通常，如果外部设备要与存储器进行数据交换，则必须通过CPU执行输入输出指令以及存储器读写指令来完成的。一般而言，CPU管理外围设备的输入输出控制方式有5种：程序查询方式、中断方式、DMA方式（直接内存存取）、通道方式、外围处理机方式，前两种方式由软件实现，后三种方式由硬件实现。
一，程序实现
1. 程序查询方式
程序查询方式是要CPU不断使用指令检测方法来获取外设工作状态。CPU与外围设备的数据交换完全依赖于计算机的程序控制，在进行信息交换之前，CPU要设置传输参数，长度等，然后启动外设工作；外设则进行数据传输的准备工作，在外设准备数据时间里，CPU除了循环检测外设是否已准备好之外，不能处理其他业务，只能一直等待；直到外设完成数据准备工作，CPU才能开始进行信息交换。造成CPU的运行效率极低。
特点：
（1）CPU的操作和外围设备的操作能够完全同步，硬件结构也比较简单。
（2）造成CPU的运行效率极低。
在当前的实际应用中，除了单片机之外，已经很少使用程序查询方式了。
2. 中断方式
中断是主机在执行程序过程中，遇到突发事件而中断正在执行的程序，转而对突发事件进行处理，待处理完后继续原程序的执行。
严格来说，当一个中断发生时，外设发出“中断请求”，CPU暂停其现行程序，保护程序断点地址，把中断处理程序入口地址送入寄存器中进行了中断响应，转而执行中断处理程序，完成数据I/O工作，也就是中断处理；当中断处理完毕后，CPU又返回到原来的任务，并从暂停处继续执行程序。也就是把中断响应保存起来的断点地址重新送回指令指针寄存器，进行了中断返回操作。
特点：
（1）节省了CPU时间，是管理I/O操作的一个比较有效的方法。
（2）与程序查询方式相比，程序中断方式的硬件结构相对复杂一些，服务成本较大。
中断方式一般适用于随机出现的服务，并且一旦提出要求，应立即执行。
3. DMA方式
DMA方式就是直接存储器存取（Direct Memory Access）方式，是一种完全由硬件执行I/O交换的工作方式。
特点：
（1）DMA控制器从CPU完全接管对总线的控制权，数据交换不经过CPU而直接在主存和外围设备之间进行，以便高速传送数据。
（2）数据传送速度很高，传送速率仅受限于主存的访问时间。
（3）与程序中断方式相比，这种方式需要更多的硬件，适用于主存和高速外围设备之间大批量数据交换的场合。
二，硬件实现方式
1. 通道方式（IOP）
通道是一个具有特殊功能的处理器，又称为输入输出处理器（IOP），它分担了CPU的一部分功能，可以实现对外围设备的统一管理，完成外围设备与主存之间的数据传送。
特点：
（1）DMA方式的出现减轻了CPU对I/O操作的控制，使得CPU的效率显著提高，而通道的出现则进一步提高了CPU的效率。
（2）这种效率的提高是以增加更多的硬件为代价的。
2. 外围处理机方式（PPU）
外围处理机（PeripheralProcessor Unit，PPU）方式是通道方式的进一步发展。基本上独立于主机工作，它的结构更接近于一般的处理机，甚至就是微小型计算机。在一些系统中，设置了多台PPU，分别承担I/O控制、通信、维护诊断等任务，从某种意义上说，这种系统已经变成了分布式多机系统。
特点：
（1）外围处理机基本上独立于主机，使得计算机系统结构有了质的飞跃，由功能集中式发展为功能分散的分布式系统。
（2）能分析处理较复杂的工作。
综上所述，程序查询方式和程序中断方式适用于数据传输率比较低的外围设备，而DMA方式、通道方式和外围处理机方式则适用于数据传输率比较高的外围设备。