在计算机组成原理中，输入输出（I/O）系统是计算机与外部环境进行信息交互的关键部分，它负责连接计算机的核心处理单元与各种外部设备，确保数据高效、可靠地传输。输入输出系统主要由I/O接口、外设、中断机制以及计算机系统服务等核心组件构成。
I/O接口是连接计算机主机与外部设备的桥梁。由于外部设备的工作速度、数据格式和电压水平与计算机内部总线不匹配，I/O接口起到了适配和缓冲的作用。常见的接口类型包括并行接口和串行接口，现代计算机中还广泛使用USB、PCIe等高速接口。I/O接口通常包含数据寄存器、状态寄存器和控制寄存器，通过编程控制这些寄存器，计算机可以实现对外设的读写操作。
外设（外部设备）是计算机系统中实际执行输入输出功能的硬件，如键盘、鼠标、显示器、打印机和存储设备等。这些设备根据功能可分为输入设备（如扫描仪）、输出设备（如投影仪）和存储设备（如硬盘）。外设通过I/O接口与计算机连接，其驱动和管理依赖于操作系统和硬件协同工作。
中断机制是输入输出系统中的重要概念，用于提高计算机的效率。当外设需要处理数据或发生异常时（例如，用户按下键盘或打印机缺纸），它会通过中断信号通知CPU。CPU暂停当前任务，转去执行中断服务程序（ISR），处理完中断后返回原任务。这种机制避免了CPU不断轮询外设状态造成的资源浪费，实现了多任务环境下的及时响应。中断可以分为硬件中断（如设备产生的中断）和软件中断（如系统调用），并可通过优先级管理来处理多个中断请求。
计算机系统服务，特别是操作系统提供的I/O管理服务，对输入输出系统至关重要。这些服务包括设备驱动、缓冲区管理、错误处理和资源调度。例如，操作系统通过设备驱动程序抽象硬件细节，为用户和应用程序提供统一的接口；利用缓冲区技术平衡CPU与外设的速度差异，减少等待时间；并通过虚拟化技术支持多用户共享外设资源。
输入输出系统是计算机组成原理中的核心模块，它通过I/O接口、外设、中断和系统服务的协同，实现了计算机与外部世界的高效通信。理解这些组件不仅有助于深入学习计算机体系结构，还为优化系统性能和应用开发奠定了基础。随着技术的发展，输入输出系统在云计算、物联网等领域的应用日益广泛，其重要性愈发凸显。
