Устройства ввода-вывода обычно состоят из механической и электронной со­ставляющей. Зачастую эти две составляющие удается разделить, чтобы получить модульную конструкцию и придать устройству более общий вид. Электронный компонент называется контроллером устройства, или адаптером. На персо­нальных компьютерах он часто присутствует в виде микросхемы на системной плате или печатной платы, вставляемой в слот расширения PCI. Механический компонент представлен самим устройством.

На плате контроллера обычно имеется разъем, к которому может быть под­ключен кабель, ведущий непосредственно к самому устройству. Многие кон­троллеры способны управлять двумя, четырьмя или даже восемью одинаковыми устройствами. Если интерфейс между контроллером и устройством подпадает под какой-нибудь стандарт, будь то один из официальных стандартов ANSI, IEEE или ISO или же один из ставших де-факто стандартов, то компании могут производить контроллеры или устройства, соответствующие этому интерфейсу. К примеру, многие компании производят дисковые приводы, соответствующие интерфейсу IDE, SATA, SCSI, USB или Fire Wire (IEEE 1394).

У каждого контроллера для связи с центральным процессором имеется несколько регистров. Путем записи в эти регистры операционная система может давать команды устройству на предоставление данных, на принятие данных, на его включение или выключение или на выполнение каких-нибудь других действий. Считывая данные из этих регистров, операционная система может узнать о текущем состоя­нии устройства, о том, готово ли оно принять новую команду, и т. д.

В дополнение к регистрам управления у многих устройств имеется буфер дан­ных, из которого операционная система может считывать данные и в который она может их записывать. Например, наиболее распространенный способ отображения компьютерами пикселов на экране предусматривает наличие видеопамяти, которая по сути является буфером данных, куда программы или операционная система могут вести запись.