EingabeAusgabesysteme

EingabeAusgabesysteme, oft auch als E/A-Systeme oder E/A-Subsysteme bezeichnet, beschreibt in der Informatik die Gesamtheit der Mechanismen, die der Kommunikation eines Computers mit externen Geräten dienen. Zu den Eingabegeräten zählen Tastatur, Maus, Scanner und Sensoren, zu den Ausgabegeräten Monitor, Drucker, Lautsprecher sowie Aktoren. Das E/A-System sorgt dafür, dass Daten zwischen CPU, Arbeitsspeicher und Peripherie effizient übertragen werden.

Die Bausteine eines E/A-Systems umfassen I/O-Controller, I/O-Busse, Gerätetreiber, Puffer, Speicherzugriffscontroller und Schnittstellenprotokolle wie USB, SATA oder PCIe. Der Zugriff erfolgt in der Regel über Treiber des Betriebssystems, die die Hardware abstrahieren. Die Datenübertragung kann auf verschiedene Weisen erfolgen, etwa durch Programmed I/O, interrupt-gesteuertes I/O oder Direct Memory Access (DMA). Bei Speicherzugriffen können Systeme zwischen memory-mapped I/O und port-mapped I/O unterscheiden. Pufferung und Caching helfen, Unterschiede in Geschwindigkeit zwischen CPU und Peripherie auszugleichen.

Das Betriebssystem verwaltet das E/A-System über Treiber, I/O-Planung und Dateisystem-Schnittstellen. Durch Techniken wie Spooling, asynchrone I/O und DMA-unterstützte Transfers lässt sich der Durchsatz erhöhen und Latenz reduzieren. In Desktop- und Serversystemen wird oft großer Wert auf niedrige Latenzen und hohen Durchsatz gelegt, während Embedded- und Echtzeitsysteme deterministische Reaktionszeiten erfordern. In größeren Systemen werden E/A-Subsysteme oft durch komplexe Kanäle, Controller und Storage-Architekturen realisiert.

Zusammenfassend bilden EingabeAusgabesysteme die zentrale Schnittstelle zwischen Prozessor und Peripherie und sind entscheidend für Funktionalität, Leistung und Zuverlässigkeit moderner Computersysteme.