IOjärjestelmän

IOjärjestelmän tarkoituksena on koordinoida ja hallita tietojen siirtoa laitteiden ja ohjelmien välillä sekä tarjota yhtenäinen, turvallinen ja tehokas tapa suorittaa syötteen ja tulosteen operaatioita. Se vastaa muun muassa siitä, miten käyttäjä- tai sovelluskoodi pääsee käsiksi laitteisiin, kuten levyihin, näytöihin, verkkovälineisiin ja USB-llaitteisiin, sekä miten data siirtyy muistista laitteisiin ja takaisin.

IOjärjestelmä koostuu sekä laitteistokohtaisista että ohjelmistolisäkerroksista. Laitteistopuolella ovat ohjaimet ja peruslaitteet sekä väylät, kuten PCIe tai USB, joiden kautta data liikkuu. Ohjelmistopuolella keskeisiä elementtejä ovat laiteajurit (device drivers), jotka tarjoavat laitteelle yhteisen rajapinnan, sekä korkeamman tason ohjaus- ja hallintakerrokset, kuten I/O-säiliöt ja hakemistorakenteet. Käyttöjärjestelmä tarjoaa myös tiedostojärjestelmäabstraktionin, esimerkiksi virtuaalisen tiedostojärjestelmän, joka määrittelee tavan, jolla sovellukset käsittelevät tiedostoja ja laitteita yhdenmukaisesti.

I/O-ketju alkaa sovelluksen järjestelmäkutsusta (kuten read tai write), siirtyy välimuistin ja väyläkerroksen kautta I/O-säätöön, ja lopulta laiteajuri ohjaa fyysisen laitteen toimintaa. Tapahtuman valmistuttua laite voi keskeyttää suorittajan tai tehdä DMA-siirron, jolloin keskusmuisti saa datan vastaan. I/O voi olla synkronista tai asynkronista; se voidaan optimoida latenssin ja läpimenon tasapainon sekä välimuistin käytön kautta. IOjärjestelmä on keskeinen pullonkaula monissa järjestelmissä ja sen suunnittelu vaikuttaa huomattavasti järjestelmän kokonaissuorituskykyyn. Esimerkkejä järjestelmistä ovat Linux, Windows ja macOS.