مقدمه مفهومی درباره واژه زیرسیستم I/O یا ورود/خروج، یکی از اجزای حیاتی هر سیستم کامپیوتری است که مسئولیت مدیریت تمام ارتباطات بین پردازنده مرکزی و دستگاه های جانبی را بر عهده دارد. این زیرسیستم شامل کنترلرهای سخت افزاری، درایورهای نرم افزاری و پروتکل های ارتباطی می شود که هماهنگی لازم برای انتقال داده ها را فراهم می کنند. کاربرد در معماری کامپیوتر زیرسیستم I/O در تمام سطوح سیستم های کامپیوتری از سیستم های نهفته کوچک تا ابررایانه ها وجود دارد. این زیرسیستم مدیریت دستگاه هایی مانند دیسک ها، صفحه کلیدها، نمایشگرها، کارت های شبکه و سایر تجهیزات جانبی را ممکن می سازد. مثال های کاربردی کنترلر SATA که ارتباط با هارددیسک ها را مدیریت می کند، پورت USB که اتصال دستگاه های مختلف را فراهم می کند و درایور کارت گرافیک که پردازش خروجی تصویر را کنترل می کند، همگی بخشی از زیرسیستم I/O محسوب می شوند. نقش در عملکرد سیستم کارایی زیرسیستم I/O تأثیر مستقیمی بر عملکرد کلی سیستم دارد. تکنیک هایی مانند DMA (دسترسی مستقیم به حافظه)، بافرینگ و interrupt handling به بهینه سازی عملکرد این زیرسیستم کمک می کنند. در سیستم های مدرن، این زیرسیستم پیچیده تر شده و شامل چندین لایه انتزاعی است. تاریخچه و تکامل در کامپیوترهای اولیه، I/O به صورت مستقیم توسط CPU مدیریت می شد. با ظهور معماری های مدرن در دهه 1960، زیرسیستم های تخصصی I/O توسعه یافتند. امروزه با پیچیدگی روزافزون دستگاه های جانبی، این زیرسیستم ها به شدت پیشرفته شده اند. تفاوت با مفاهیم مشابه زیرسیستم I/O با گذرگاه سیستم (system bus) که فقط واسط فیزیکی است متفاوت است. همچنین با درایورهای دستگاه که فقط بخش نرم افزاری هستند فرق دارد. زیرسیستم I/O شامل هر دو جنبه سخت افزاری و نرم افزاری مدیریت I/O می شود. پیاده سازی در فناوری های مختلف در سیستم عامل های مدرن، زیرسیستم I/O شامل چندین لایه از درایورهای دستگاه تا سیستم فایل و رابط های کاربری است. در رایانش ابری، این زیرسیستم به صورت مجازی سازی شده ارائه می شود. در سیستم های نهفته، اغلب بهینه سازی شده و سبک وزن است. چالش ها هماهنگی بین سرعت بالای پردازنده و سرعت نسبتاً پایین دستگاه های I/O چالش اصلی است. همچنین مدیریت همزمانی درخواست های متعدد و حل مشکلات امنیتی مانند حمله های DMA از دیگر مشکلات این حوزه است. نتیجه گیری زیرسیستم I/O پل ارتباطی بین دنیای دیجیتال پردازنده و دنیای فیزیکی دستگاه های جانبی است. درک عمیق این زیرسیستم برای مهندسان سخت افزار، توسعه دهندگان سیستم عامل و معماران کامپیوتر ضروری است.
