประสานงานให้ข้อมูลสามารถไหลผ่านทางทรัพยากรภายในในอุปกรณ์ภายนอกได้ตัวอย่างเช่นการควบคุมการถ่ายเทข้อมูลจากอุปกรณ์ภายนอกมายังโปรเซสเซอร์ อาจจะเกี่ยวพันกับการทำงานดังนี้

     - โปรเซสเซอร์ทำการติดต่อกับโมดูลไอโอ เพื่อตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ที่ต้องการใช้งาน

     - โมดูลไอโอส่งข้อมูลแสดงสถานะกลับมาให้

     - ถ้าอุปกรณ์นั้นสามารถใช้งานได้ และพร้อมที่จะถ่ายเทข้อมูล โปรเซสเซอร์จะร้องขอถ่ายเทข้อมูลผ่านการออกคำสั่งไปยังโมดูลไอโอ

     - โมดูลไอโอได้รับข้อมูลชุดแรก (8 บิตหรือ16 บิต)มาจากอุปกรณ์ภายนอก

     - ข้อมูลถ่ายเทจากโมดูลไอโอต่อไปกับโปรเซสเซอร์

ถ้าระบบคอมพิวเตอร์มีบัสหลักใช้งาน การโต้ตอบระหว่างโปรเซสเซอร์และโมดูลไอโอจะเกี่ยวข้องกับการถือครองบัส เหตุการณ์ที่สมมติยังแสดงให้เห็นว่า โมดูลไอโอจะต้องสื่อสารกับโปรเซสเซอร์และสื่อสารกับอุปกรณ์

ภายนอก การสื่อสารกับโปรเซสเซอร์เกี่ยวข้องกับสิ่งต่อไปนี้

      - การถอดรหัสคำสั่ง (command decoding) : โมดูลไอโอรับคำสั่งจากโปรเซสเซอร์ซึ่งปกติจะส่งสัญญาณมาทางบัสควบคุมการทำงาน(controlbus)ตัวอย่างเช่นโมดูลไอโอสำหรับขับดิสก์จะรับคำสั่งเช่น READ SECTOR,WRITE SECTOR,SEEK track number,และ SCAN record ID คำสั่งสองคำสั่งหลังจำเป็นต้องมีการส่งผ่านตัวกำหนดค่ามาด้วย ซึ่งจะส่งมาทางบัสสำหรับถ่ายเทข้อมูล

      - ข้อมูล (Data) : โปรเซสเซอร์จะแลกเปลี่ยนข้อมูลกับโมดูลไอโอ ผ่านทางบัสสำหรับถ่ายเทข้อมูล

