Chương này bao gồm các cổng đầu vào/đầu ra của thiết bị ngoại vi chủ yếu trên hệ thống máy tính hiện đại, bao gồm các cổng serial và parallel kế thừa là tiêu chuẩn trên máy tính từ lúc đầu tiên, cũng như các giao diện USB (USB: universal serial bus, được thay thế cho các cổng serial và parallel cũ hơn) và IEEE 1394 (cũng được gọi là FireWire hay i.LINK). IEEE là chữ viết tắt của Institute of Electrial and Electronic Engineers. Mặc dù eSATA cũng được xem như một giao diện I/O ngoài, nó là từ phái sinh của SATA, chủ yếu được sử dụng như giao diện thiết bị lưu trữ bên trong. SATA nằm trong chương 7 “Giao diện ATA/IDE.” SCSI là đạng giao diện bên trong/ bên ngoài khác; tuy nhiên các máy tính để bàn ngày nay hiếm khi thực thi SCSI. Nếu bạn muốn tìm hiểu nhiều về kiến trúc này, tham khảo cuốn sách; Upgrading and Repairing Servers.

Chúng ta chia kết nối I/O ngoài thành kết nối tốc độ cao và kết nối tốc độ thấp. Thực tại, hai kết nối I/O ngoài tốc độ cao phổ biến nhất là USB (universal serial bus) và IEEE 1394, cũng được gọi là FireWire hay i.LINK. Mỗi loại giao diện này đều có sẵn trong vài phiên bản. Kết nối tốc độ thấp bao gồm các cổng serial và parallel tiêu chuẩn (thường được gọi là các cổng kế thừa – legacy ports), nói chúng được thay thế bởi USB ở các hệ thống mới hơn và các thiết bị ngoại vi.

Khuynh hướng hiện nay trong thiết kế bus thiết bị ngoại vi tốc độ cao là sử dụng kiến trúc Serial, trong đó một bit tại thời điểm được gửi xuống dây kim loại. Bởi vì kiến trúc parallel dùng 8 dây, 16 dây hay nhiều hơn để gửi các bit cùng lúc, bus parallel thực sự nhanh hơn bus serial tại cùng xung. Tuy vậy, làm tăng tốc độ đồng hồ của kết nối serial thì dễ dàng hơn làm tăng kết nối parallel, đến mức độ mà các tốc độ đạt được cao hơn hoàn toàn bù đắp sự khác biệt trong số bit được gửi cùng một lúc.

Kết nối Parallel có một số vấn đề, vấn đề lớn nhất là tín hiệu bị lệch (signal skew) và rung (Jitter), làm giới hạn cả xung lẫn khoảng cách tín hiệu. Vấn đề trong bus parallel là mặc dù nhiều bit dữ liệu xuất phát từ bộ truyền cùng lúc, theo thời gian chúng đến bộ nhận, các chậm trễ truyền hiệp lại làm một số bit đến trước những bit khác. Cáp càng dài, càng nhiều khác biệt thời gian giữa sự đến của các bit đầu tiền và các bit cuối tại đầu kia của cáp. Sự lệch tín hiệu này, như nó được gọi, giới hạn cả xung và độ dài cáp. Sự rung là chiều hướng cho tín hiệu đạt điện áp dự kiến và lan truyền bên trên và bên dưới trong khoảng thời gian ngắn, mà trở nên rõ rệt ở các tốc độ cao hơn và những khoảng cách dài hơn.

Với bus serial, dữ liệu được truyền đi một bit tại thời điểm, bit nọ sau bit kia. Bởi vì không lo nhiều bit đến cùng lúc, xung có thể được gia tăng đáng kể.

Tại xung cao, các tín hiệu parallel có khuynh hướng nhiễu với nhau. Thêm lần nữa Serial có lợi thế bởi vì với chỉ một hay hai dây kim loại truyền tín hiệu, sự nhiễu chéo giữa các cây kim loại trong sợi cáp không đáng kể.

Nói chung cáp parallel thì mắc tiền hơn cáp serial. Ngoài nhiều dây dẫn kim loại thêm cần thiết để mang nhiều bit trong parallel, cáp này cũng được chế tạo đặc biệt để ngăn việc nhiễu chéo giữa các dòng dữ liệu gần kề. Đây là một lý do mà cáp SCSI ngoài rất mắc. Các Serial, bằng sự so sánh, thì rất rẻ. Một điều là nó có ít dây dẫn kim loại hơn đáng kể. Hơn nữa, các yêu cầu bảo vệ đơn giản hơn nhiều, thậm chí tại tốc độ rất cao. Do điều này, truyền dữ liệu chắc chắn qua những khoảng cách dài hơn thì cũng dễ hơn, đó là lý do tại sao các giao diện parallel có độ dài cáp được yêu cầu ngắn hơn so với giao diện serial.

