輸入輸出硬體（I/O hardware）

一台電腦本身只是一個封閉的盒子，唯一擅長的就是飛快地把數字相加。要真正派上用場，它必須伸手碰觸外在世界：感受一次按鍵、在螢幕上畫出像素、把位元組存到磁碟、透過網路送出封包。所有讓它能做到這些事的實體零件——鍵盤、螢幕、磁碟機、網路卡，以及把它們連到處理器的線路——就是我們所說的輸入輸出硬體。I/O 代表輸入／輸出（input/output）：進來的東西與出去的東西。

從實體上看，這幅圖有幾個層次。每個真正的裝置（磁碟碟片、網路插孔、螢幕）都由一小塊電子電路操控，這塊電路稱為它的裝置控制器，是專屬於那一個裝置的迷你電腦。控制器並不直接插在 CPU 上；它們掛在一組共用的線路上，這組線路稱為匯流排（bus）。CPU 透過讀寫少數幾個特殊格子來和控制器溝通，這些格子稱為暫存器——通常包括一個狀態暫存器（裝置忙碌還是完成了？是否失敗？）、一個控制暫存器（開始、停止、接下來要做什麼）以及一個資料暫存器（正在搬移的那個位元組或字組）。要碰到這些暫存器，方式不是透過瞄準有編號的連接埠的特殊輸入輸出指令，就是讓這些暫存器看起來像普通的記憶體位址（記憶體映射輸入輸出）。

為什麼重要：各種裝置彼此差異極大，而且幾乎全都比 CPU 慢得多——磁碟慢上數十萬倍，人類打字員更慢。作業系統工作的一大部分，就是把這些雜亂、遲緩的硬體藏在一個乾淨、統一的介面後面，讓一般程式只要說「讀」或「寫」，而不必知道任何這些細節。本領域就是上面那些較高層次所立足的硬體基礎。