      - การรายงานสถานะ (status reporting) : เนื่องจากอุปกรณ์ต่อพ่วง มักจะมีความเร็วต่ำมาก จึงมีความจำเป็นต้องทราบสถานะการทำงานของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น ถ้าโมดูลไอโอถูกสั่งให้อ่านข้อมูลส่งมาให้โปรเซสเซอร์ อุปกรณ์ดังกล่าวอาจจะยังไม่ว่างเนื่องจากกำลังให้บริการคำสั่งที่มาก่อนหน้านี้ ข้อเท็จจริงข้อนี้สามารถส่งยังโปรเซสเซอร์ผ่านทางสัญญาณสถานะการทำงานซึ่งโดยทั่วไปมีอยู่สองอย่างคือ BUSY          (ไม่-การรับรู้ที่อยู่ (address recognition): อุปกรณ์ไอโอก็คล้ายกับหน่วย ความจำ คือแต่ละ เวิร์ด                  จะมีหมายเลขที่อยู่เฉพาะเป็นของตนเองนั้นคืออุปกรณ์ไอโอแต่ละชิ้นจะต้องมีหมายเลขเฉพาะสำหรับการอ้างอิงเป็นของตนเอง ดังนั้นโมดูลไอโอจะต้องสามารถรับรู้หมายที่อยู่เฉพาะของอุปกรณ์แต่ละชนิดได้  อีกด้านหนึ่ง โมดูลไอโอจะต้องสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ไอโอได้ การสื่อสารนี้ได้แก่  การออกคำสั่ง รายงานสถานะการทำงาน  และการถ่ายเทข้อมูลงานที่มีความสำคัญมากที่สุดส่วนหนึ่งของโมดูลไอโอคือ การทำบัฟเฟอร์สำหรับข้อมูล (data buffering) ความต้องการนี้จะถ่ายเทข้อมูลไปยังหรือมาจากหน่วยความหลักหรือโปรเซสเซอร์นั้นสูงมาก แต่อัตราการถ่ายเทข้อมูลของอุปกรณ์ต่อพ่วงต่างๆ นั้นช้ามากกว่าหลายเท่าตัว และยังมีอัตราการถ่ายเทที่แตกต่างกันในช่วงที่กว้างมากด้วย ข้อมูลที่ถูกส่งมาจากหน่วยจำหลัก ถูกส่งมายังโมดูลไอโอในลักษณะที่มีความเร็วสูงมากแต่เป็นช่วงสั้นๆ เรียกว่า เบิรซท์ (burst) ข้อมูลนั้นจะถูกเก็บไว้ในบัฟเฟอร์ของโมดูลไอโอ จากนั้นจึงถูกส่งไปยังอุปกรณ์ต่อพ่วงด้วยความเร็วต่ำเท่ากับอุปกรณ์นั้นๆ ซึ่งในด้านที่รับข้อมูลนั้นก็จะทำงานที่ความเร็วสูงมาก  เพื่อไม่ให้หน่วยความจำต้องมาถูกบังคับให้ทำงานช้าลงเพราะอุปกรณ์ความเร็วต่ำ โมดูลไอโอจึงสามารถทำงานเท่ากับหน่วยความจำและโปรเซสเซอร์ และจะต้องสามารถทำงานได้ช้ามากเท่ากับความเร็วของอุปกรณ์ต่อพ่วงแต่ละตัวที่มีใช้งาน ในทางกลับกันถ้าอุปกรณ์ไอโอทำงานที่ความเร็วสูงมากกว่าที่หน่วยความจำจะทำงานตามได้ทันแล้ว โมดูลไอโอจะต้องใช้เทคนิคบัฟเฟอร์กับอุปกรณ์นั้น

     โครงสร้างของโมดูลไอโอ

      โมดูลไอโอแต่ละโมดูลมีความแตกต่างกันมากมายหลายแบบขึ้นอยู่กับชนิดและการทำงานของอุปกรณ์ต่อพ่วง จำนวนอุปกรณ์ที่ต่อพ่วงโมดูลที่จะควบคุมได้ ในที่นี้จะกล่าวถึงรูปแบบทั่วไปเท่านั้น แสดงบล็อกไดอะแกรมของโมดูลไอโอทั่วไป โมดูลไอโอจะมีส่วนที่เชื่อมต่อระบบคอมพิวเตอร์โดยผ่าน บัสหลัก ได้แก่ บัสข้อมูล บัสตำแหน่งและบัสควบคุม ข้อมูลที่ส่งผ่านโมดูลจะผ่านบัฟเฟอร์ที่เป็นรีจีสเตอร์ข้อมูล ซึ่งรีจีสเตอร์นี้จะทำหน้าที่พักข้อมูลที่รับจากซีพียูเพื่อส่งไปให้อุปกรณ์ต่อพ่วงหรือทำหน้าที่รับข้อมูลจากอุปกรณ์ต่อพ่วงเพื่อส่งไปให้ซีพียู

