IOalijärjestelmät

IOalijärjestelmät ovat tietojärjestelmän osa-alue, joka vastaa tiedonsiirroista prosessorin ja ulkoisten laitteiden välillä. Ne kattavat sekä fyysisen laitteistoyhteyden että siihen liittyvän ohjelmiston, mukaan lukien ohjaimet, väylät, muistijärjestelyt sekä siirtoihin liittyvän hallinnan. IOalijärjestelmät mahdollistavat sekä tallennuslaitteiden, näytön, verkon että muiden lisälaitteiden toiminnan.

Keskeiset komponentit ovat laitteistopohjaiset liitännät ja ohjaimet, väylät sekä muistinhallinta. Laitteistot voivat toteuttaa tiedonsiirron joko muistibetain eli memory-mapped I/O:n kautta tai erillisen porttien kautta. Tiedonsiirron tehokkuutta parantavat Direct Memory Access - DMA -mekanismit sekä bussin hallinta, jossa laiteohjaimet voivat itse aloittaa siirtoja (bus mastering). Siirtojen hallintaan liittyy myös keskeytysjärjestelmä (interrupts) ja suorituskyvyn parantamiseksi käytetty I/O-säätely (IO scheduler) sekä välimuistit ja puskurointi.

Käytetyt standardit ja ratkaisut vaihtelevat laitelta toiselle. Esimerkkejä ovat PCIe-pohjaiset ohjaimet, SATA- ja NVMe-tallennusväylät sekä USB- ja Ethernet-rajapinnat. Nykyjärjestelmissä IOalijärjestelmät ovat usein monikerroksisia: laiteohjaimet vastaavat laitteiden erityistarpeista, kun taas käyttöjärjestelmän ylin taso tarjoilee applikaatioille yhteisiä I/O-palveluita sekä hallinnoi kuormitusta, varauksia ja virhetilanteita.

Suorituskykyyn vaikuttavat viive, läpikulkuaika, viiveen vakaus, väylän kaistanleveys ja ohjainten tehokkuus. Virtualisoinnissa IOalijärjestelmät voivat hyödyntää virtuaalisia ohjaimia ja jakoa useiden virtuaalikoneiden välillä, mikä vaatii huolellista tilankäyttöä ja ajoitusta. IOalijärjestelmät muodostavat keskeisen sillan prosessorin ja laitteistojen välillä, mahdollistaen järjestelmän yleisen toiminnan ja suorituskyvyn.