Las características de interfase de un dispositivo de E/S, tal como la longitud de palabra usada para transferencia de datos al exterior y la máxima velocidad de transferencia de datos, con frecuencia son significativamente diferentes de las del microprocesador al que es conectado. Cabe recordar que muchas de las variables físicas con las que un microprocesador debe interactuar no son de naturaleza eléctrica, y puede tomar valores analógicos (continuos) en vez de valores digitales (discretos). La velocidad máxima a la que pueden a la que pueden producirse nuevos datos o ser aceptados por el dispositivo de E/S a menudo difieren extraordinariamente de la del microprocesador. En particular, los dispositivos de E/S en los que estén implicados movimientos mecánicos operan a unas velocidades mucho menores. Si se interconectan a un mismo microprocesador varios dispositivos de E/S, deben preverse medios para seleccionar sólo un dispositivo en el momento de efectuarse la operación de E/S, así se previenen conflictos en el uso del bus del sistema.
Las condiciones precedentes implican que los circuitos de interfase E/S deben realizar las siguientes funciones:
- Conversión de datos.
- Sincronización.
- Selección del dispositivo.
La conversión de datos se refiere al acoplamiento de las características físicas y lógicas de las señales de datos empleadas por el dispositivo de E/S a las empleadas por el bus del sistema. Esto incluye una conversión de señales entre las formas analógica y digital y la conversión entre el formato de transmisión de datos serie (bit a bit) utilizado por algunos dispositivos de E/S y los formatos paralelo (palabra a palabra) usados por la mayoría de microprocesadores. La sincronización se necesita para dirimir las diferencias entre las velocidades operativas del CPU, la memoria principal y los dispositivos de E/S. Esto usualmente requiere de la inclusión en el circuito de interfase de una o más palabras de memoria temporal o intermedia.
Los dispositivos de E/S y la CPU funcionan independientemente en el sentido de que sus relojes internos no están sincronizados uno con otro. Por ello deben intercambiarse señales de control de conformidad (listo, petición, reconocimiento, etc.) del tipo para iniciar o terminar las operaciones de E/S. La selección de dispositivo también implica el intercambio de señales de control. La selección de un dispositivo de E/S por el CPU puede realizarse de la misma forma que una operación de lectura o escritura en memoria. La CPU sitúa una palabra de dirección asociada con el dispositivo en cuestión en el bus de direcciones del sistema, y activa las líneas de control adecuadas de disponibles para entrada (leer) o salida (escribir). Verdaderamente algunos microprocesadores, tal como el 6800, utilizan las mismas señales de control e instrucciones para acceder o bien a su memoria principal o bien a sus dispositivos de E/S. Las operaciones de E/S pueden también ser iniciadas por un dispositivo de E/S, por ejemplo, transmitiendo a la CPU una señal de petición de interrupción.