       การควบคุมไอโอด้วยโปรแกรม

        วิธีการทำงานของไอโอมีอยู่สามวิธี วิธีแรกคือการควบคุมด้วยโปรแกรม(programmed I/O) ข้อมูลจะเกิดการแลกเปลี่ยนระหว่างโปรเซสเซอร์กับโมดูลไอโอ โปรเซสเซอร์จะประมวลผลโปรแกรมที่เป็นการออกคำสั่งโดยตรงเกี่ยวกับการทำงานของไอโอรวมทั้งการตรวจสอบสถานะของอุปกรณ์ การสั่งอ่านหรือบันทึกข้อมูล และการถ่ายเทข้อมูล เมื่อโปรเซสเซอร์ออกคำสั่งไปยังโมดูลไอโอ โปรเซสเซอร์จะต้องรอจนกว่าการตอบสนองต่อคำสั่งนั้นจะสิ้นสุด ถ้าโปรเซสเซอร์ทำงานได้เร็วกว่าโมดูลไอโอ การรอคอยนี้จะเป็นการเสียเวลาของโปรเซสเซอร์เป็นอย่างยิ่ง วิธีที่สองเรียกว่า การควบคุมไอโอผ่านกระบวนการอินเทอร์รัพท์ (Interrupt-driven I/O) โปรเซสเซอร์จะออกคำสั่งไอโอ แล้วหันกลับไปประมวลผลคำสั่งอื่นต่อไป เมื่อโมดูลไอโอทำงานที่ได้รับมอบนั้นเสร็จเรียบร้อยแล้วก็จะส่งสัญญาณผ่านอินเทอร์รัพท์มาบอกให้ทราบ ทั้งสองวิธีนี้โปรเซสเซอร์จะต้องรับผิดชอบในการดึงข้อมูลออกมาจากหน่วยความจำหลักและส่งไปให้โมดูลไอโอ และจะต้องจัดการบันทึกข้อมูลที่ได้รับจากโมดูลไอโอเข้าไปในหน่วยความจำสำหรับการอ่านข้อมูล วิธีที่สามคือ ดีเอ็มเอ หรือการเข้าถึงหน่วยความจำหลักโดยตรง (Direct memory access: DMA) ด้วยวิธีการนี้ โมดูลไอโอและหน่วยความจำหลักจะแลกเปลี่ยนข้อมูลกันโดยตรง โดยที่โปรเซสเซอร์จะมีส่วนร่วมในการทำงานน้อยมาก

การควบคุมไอโอด้วยโปรแกรมนั้นเมื่อซีพียูประมวลผลโปรแกรมหลักจะทำการตรวจสอบรีจีสเตอร์สถานะ (I/O status register) ของไอโอเป็นระยะ ๆ (ตามเวลาที่กำหนดไว้) ว่าอุปกรณ์ต่อพ่วงใดแสดงความพร้อมที่จะขอติดต่อกับซีพียู หรืออีกกรณีหนึ่งเมื่อซีพียูพบคำสั่งที่เกี่ยวข้องกับไอโอ ซีพียูก็จะเรียกใช้ชุดคำสั่งหรือโปรแกรมย่อย เพื่อให้บริการอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้น จากนั้นก็จะเปลี่ยนบิตบอกสถานะของโมดูลไอโอให้เป็น “0” หรือเป็นค่าที่เหมาะสม เพื่อเมื่อปฏิบัติเสร็จเรียบร้อยโมดูลไอโอก็จะไม่ทำอะไรต่อ ดังนั้นจึงเป็นหน้าที่ของ ซีพียูที่จะคอยตรวจสอบ ดูสถานะของโมดูลไอโอจนพบว่างานที่ได้สั่งให้ทำนั้นเสร็จเรียบร้อยแล้วในการประมวลผลคำสั่งที่เกี่ยวข้องกับไอโอ ซีพียูจะต้องกำหนดหมายเลขที่อยู่หรือแอดเดรสของโมดูลไอโอและอุปกรณ์ต่อพ่วง หรืออุปกรณ์ต่อพ่วงแต่ละชนิดจะได้รับหมายเลขที่ไม่ซ้ำกัน เมื่อซีพียูส่งคำสั่งไอโอมายังโมดูลไอโอ คำสั่งนั้นจะระบุหมายเลขที่อยู่ของอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต้องการไว้ด้วยเสมอ ดังนั้นโมดูลไอโอจะต้องตรวจสอบสัญญาณที่มาตามสายสัญญาณว่าเป็นหมายเลขที่อยู่ของตนเองหรือไม่ คำสั่งที่ต้องการให้อุปกรณ์ต่อพ่วงปฏิบัติจะมี 4 อย่างด้วยกันคือ

        - การควบคุม (Control)  ใช้ในการกระตุ้นให้อุปกรณ์ไอโอพร้อมที่จะปฏิบัติงาน และบอกให้ทราบว่าจะต้องทำงานอะไร ตัวอย่างเช่น หน่วยเทปแม่เหล็กอาจได้รับคำสั่งให้ม้วนเทปกลับหรือหมุนเทปไปข้างหน้าหนึ่งระเบียน คำสั่งเหล่านี้จะได้รับการปรับแต่งให้มีความเหมาะสมกับอุปกรณ์แต่ละชนิด

