IOoperaatioihin

IO-operaatiot (Input/Output) ovat tietokonejärjestelmän toimintoja, joissa tieto siirretään laitteen ja muistista tai toisesta laitteesta toiseen. Ne kattavat muun muassa tiedostojen lukemisen ja kirjoittamisen, verkon yli tapahtuvat viestit, näytön ja tulostimen kaltaisten laitteiden vuorovaikutuksen sekä käyttäjärajapintojen syötteen ja tulosteen. IO-operaatiot ovat usein hitaita suhteessa pelkästään laskentaa suorittaviin tehtäviin, ja niiden suunnittelussa korostuvat sekä suorituskyky että oikeellisuus.

Suoritusmallit ja ohjelmointi. IO-operaatioiden käsittely voidaan luokitella synkroonisiksi tai asynkroonisiksi. Synkroninen I/O omistaa ohjelman odottamaan operaatioon valmistumista, kun taas asynkroonisessa I/O:ssa ohjelma voi jatkaa suoritustaan ja saada ilmoituksen tuloksesta myöhemmin. Blocking I/O pysäyttää ohjelman kunnes operaatio valmistuu, kun taas non-blocking vaihtoehdoissa kutsu joko palautuu välittömästi tai antaa tilan, jossa se voidaan suorittaa myöhemmin. Monimutkaisemmissa ympäristöissä käytetään I/O-tilanteen hallintaan käsitteleviä malleja kuten event loopit, epoll/keskittymineventit Linuxissa sekä IOCP:ta Windowsissa.

Järjestelmän taso. Käyttöjärjestelmä hallinnoi IO-operaatioita laiteajureiden kautta, ja käyttää keskeytyksiä sekä Direct Memory Access -DMAa tiedonsiirroissa. Välimuistit ja puskurointi voivat pienentää latenssia ja kasvattaa läpäisyä. I/O-suorituskyvyn suunnittelussa huomioidaan kerta- ja jatkuvasyötön, satunnaisen pääsyn sekä verkko- tai levyjärjestelmän kuormitus.

Esimerkit. Tiedoston luku tai kirjoitus, verkkopyyntöjen lähettäminen, näytölle kirjoittaminen sekä tulostimen kautta tulostaminen ovat yleisiä IO-operaatioita. Haasteina ovat latenssi, läpäisy ja mahdolliset virheet sekä oikeudet.

Yhteenveto. IO-operaatiot ovat keskeinen osa järjestelmän vuorovaikutusta ulkoisten laitteiden kanssa, ja niiden tehokas hallinta on olennaista sekä sovellusten suorituskyvylle että järjestelmän kokonaisuudelle.

---