Vstup/výstup

Vstup/výstup (V/V, anglicky input/output, I/O) je ve výpočetní technice přenos dat mezi periferním zařízením nebo vnější pamětí a počítačem. Směr je pojmenován z hlediska počítače, takže vstup je přenos dat z vnějšího zařízení do počítače, výstup je přenos dat z počítače do vnějšího zařízení.

Zkratka V/V nebo I/O se často používá jako přívlastek ve spojeních V/V zařízení (vstupně-výstupní zařízení), V/V operace (vstupně-výstupní operace), V/V port (vstupně-výstupní port).

Vstupně-výstupní port je nízkoúrovňový prostředek pro vstup nebo výstup. Jedná se o adresu, ke které je přiřazen hardwarový registr vstupně-výstupního rozhraní nebo přímo vnějšího zařízení. Adresa buď může patřit do adresního prostoru paměti, pak mluvíme o paměťově mapovaných portech, nebo do odděleného adresního prostoru, pak se jedná o izolované porty.

Periferní zařízení lze rozdělit na vstupní, výstupní a vstupně-výstupní:

• vstupní zařízení je hardwarová komponenta, která umožňuje vstup dat do počítače (např. počítačová myš, klávesnice);
• výstupní zařízení umožňuje výstup dat z počítače (např. grafická karta),
• vstupně-výstupní zařízení umožňují jak vstup tak výstup, obvykle to jsou vnější paměti (např. diskové jednotky) nebo komunikační adaptéry (např. síťové karty).

Technická realizace

Periferní zařízení se připojuje k hardwarovému rozhraní, jehož součástí bývá zpravidla několik hardwarových registrů (přičemž rozhraní pro vstupní zařízení zpravidla obsahuje i výstupní hardwarové registry pro časování, synchronizaci, apod.; a obdobně výstupní zařízení obsahuje i vstupní hardwarové registry, například pro signalizaci připravenosti). Procesor komunikuje se vstupně/výstupními zařízeními prostřednictvím hardwarových registrů dostupných pomocí sběrnice. Registry mohou mít velikost jeden bajt, ale mohou být i podstatně větší. Registr může sloužit i jako vyrovnávací paměť (hardwarová cache, v angličtině nazývaná latch), protože v sobě udrží data do doby, než jsou přenesena do procesoru nebo operační paměti počítače, případně naopak zpracována samotným zařízením.

Hardwarové registry můžeme rozdělit na:

• izolované registry
  • jsou přístupné pomocí speciálních strojových instrukcí (zpravidla IN a OUT)
  • adresní prostory paměti a vstupně/výstupních zařízení jsou oddělené
• paměťově mapované registry
  • jsou adresovány jako paměť
  • jsou přístupné pomocí běžných strojových instrukcí pro čtení a zápis do paměti

U zařízení, která pracují vysokou rychlostí (v polovině 20. století stovky, v současnosti i miliardy bytů za sekundu) jako jsou diskové jednotky, síťové a grafické adaptéry, se používají i jiné nízkoúrovňové prostředky pro přenos dat, než jsou hardwarové registry – sdílená paměť (v případě zobrazovacích jednotek nazývaná obvykle framebuffer), přímý přístup do paměti nebo vstupně/výstupní (kanálové) procesory. Pro zajištění rychlé reakce se zpravidla používá mechanismus přerušení.

Softwarová podpora

Výrobce nebo dodavatel periferních zařízení obvykle k zařízení poskytuje ovladače zařízení, což jsou softwarové komponenty, které se začleňují do operačního systému a zpřístupňují zařízení pro operační systém a spuštěné programy (procesy). Svoje ovladače mají také hardwarová rozhraní. Pomocí ovladačů jsou obvykle implementovány i komunikační protokoly pro počítačové sítě. Složitější protokoly mohou být implementovány pomocí systémových procesů.

Operační systém předává data ze vstupních zařízení procesu (běžícímu programu), jemuž jsou určena, a naopak zajišťuje přenos výstupních dat procesu na výstupní zařízení, případně předává data mezi procesy.

Odkazy

Literatura

• SILBERSCHATZ, Avi; GALVIN, Peter Baer; GAGNE, Greg, 2009. Operating system concepts. 8. vyd. [s.l.]: John Wiley & Sons, Inc. Dostupné online. ISBN 978-0-470-12872-5. 
• TANNENBAUM, Andrew S., 2009. Modern Operating Systems. 3. vyd. [s.l.]: Prentice Hall. ISBN 0130313580. 
• GOLDWASSER, S.M., 1983. Computer Architecture For Interactive Display Of Segmented Imagery. In: Computer Architectures for Spatially Distributed Data. [s.l.]: Springer Science & Business Media, červen 1983. Dostupné online. ISBN 9783642821509. S. 75–94 (81).

Související články

• Vstupní zařízení
• Výstupní zařízení
• Standardní proudy – vstup a výstup procesů spuštěných v počítači
• Stránkovací algoritmy

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu vstup/výstup na Wikimedia Commons