InputOutputOperationen

InputOutputOperationen bezeichnet die Gesamtheit der Vorgänge, bei denen Daten zwischen Rechnerkomponenten oder externen Systemen übertragen oder empfangen werden. Typische Beispiele sind Dateioperationen, Netzwerkommunikation sowie die Ansteuerung von Ein- und Ausgabegeräten wie Festplatten, Druckern oder Sensoren. Ziel ist es, Daten zuverlässig, zeitgerecht und konsistent zu bewegen.

Man unterscheidet verschiedene Erscheinungsformen: Synchrone (blockierende) I/O, bei der der aufrufende Prozess wartet, bis die Operation abgeschlossen ist; asynchrone (nicht blockierende) I/O, bei der die Operation im Hintergrund fortgeführt wird. Außerdem gibt es gepufferte bzw. ungepufferte I/O sowie direkte Ein-/Ausgabe gegenüber speicherbasierten oder speicherabbildeten Zugriffen.

Zur Umsetzung verwenden Betriebssysteme I/O-Sub-Systeme mit Systemaufrufen (z. B. POSIX open, read, write, close) und Interrupt-/Polling-Mechanismen. Höhere Abstraktionen bieten Programmiersprachen wie Streams oder Buffer-Objekte, die Eingaben und Ausgaben kapseln. Netzwerk-I/O nutzt Sockets, Datei-I/O nutzt Dateisystemtreiber, und Speicher-mapped I/O erlaubt direkten Zugriff auf Speicherseiten.

Leistung von InputOutputOperationen wird durch Latenz, Durchsatz und Verarbeitungskongestion bestimmt. Puffern, Cache-Verhalten, asynchrone Verarbeitung, Mehrfach-Threads oder -Prozesse und Kernel-Optimierungen beeinflussen die Effizienz. Engpässe entstehen oft bei langsamen Speichermedien, Netzwerkverbindungen oder Treiber-Implementierungen.

Abstraktionen wie Streams, Reader/Writer-Modelle oder I/O-Completion-Modelle helfen Entwicklern, plattformunabhängige oder asynchrone Muster zu verwenden. Fehlerbehandlung, Authentifizierung und Zugriffsrechte sind wesentliche Bestandteile, da InputOutputOperationen oft fehlschlagen oder Sicherheitslücken verursachen können.