IOyhteyttä

IOyhteyttä eli I/O-yhteyttä tarkoitetaan järjestelmän ja sen ulkoisten laitteiden välistä tiedonsiirtoyhteyttä. Se kattaa sekä fyysiset liitännät että ohjelmalliset rajapinnat, joiden kautta data siirtyy ja signaalit välittyvät. I/O-yhteydet mahdollistavat tiedonsiirron laitteiden ja järjestelmän välillä sekä koteloinnin että verkon kautta.

Laitteistossa I/O-yhteyden toteuttavat erilaiset liitännät ja bussit, kuten USB, Ethernet, HDMI, SATA sekä PCIe, I2C ja SPI. Näiden kautta laitteet voivat siirtää dataa sekä vastaanottaa ohjaussignaaleja. Keskuksena toimii I/O-ohjain ja väylä, joiden avulla osoitetaan muistiväylät, muistia käytetään siirtojen koordinointiin ja tarvittaessa DMA (Direct Memory Access) mahdollistaa siirrot ilman jokaisen operaation käsittelyä prosessorin toimesta.

Ohjaus ja hallinta tapahtuvat ohjelmallisesti käyttöjärjestelmän I/O-subjärjestelmän, laiteajurien ja järjestelmäkutsujen kautta. Laitteistojen ja ohjelmiston välinen kommunikaatio voi olla synkronista tai asynkronista, sekä esto- että ei-esto-tilainen. Yleisimmät I/O-operatiot ovat luku (read) ja kirjoitus (write), mutta I/O kattaa myös tapahtumien odottamisen, tiedonsiirron asetusten hallinnan ja virheenkäsittelyn.

Suorituskykyyn vaikuttavat sekä laitteisto että ohjelmistotaso. Keskeisiä mittareita ovat läpäisy (throughput) ja latenssi sekä viiveeseen vaikuttavat pullonkaulat, keskeytykset, välimuistit ja välineiden välinen yhteydenhallinta. Eri I/O-mallit, kuten synkroninen versus asynkroninen sekä blocking versus non-blocking, voivat vaikuttaa sovellusten suorituskykyyn ja vastentaivutukseen.

Sovelluskonteksteja ovat esimerkiksi palvelimet ja tallennusjärjestelmät, multimediatoteutukset sekä antureiden ja ohjausjärjestelmien välinen tiedonsiirto. Hyvä I/O-arkkitehtuuri minimoi pullonkaulat, hyödyntää DMAa ja tehokkaita välimuisteja sekä tukee asynkroonia suurten tiedonsiirtotarpeiden kohdalla.