IOrajapinnat

IO-rajapinnat (input/output-rajapinnat) ovat sekä laitteistoon että ohjelmistoon liittyviä mekanismeja, jotka mahdollistavat tiedon vaihdon tietokoneen tai järjestelmän ja ulkoisten laitteiden välillä. Ne sisältävät fyysiset liittimet ja kaapelit, signaalointimenetelmät, kommunikaatioprotokollat sekä ajurit, jotka tarjoavat ohjelmallisen pääsyn laitteisiin. IO-rajapinnat määrittelevät, miten data siirretään, miten laitteet osoitetaan ja miten aikaviiveet sekä virransyöttö hallitaan. Ne muodostavat järjestelmän sisäisen ja ulkoisten oheislaitteiden rajapinnan.

Yleisiä tyyppejä ovat sarjaportit kuten UART, SPI ja I2C; nopeat bussiliitännät kuten PCIe ja USB; tallennusrajapinnat kuten SATA ja NVMe; sekä verkkoliittymät kuten Ethernet. Näiden lisäksi näyttö- ja multimedia-rajapinnat kuten HDMI ja DisplayPort sekä MIPI-CSI/DSI. Sulautetuissa ja mikrokontrolleriympäristöissä monet IO-rajapinnat viittaavat yleisiin I/O-pinneihin (GPIO), joita voidaan konfiguroida tulo- tai lähtötilassa sekä laajentaa PWM-, ADC- tai DAC-ominaisuuksilla. Paralelliset vanhat bussit, kuten IDE tai perinteinen PCI, ovat suurimmaksi osaksi poistuneet uudempien teknologioiden tieltä, mutta voivat esiintyä vanhassa laitteistossa.

Suunnittelussa otetaan huomioon kaistanleveys, viiveet, sähköiset ominaisuudet (jännitteet, signaalitasot), signaalin eheyden varmistaminen, eristys ja virrankulutus sekä liitinten hallittavuus ja hot-plug -kyky. Yhteensopivuus ja leimaus saavutetaan standardien ja ajurien avulla, ja käyttöjärjestelmät tarjoavat abstraktiokerroksia, jotta sovellukset voivat käyttää laitteita API-rajapintojen kautta ilman suoraa laitteistokontrollia. Sulautetuissa järjestelmissä IO-rajapinnat ovat usein rajoitettuja koon, kustannusten ja reaaliaikaisuusvaatimusten vuoksi; yleiskäyttöisissä tietokoneissa ne painottuvat suorituskykyyn ja laajennettavuuteen.

Yleiset standardit ja turvallisuusmääräykset ohjaavat liittimiä, eristystä sekä impedansseja. IO-rajapinnat kehittyvät teknologian mukana siirtyen suurempaa kaistanleveyttä ja nopeita protokollia käyttävien verkko- ja tallennusratkaisujen suuntaan, samalla kun taaksepäin yhteensopivuus säilyy monissa ympäristöissä.