       - การทดสอบ (Test) ใช้สำหรับการทดสอบสถานะการทำงานหลายอย่างของโมดูลไอโอและอุปกรณ์ โปรเซสเซอร์จะต้องการทราบว่าอุปกรณ์ที่ต้องการใช้งานนั้น มีความพร้อมใช้งานอยู่หรือไม่ หรือต้องการทราบว่าคำสั่งที่ให้ปฏิบัติก่อนหน้านี้ได้เสร็จเรียบร้อยหรือยัง หรือว่ามีข้อผิดพลาดใด ๆ เกิดขึ้นหรือไม่

      - การอ่านข้อมูล (Read) จะทำให้โมดูลไอโออ่านข้อมูลมาจากอุปกรณ์ที่ต่อพ่วงและใส่เข้าไว้ในบัฟเฟอร์  จากนั้นโปรเซสเซอร์จะสามารถนำข้อมูลไปใช้ โดยออกคำสั่งให้โมดูลไอโอใส่ข้อมูลเข้าไปในบัสนำสั่ง- การบันทึกข้อมูล (Write)  จะทำให้โมดูลไอโอนำข้อมูล (ไบต์ หรือ เวิร์ด) จากบัสนำส่งข้อมูล ไปส่งต่อให้กับอุปกรณ์ต่อพ่วงที่ต้องการ

       การควบคุมไอโอด้วยอินเทอร์รัพท์

การควบคุมไอโอด้วยโปรแกรม โดยทั่วไปจะไม่เป็นที่นิยมเพราะซีพียูจะต้องเสียเวลามาคอยตรวจสอบสถานะการทำงานของโมดูลไอโออยู่ตลอดเวลา ในความเป็นจริงแล้วควรจะปล่อยให้ซีพียูทำงานตามโปรแกรมหลัก ต่อเมื่อจะป้อนข้อมูลให้ซีพียู จึงแจ้งหรือขัดจังหวะซีพียู ให้มาบริการอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้น ๆ ชั่วคราว แล้วจึงกลับไปทำงานหลักต่อ วิธีดังกล่าวนี้ คือหลักการของการอินเทอร์รัพท์ การอินเทอร์รัพท์จะต่างจากวิธีควบคุมโปรแกรมตรงที่ซีพียูจะทำงานไปตามภารกิจหลักต่อเมื่ออุปกรณ์ต่อพ่วงใดส่งสัญญาณให้แก่ซีพียู ซีพียูจะหยุดภารกิจการทำงานตามโปรแกรมหลักไว้ชั่วขณะเพื่อไปทำงานตามโปรแกรมย่อย ซึ่งเป็นการบริการอุปกรณ์ต่อพ่วงนั้นในไมโครโปรเซสเซอร์แทบทุกประเภท การอินเทอร์รัพท์กระทำโดยการที่อุปกรณ์ต่อพ่วงส่งสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ไปเปลี่ยนระดับตรรกะที่ขาหนึ่งของไมโครโปรเซสเซอร์ เราเรียกขานั้นว่า ขาอินเทอร์รัพท์ เพื่อแจ้งให้ไมโครโปรเซสเซอร์ทราบ กระบวนการในการเกิดอินเทอร์รัพท์ จะเกิดเหตุการณ์ดังต่อไปนี้

       - อุปกรณ์ไอโอจะส่งสัญญาณอินเทอร์รัพท์ไปยังซีพียู

      - ซีพียูทำการประมวลผลคำสั่งในโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่จนเสร็จเรียบร้อย (เฉพาะคำสั่งที่กำลังทำอยู่นั้น) ก่อนที่จะตอบสนองต่ออินเทอร์รัพท์

      - ซีพียูจะทำการทดสอบอินเตอร์รัพท์ ตรวจสอบว่ามีเพียงอินเทอร์รัพท์เดียว และส่งสัญญาณตอบรับไปยังอุปกรณ์ที่ส่งสัญญาณอินเทอร์รัพท์นั้น การตอบรับจะทำให้อุปกรณ์นั้นหยุดส่งสัญญาณอินเทอร์รัพท์

      - ซีพียูจะเตรียมการประมวลผลโปรแกรมสำหรับอินเทอร์รัพท์นั้น (เรียกว่า interrupt routine) ซึ่งเริ่มต้นด้วยการบันทึกข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่นั้น (ก่อนเกิดอินเทอร์รัพท์) ประกอบด้วย    

      1. สถานะการทำงานของโปรเซสเซอร์ซึ่งเก็บอยู่ในรีจีสเตอร์ตัวหนึ่ง เรียกว่า Program status word (PSW)

