Физический уровень

Предназначен для сопряжения с физическими средствами соединения (совокупность физической среды, аппаратных и программных средств, обеспечивающие передачу сигналов между системами). В качестве физической среды широко используются металлы, кварц и оптическое стекло.

Физический уровень обеспечивает физический интерфейс с каналом передачи данных, а также описывает процедуру передачи сигналов в канал и получение их из канала

На этом уровне определяются электрические, механические и функциональные параметры для физической связи в системах. Физический уровень получает пакеты данных от вишележащего канального уровня и преобразует их в оптические или электрические сигналы. Оптические свойства среды передачи на физическом уровне включают в себя:

1. Тип кабелей и разъёмов

2. Разводку контактов в разъёмах

3. Схему кодирования сигналов

Функции канального уровня:

1. Установление и разъединение физических соединений

2. Передача сигналов в последовательном коде и приём

3. Прослушивание в нужных случаях каналов

4. Идентификация каналов

5. Оповещение о появлении неисправностей и отказов.

Тема 3.2. Драйверы, назначение, параметры и настройки

Драйвер устройств – это системные программы, которые под управлением ОС выполняют все операции с конкретным периферийным устройством. Драйвер является как бы посредником между ОС и устройством. Перед ним стоят одинаково важные но трудносовместимые задачи:

1. Обеспечение стандартного обращения к любому устройству, скрывая от остальных частей ОС специфические особенности отдельных устройств.

2. Добиться максимально эффективного использования всех функциональных возможностей и особенностей конкретных устройств

В большинстве ОС различаются как минимум два разных типа драйверов: символьных и блочных устройств.

Символьные устройства – это устройства, которые умеют передавать данные только последовательно байт за байтом. А блочные – это устройства, которые могут передавать блок байтов как единое целое. К символьным устройствам обычно относятся устройства ввода (клавиатура, принтеры). Для блочных устройств – магнитные накопители.

Обращаясь к драйверу ОС указывает функцию, которую требуется выполнить, список этих функций общий для драйверов различных устройств. При этом каждый драйвер может реализовать только те функции, которые имеют смысл для данного устройства. Наиболее общими являются функции чтения\записи данных, открытие\закрытие устройства

Для блочных устройств характерны форматирование, поиск сектора. А для символьных устройств – функция проверки очередного символа без его изъятия из входного потока.

Типичный драйвер устройства содержит как минимум 3 основных блока:

1. Заголовок драйвера

2. Блок стратегии

3. Блок прерываний

Заголовок содержит различную информацию о данном драйвере и об управляемом устройстве. Сюда может включаться имя и тип устройства. Заголовок содержит также адреса блока стратегии и блока прерывания.

В обязанность блока стратегии входит приём заявок на выполнение операций введения очереди заявок, а также запуск операций и их завершение. Заявка на выполнение операции представляет собой стандартную запись, формируемую системой перед обращением к драйверу.

Блок прерываний. Система вызывает этот блок, когда получает сигнал прерывания от устройства, обслуживаемое драйвером.

Драйверы могут работать с периферийными устройствами 3-мя основными способами:

1. По опросу готовности

   1. Запрещает прерывания от устройства

   2. Переходит в состояние ожидания

   3. Циклически проверяет завершённость операции

   4. Дождавшись завершения операции, проверяет отсутствие ошибки при её выполнении. Разрешает прерывания и возвращает управление прерванному процессу. Такой способ используется в однопрограммных и однопользовательских ОС Достоинства – простота, недостаток – синхронный ввод-вывод.

2. По прерываниям

   1. Инициализируется операция ввода-вывода

   2. Возвращает управление для выполнения других действий, до момента прерываний

   3. При прерывании происходит переход на программу обработки

   4. Проверяется отсутствие ошибки вывода, и после завершения обработки осуществляется возврат к прерванной программе

3. По прямому доступу к памяти

   1. Запускается канальная программа процессора «запустить канал», которая содержит адрес канала и периферийного устройства

   2. Канал выполняет свою программу, которая заканчивается нормально, либо с ошибкой, либо по команде остановить канал

   3. В любой момент процессор может проверить состояние канала командой «тестировать канал»