大家知道，微型计算机在完成控制任务的过程中，CPU经常要和外界被控制的对象、设备交换信息，有时要输入，有时要输出。因此，在计算机和被控对象之间需要一个接口电路，以便传递信息。CPU和外部设备（简称I／O设备之间的联系是靠输入程序（软件）和接口电路（硬件）来实现。
接口电路（简称接口）是把外部设备与微型计算机连接起来的桥梁和缓冲电路，也叫输入输出控制器。目前微型机的接口电路，一般都由一片大规模集成电路再配以若干种中小规模集成电路构成。根据应用不同，可分为专用接口和通用接口两种。专用接口是指为某类外设专门设计的控制芯片，它要和外设的种类甚至型号完全匹配才能使用。而通用接口和外设的配用范围比较广。初学者接触最多的Z80－CPU，与之适配的接口芯片就有两大类：（1）专用I/O芯片——主要有磁盘控制器、CRT控制器、键盘接口、键盘显示接口和数据编码接口等等。（2）通用I／O芯片：主要有并行I／O（PIO），串行I／O（SIO）以及计数／定时电路（CTC）等。
Z80－PIO并行输入输出接口电路（PARALLEL INPUT／OUTPUT）是一个与Z80CPU配套的器件，与其它接口不同，它具有两个独特的优点：（1）可以通过编程变更PIO的工作方式，从而能与各样的外部设备——如键盘、打印机、EPROM写入器等相接而不用其它外加电路；（2）外部设备与CPU之间的所有数据传送都是在中断控制下实现的，因为在传送数据时，计算机的工作必须暂时中断。
图1是Z80－PIO结构框图，它由CPU总线I／O接口，内部控制逻辑、中断控制逻辑、端口A的I／O逻辑，端口B的I／O逻辑等五部分组成。其中CPU总线接口允许PIO直接与Z80－CPU相接，而不需要外加逻辑电路。PIO芯片有两个独立的出入口（Port），一般称为口A和口B（Port A Port B）。每个口有8条引出线、即可以有8位数字并行出入。另有两条联络线（Handshaking）用来控制数据的传输。
PIO的每个端口可以根据需要选择下列四种不同的工作方式：（1）输出方式（方式0）；CPU通过执行一条输出指令（OUT），把数据送给端口；当外设从端口取走数据后，STB-引脚发出一个负脉冲，它的上升沿可使INT-引脚变低位，向OPU发出中断申请，另一方面使RDY变低位，一次数据输出过程就结束了。PIO通过STB-线和RDY线与外设进行联络，通常称这种联络过程为“握手”过程。（2）输入方式（方式1）：CPU通过执行一条输入指令（IN），即可取走端口中的数据，等RDY重新变高电位后即可进行下一个数据的送入。（3）双向方式（方式2）：双向数据传送方式适用于既有输入、又有输出的外设。但只有端口A能工作在这种方式。其输入输出过程与方式0和方式1基本相同，差别仅在于方式2的输出过程，只有在ASTB-为低电平时才允许数据送到端口A的总线上。（4）位控方式（方式3）：这种方式是供微机发出命令或接收状态信号用。在这种情况下，端口的各条线都可以用控制字设定哪几条是输入，哪几条是输出（这时两组联络线均不使用，两条RDY线均保持为低电平）。
通过上面的分析可知， PIO的A口可以工作在四种工作方式中的任何一种，而B口只可以工作在方式0、方式1和方式3。下面通过一个实例再介绍一下确定PIO端口工作方式的方法。
图2是Z80－PIO作为Z80－CPU和一个工业加工系统之间接口电路的连接图。因为需要监测的参量为8个，故只选用一个端口即可。假设我们选定端口B作为信息传送端口。分别把有关连线接向B\(_{0}\)7，其中该系统受监视的三个报警信号（PB\(_{0}\)压力、PB3温度，PB\(_{5}\)掉电）均是输入信息。生产过程中任何不正常的情况发生，都将通知CPU立即进行处理；其余五项是输出信息，是CPU用来控制加工系统的，即向外设发出控制命令。可见，PIO的B口应工作在方式3为宜。
PIO共有六种控制字，使用者应当清楚地掌握这六种控制字。在搞清了应被设置的各种控制字、并确定了B口的数据寄存器和控制寄存器地址后，才能写出置PIOB口为位控方式的初始化程序。（焦宝文）