IOFähigkeiten

IO-Fähigkeiten, auch als I/O-Fähigkeiten bezeichnet, beschreiben die Fähigkeit eines Systems, Eingaben zu verarbeiten und Ausgaben zu erzeugen. Sie umfassen sowohl die Hardware-Schnittstellen und das Speicher- sowie Bus-Subsystem als auch das Software-I/O-Verhalten des Betriebssystems und der Treiber. Zentrale Komponenten sind USB, PCIe, SATA/NVMe und Netzwerkschnittstellen sowie die Speichermedien HDD/SSD und deren Anbindung.

Wichtige Größen zur Charakterisierung von IO-Fähigkeiten sind Bandbreite (Durchsatz in MB/s oder Gb/s), Latenz (Zeit bis zur ersten bzw. finalen Antwort) und IOPS (Input/Output Operations Per Second). Weitere Faktoren sind CPU-Overhead, Parallelität, Queueing-Strategien und Interrupt-Verarbeitung. Typische I/O-Modelle unterscheiden zwischen block- und character-I/O, asynchronen und synchronen Zugriffen sowie Memory-Mapped I/O und Direct Memory Access DMA.

Auf der Software-Seite umfasst das Betriebssystem-I/O-Sub-System, Treiber, I/O-Scheduler, Cache- und Buffersysteme sowie Mechanismen zur Virtualisierung wie I/O-Virtualisierung und virtio. Effektive IO-Fähigkeiten erfordern oft optimierte Pufferung, DMA-Nutzung, Interrupt-Coalescing und gegebenenfalls mehrere CPU-Kerne oder Multi-Queue-Strukturen bei NVMe.

Anwendungsbereiche reichen von Desktop-Systemen über Server bis hin zu eingebetteten Systemen und Cloud-Infrastrukturen. In sicherheitskritischen Umgebungen sind IOMMU-DMA-Schutz und Zugriffskontrollen wichtige Schutzmechanismen.

Standards und Referenzen umfassen PCI-SIG, USB-IF, SATA/NVMe, Ethernet sowie Benchmark-Tools wie fio, iozone und hdparm, mit deren Hilfe IO-Leistung gemessen und verglichen wird.