Vì những lý do này – ngoài việc cần thiết cho các giao diện thiết bị ngoại vi Plug and Play mới và sự loại bỏ vô số cổng vật lý trên máy tính xách tay – những bus serial tốc độ cao được phát triển. USB là một tính năng tiêu chuẩn trên tất cả máy tính hiện nay và được dùng cho hầu hết giao diện ngoài tốc độ cao, đa năng và nó là giao diện ngoài đa năng nhanh nhất, tương thích nhất và phổ biến rộng rãi nhất. Thêm nữa, IEEE 1394, mặc dù chủ yếu được sử dụng trong thị trường riêng (như là kết nối với máy quay video có bộ phận ghi hình), cũng được mở rộng cho việc sử dụng băng thông cao, như là các máy quét độ phân giản cao và các ổ đĩa cúng ngoài.

USB (Universal serial bus) là tiêu chuẩn bus tiếp nối với thiết bị ngoại vi được thiết kế để mang khả năng PnP (Plug and Play) cho việc gắn các thiết bị ngoại vi bên ngoài với máy tính. USB loại bỏ sự cần thiết các cổng chức năng chuyên biệt, làm giảm nhu cầu dùng các card I/O chức năng chuyên biệt hay các card PC (do vậy làm giảm nhu cầu cấu hình lại hệ thống vơi chức năng chuyên biệt hay các card PC (do vậy làm giảm nhu cầu cấu hình lại hệ thống với mỗi thiết bị mới được thêm vào) và tiết kiệm các nguồn hệ thống quan trọng như là các ngắt mỗi thiết bị mới được thêm vào) và tiết kiệm các nguồn hệ thống quan trọng như là các ngắt (IRQs). Không màng đến số thiết bị được gắn vào các cổng USB của một hệ thống, chỉ một IRQ được yêu cầu. Máy tính có USB cho phép các thiết bị ngoại vi được nhận biết tự động và cấu hình ngay khi được gắn vào, không cần khởi động lại hay chạy một chương trình thiết lập USB cho phép 127 thiết bị chạy đồng thời trên một bus, với một số thiết bị ngoại vi như màn hình, bàn phím thể hiện như các vị trí cắm bổ sung hay các hub. Thiết bị USB được nhận biết qua biểu tượng thể hiện trong hình 14.1.

Intel là người chủ yếu đề xướng USB và tất cả chipset máy tính của họ khởi đầu và thành phần chipset PIIX3 South Bridge (được giới thiệu vào tháng 2 năm 1996) bao gồm hỗ trợ USB như một tiêu chuẩn. Những nhà sản xuất chipset khác theo chuẩn này, làm USB thành tính năng phổ biến của máy tính ngày nay như các cổng serial và parallel một thời. Mặc dù hầu hết hệ thống máy tính để bàn bắt đầu kết hợp USB vào giữa nawm1 996, hầu hết máy tính xách tay không có cổng USB 1.1 cho mãi đến năm 1998. Lý do chính là đợi đến khi Intel phát hành chipset South Bridge di động có hỗ trợ USB.

Sáu công ty đầu tiên làm việc với Intel trong việc đồng phát triển USB (Compaq, Digital, IBM, Microsoft, NEC và Northern Telecom). Cùng nhau, những công ty này thiết lập USB Implementers Forum (USB – IF) để phát triển, hỗ trợ và cải tiến kiến trúc USB. USB-IF  phát hành đầu tiên USB 1.0 vào tháng 1 năm 1996, USB 1.1 vào tháng 9 năm 1998. USB 2.0 vào tháng 4 năm 2000 và USB 3.0 vào tháng 10 năm 2008. Sự sửa đổi 1.1 chủ yếu là làm rõ một số vấn đề liên quan đến hub và các lĩnh vực khác nhau của đặc điểm kỹ thuật. Phần lớn thiết bị và hub đều phù hợp 1.1, ngay cả khi chúng được sản xuất trước khi phát hành. Sự thay đổi lớn nhất đến với USB 2.0, nhanh hơn 40 lần so với USB đầu tiên và chưa tương thích ngược ngoàn toàn. Các máy tính cữ thiếu kế nối USB trang bị thêm cổng USB qua sử dụng card PCI (đối với các máy tính để bàn) hay card PC trên máy tính xách tay tương thích CardBus. Vào giữa năm 2002, tất cả bo mạch chủ máy để bạn tiêu chuẩn có bốn đến sáu cổng (hay nhiều hơn) USB 2.0. Máy tính xách tay thì chậm hơn một chút; mãi đến đầu năm 2003 hầu hết máy tính xách tay bao gồm các cổng USB 2.0 như tiêu chuẩn. Hệ thống với các cổng USB 3.0 như tiêu chuẩn và với các trung tâm hay các bộ cổng thiết bị (port replicator) để nhiều thiết bị có thể dễ dàng được thêm vào.