設備控制器
設備控制器是CPU 與 I/O 設備之間的接口，它接收 CPU 發來的命令，去控制 I/O 設備工作，使 CPU 從繁雜的設備控制事務中解放出來。
當 CPU 要操作 I/O 設備時，首先要啟動這個設備，一方面將啟動命令發送給設備控制器，另一方面通過地址線將 I/O 設備的地址發給設備控制器，設備控制器的 I/O 邏輯對收到的地址進行譯碼，再根據所譯出的命令對相應的設備進行操作。
由此看來，I/O 設備控制器的作用是 譯碼器+執行器。
CPU 對 I/O 的操作命令並不是只有一條，而是多條的，因此操作一次 I/O 設備，首先 CPU 向設備控制器發送一條條命令，設備控制器接收到一條條命令，然后譯碼、執行。因此設備控制器一定程度上使 CPU 從 I/O 控制上解脫了出來，但並未完全解脫。這就有了 I/O 通道的產生。
I/O通道
關於 I/O 通道的工作流程詳見這篇博文。
I/O 通道實際上是一種特殊的處理機，並且其與 CPU 共享內存。
當 CPU 要操作某個 I/O 設備時，它並不需要一條條將 I/O 指令（稱為通道程序）發送給設備控制器，只需要向通道發出 I/O 指令，指明這一條條指令在內存的什么地方，並且指明要操作的是哪個設備，然后 CPU 就可以去忙別的事情了。
I/O 通道接收要 CPU 發送來的這些信息之后，就可以從內存中找到並執行這個通道程序，即發送啟動命令和一條條 I/O 命令給設備控制器；當對 I/O 設備的操作完成之后，通道向 CPU 發出中斷信號，告訴 CPU 相應的操作已經完成。
由此看出，I/O 通道作為一種特殊的處理機（實際上就相當於早期的外圍機），承擔了原來 CPU 處理 I/O 操作的一部分功能，使得 CPU 從 I/O 操作種解放出來，CPU 和對 I/O 操作可以並行。
在引入 I/O 通道之后，I／O 系統結構形成了四級結構：
- 最低級為I／O設備，
- 次低級為設備控制器，
- 次高級為I／O通道，
- 最高級是 CPU。