      2. ตำแหน่งของคำสั่งต่อไปที่จะถูกประมวลผล ซึ่งเก็บอยู่ในรีจีสเตอร์เรียกว่า Program counter (PC) ข้อมูลเหล่านี้อาจถูกเก็บในสแต็กควบคุมการทำงานของระบบ)

   - โปรเซสเซอร์จะดึงคำสั่งแรกของโปรแกรมสำหรับอินเทอร์รัพท์ที่เกิดขึ้นนั้น ขึ้นมาทำงานเพื่อตอบเสนองต่ออินเทอร์รัพท์ โปรแกรมดังกล่าวอาจเป็นเพียงโปรแกรมเดียวสำหรับอินเทอร์รัพท์แต่ละอย่าง หรือโปรแกรมเดียวสำหรับอุปกรณ์แต่ละอย่าง ซึ่งขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของคอมพิวเตอร์หรือระบบปฏิบัติการที่เลือกใช้ ในกรณีที่มีโปรแกรมสำหรับอินเทอร์รัพท์มากกว่าหนึ่งโปรแกรม โปรเซสเซอร์จะต้องทำการตัดสินใจเลือกโปรแกรมหนึ่งขึ้นมาทำงานซึ่งข้อมูลสำหรับการตัดสินใจนี้อาจถูกส่งมาพร้อมกับสัญญาณอินเทอร์รัพท์แล้ว หรือโปรเซสเซอร์อาจจะต้องส่งสัญญาณไปถามอุปกรณ์ที่เป็นผู้ส่งสัญญาณอินเทอร์รัพท์เข้ามาจึงจะสามารถเลือกโปรแกรมที่ถูกต้องได้

        - ณ เวลานี้ โปรแกรมเคาน์เตอร์และ PSW ที่เกี่ยวข้องกับโปรแกรมที่ถูกขัดจังหวะการทำงานได้ถูกบันทึกไว้ในสแต็กของระบบเรียบร้อยแล้ว อย่างไรก็ตาม ยังคงมีข้อมูลอื่นที่ถือได้ว่าเป็นส่วนหนึ่งของสถานะของโปรแกรมที่กำลังถูกประมวลผลอยู่ นั่นคือข้อมูลที่เก็บอยู่ใน รีจีสเตอร์ภายในตัวโปรเซสเซอร์จะต้องถูกบันทึกไว้เช่นเดียวกัน เนื่องจากรีจีสเตอร์เหล่านี้อาจถูกใช้โดยโปรแกรมสำหรับอินเทอร์รัพท์ ดังนั้นข้อมูลในรีจีสเตอร์เหล่านี้ (และอาจหมายถึงข้อมูลแสดงสถานะอื่น ๆ ) จะต้องถูกบันทึกไว้ด้วย โดยทั่วไปโปรแกรมสำหรับอินเทอร์รัพท์จะเริ่มต้นการทำงานด้วยการบันทึกข้อมูลในรีจีสเตอร์ลงในสแต็ก

- โปรแกรมนี้ก็จะเริ่มทำงานต่อไป ด้วยการตรวจสอบสถานะที่เกี่ยวข้องกับการทำงานไอโอที่ต้องการ หรือเหตุการณ์อื่นที่ทำให้เกิดอินเทอร์รัพท์ การทำงานนี้อาจรวมถึงการส่งคำสั่งเพิ่มเติมหรือการส่งการตอบรับไปยังอุปกรณ์ไอโอ

       - เมื่อโปรแกรมอินเทอร์รัพท์ทำงานเสร็จแล้ว ก็จะปิดท้ายด้วยการคืนค่าให้แก่ รีจีสเตอร์ในซีพียูที่นำมาจากสแต็กของระบบ

      - การทำงานส่วนสุดท้ายคือ การคืนค่าให้แก่ PSW และโปรแกรมเคาน์เตอร์ที่นำมาจากสแต็กของระบบ ทำให้คำสั่งต่อไปที่จะถูกประมวลผลนั้นถูกอ่านมาจากคำสั่งในตำแหน่งต่อไปของโปรแกรมที่ถูกขัดจังหวะการทำงานก่อนหน้านี้

       การเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรง

ข้อเสียของระบบไอโอที่ใช้กลไกอินทอร์รัพท์และไอโอที่โปรแกรมควบคุม แม้ว่าการควบคุมไอโอที่ใช้กลไกอินเทอร์รัพท์ จะมีประสิทธิภาพมากกว่าการควบคุมโดยใช้โปรแกรมแต่ก็ยังต้องอาศัยการทำงานของโปรเซสเซอร์ในการถ่ายเทข้อมูลระหว่างหน่วยความจำและโมดูลไอโอ นั้นคือข้อมูลทั้งหมด (ไม่ว่าจะเป็นการอ่านหรือการบันทึกข้อมูล) จะต้องเดินทางผ่านโปรเซสเซอร์เสมอ ทำให้เกิดประประสิทธิภาพต่ำเนื่องจาก

   - อัตราการถ่ายเทข้อมูล จะถูกกำจัดโดยความเร็วที่โปรเซสเซอร์สามารถจะให้บริการแก่อุปกรณ์นั้นๆได้

  -โปรเซสเซอร์จะถูกดึงให้มาทำงานในระหว่างการถ่ายเทข้อมูลไอโอ โปรเซสเซอร์จะต้องทำการประมวลผลคำสั่งจำนวนหนึ่งสำหรับการถ่ายเทข้อมูลไอโอแต่ละครั้ง

   

    สรุป

     หน่วยรับส่งข้อมูลเข้าออก ทำหน้าที่เป็นตัวกลาง การถ่ายเทข้อมูลระหว่างระบบคอมพิวเตอร์กับโลกภายนอก หรือเป็นอุปกรณ์เชื่อมต่อระหว่างระบบคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์ ต่อพ่วง ซึ่งอาจเรียกว่า อุปกรณ์อินเตอร์เฟส เนื่องจากชุดอุปกรณ์ดังกล่าวประกอบขึ้นเป็นโมดูลชุดวงจรอีเล็กทรอนิกส์ จึงเรียกว่า โมดูลไอโอ การรับส่งข้อมูลของโมดูลไอโอจะทำได้สองรูปแบบ คือ การรับส่งข้อมูลแบบขนาน การรับส่งแบบนี้ทั้งด้านที่ติดต่อกับซีพียูและด้านที่ติดต่อกับอุปกรณ์ ต่อพ่วง จะเป็นการรับส่งแบบขนานทั้งสองด้าน การรับส่งจะกระทำได้ตั้งละหลายบิต อีกรูปแบบหนึ่งเป็นการรับส่งแบบอนุกรม การรับส่งแบบนี้ทางด้านนี้ติดต่อกับซีพียู จะเป็นการรับส่งแบบขนานส่วนทางด้านอุปกรณ์ต่อพ่วงจะเป็นการรับส่งแบบอนุกรมซึ่งจะรับส่งครั้งละหนึ่งบิต  โครงสร้างหน่วยรับส่งข้อมูล จะมีส่วนประกอบที่สำคัญ ได้แก่ รีจีสเตอร์ข้อมูล ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นตัวพักข้อมูล รีจีสเตอร์สถานะและรีจีสเตอร์ควบคุม ซึ่งจะควบคุมและให้จังหวะการทำงานของโมดูลไอโอ นอกจากนั้นก็จะมีวงจรลอจิกเพื่อเชื่อมต่อเข้าระบบบัสของคอมพิวเตอร์ และเชื่อมต่อเข้าอุปกรณ์ต่อพ่วง การควบคุมการทำงานของโมดูลไอโอ จะทำได้ 3 วิธี ได้แก่ การควบคุมด้วยโปรแกรม การควบคุมด้วยอินเทอร์รัพท์ และการควบคุมด้วย ดีเอ็มเอ วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด ได้แก่ ดีเอ็มเอ แต่อย่างไรก็ตามการทำงานจริงก็ยังใช้ทั้ง 3 วิธี  มาตรฐานการเชื่อมต่อ USB และ FireWire เป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรม ซึ่งปัจจุบันเป็นมาตรฐานหนึ่งที่ถูกติดตั้งมากับระบบคอมพิวเตอร์ USB ให้ความเร็วในการรับส่งข้อมูลได้ที่ 1.5 – 12 Mbps สามารถต่อพ่วงอุปกรณ์ได้มากถึง 127 อุปกรณ์ ส่วน FireWire ความเร็วในการรับส่งอยู่ที่ 200 – 800 Mbps และต่อพ่วงอุปกรณ์ได้ถึง 63 อุปกรณ์