Чипсет (микропрцессорный комплект)  есть открытый (в смысле дополняемости) комплект интегральных схем, выполняющий роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ввода-вывода и других, используя различные порты и шины как внутри компьютера, так и вне его.
Для передачи данных из одного места в другое используются шины: по шине данных перемещаются (копируются) данные, адресная шина предназначена для адреса, куда данные перемещаются, и шина команд определяет команды обработки данных. Последовательность, в которой передаются по шине электрические сигналы (или протокол) определяют технические условия, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами. При подключении к одной шине нескольких устройств встаёт задача арбитража шины, т. е. в каком порядке шина предоставляется различным устройствам. Арбитража может быть централизованным (имеется центральная аппарурная система арбитража) или децентрализованным (устройства сами решают между собой, какое из них когда получает доступ к шине).            

Основной шиной соединения компонентов вычислительной системы в настоящее время является шинный интерфейс  PCI Express или PCIe. PCIe шина пришла на смену шине PCI. Отлчительной особенностью шины PCIe является применение последовательного протокола передачи данных (при этом используется пара проводов: один для записи, другой для считывания), который позволил достигнуть весьма высоких показателей производительности. Используется «точки - точка» топология соединения, т. е. непосредственное соединение устройств. При этом для соединения двух устройств можно использовать несколько пар проводов. Существуют различные варианты  PCIe, которые различаются количеством соединений. Так низкоскоростные устройства (такие, как модемы или сетевые карты) могут использоваь ординарные шины PCIe x1. Современные видеокарты обычно используют PCIe x16 шину. Следует отметить, что для PCIe гораздо проще (в отличие от PCI) решатся задача арбитража, поскольку соединения между парами устройств логически  разделены . PCIe  поддерживает самые современные технологии («горячее» соединение, энергитически экономные режимы, QoS (Quality of Service) и т. д.). Показатели производительности различных версий PCIe приведены вследующей таблице:

 

 

PCIe архитектура	Скорость обмена данными по одному каналу в одном направлении	Суммарная скорость обмена данными   x16
PCIe 1.x	~250MB/s	~8GB/s
PCIe 2.x	~500MB/s	~16GB/s
PCIe 3.0	~1GB/s	~32GB/s

 

Для сравнения 32-битная 33MHz PCI шина имеет скорость обмена данными 133MB/s, что почти в 2 раза меньше скорости обмена в одном направлении и, в дополнение к этому, PCIe двунаправленная.

Дополнительную информацию по PCI ja PCIe спецификации и архетектуре можно найти по адресу: http://www.pcisig.com/news_room/faqs/

SATA (Serial Advanced Technology Attachment) - последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA).  Преимуществом SATA перед PATA является высокая скорость обмена данными (до 6 Gbps), лучшая помехоустойчивость, возможность отключать и подключать устройсва в «горячем режиме» (не выключая компьютер), дешёвый кабель. Последняя версия SATA 3.0 даёт скорость до 6 Gbps.

Для подключения периферийных устройств на корпус компьютера выведены порты.

 

Рисунок 1‑11. Порты компьютера на задней панели (Источник: руководство по инсталляции материнской платы Intel DQ57TM)

Различными портами, которые можно найти в современных компьютерх, являются:

• USB (Universal Serial Bus). Поддерживает возможность отключать и подключать устройсва в «горячем режиме» (не выключая компьютер). По топологии «звезда» он позволяет подключать до 127 устройств через разделитель. Скорость обмена данными у USB устройств постоянно увеличивается (USB 1.1 - 12 Mbps, USB 2.0 - 480Mbps, USB 3.0 - 4.8Gbps). Последняя USB 3.0 версия имеет в дизайне гнёзд дополнительные контакты, что даёт дополнительную производительность, а также поддерживает возможность соединения с более старыми устройствами. Дополнительная информация: http://www.usb.org/
• Разъём Firewire или IEEE 1394 создан фирмой Apple с поддержкой до 63 соединением «в горячем режиме» устройств. Раззличные версиями стандарта являются 1394a со скоростью 400 Mbps и 1394b 800 Mbps
• eSATA (external Serial Advanced Technology Attachment) - внешний SATA разъём для подсоединения жёсткого диска. Как правило, требуется дополнительный источник питания.
• Звуковые порты (аналоговые и цифровые) предназначенные для использования микрофона и подсоединения наушников.
• Порты для монитора:

-   DVI-I - предназначен для подсоединения как аналогово, так и цифрового монитора

-   DVI-D - предназначен для подсоединения только цифрового монитора

-   VGA - предназначен для подсоединения только аналогово монитора

-   DisplayPort - предназначен для подсоединения цифрового монитора или бытого электронного устройства

-   HDMI (High Definition Media Interface) - дает возможность присоединить компьютер напрямую с телевизором и записывать как цифровое видео, так и звук в цифровом формате  SP/DIF (Sony-Philips Digital Interface)

• Сетевой порт RJ-45
• Последовательный порт или RS-232 используется для обмена данными с устаревшими устройствами. Был наиболее используемым портом до появления USB. Как правило, этого разъёма нет по умолчанию на корпусе современных компьютеров, но он интегрирован в чипсет и имеется возможность его вывода на корпус.
• Параллельный порт - порт для параллельного обмена информацией с компьютером. Ранее использовался для соединения с принтером. Сейчас практически не используется в силу гораздо меньшей эффективности по сравнению с современными интерфейсами (например, USB).

Обмен данными между процессором и другими устройствами может быть организован как прграммируемая ввод/вывод операция (Programmed I/O) через обработку прерываний (Interrupt Driven I/O), так и с помощью прямого доступа в память (DMA - Direct Memory Access):

• Программируемый обмен данными происходит полностью под управление процессора. Процессор передаёт контроллеру устройства определённый адрес для операции обмена данными, контролирует являются ли данные доступными и затем считывает данные. Если при выполнении операции обмена имеются задержки, то процессор приостанавливает работу в ожидании реакции устройства, и использование процессора становится неэффективным.
• В случае использования технологии обработки прерываний прцессор не должен ждать до оканчания операции передачи данных. После выдачи устройству команды на передачу данных процессор продолжает работу с другими процессами. В свою очередь устройство после передачи данных выдаёт процессору запрос на прерывание. Прцессор приостанавливает свою работу для выполнения процедуры обработки прерываний, которая определяет устройство выдавшее запрос на прерывание и считывает данные.
• Если данные считываются из памяти или записываются в память без участия центрального процессора, то говорят, что осуществляется прямой доступ к памяти ( DMA). В случае прямого доступа можно эффективно передавать большие блоки данных не нагружая процессор. Процессор делигирует операции передачи данных DMA контроллеру, передавая DMA модулю тип операции передачи данных, адрес устройства, адрес памяти куда надо данные копировать и их объём, возобнавляя затем выполнение приостоновленных процессов. Только после выполнения передачи всех данных блока DMA контроллер высылает процессору запрос на прерывание.

Устройства получают доступ к ресурсам через контроллеры, которым определены свои IRQ, I/O ja DMA адреса.

Обмен данными между процессором и периферийными устройствами выполняется синхронно или асинхронно. В случае синхронного обмена управляет обменом данных процессор и периферийное устройство работает синхронно с генератором тактов. Однако болшинство периферийных устройств работает автономно и не синхронизовано с тактовым генератором компьютера.