12. Организация операций ввода вывода
Обеспечение обмена информации между приложениями и внешними устройствами - одна из главных задач ОС.
Основные компоненты подсистемы ввода-вывода :
1) драйверы, управляющие внешними устройствами
2) файловая система.
Клиентами подсистемы ввода-вывода являются :
1)пользователь
2)приложение
3)некоторые компоненты ОС
Физическая организация ввода-вывода.
Устройства ввода – вывода делятся на 2 типа : блок-ориентированные и байт-ориентированные.
Байт –ориентируемые устройства не адресуемы, не поддерживают функцию поиска. Потребляют и генерируют последовательность байтов. Пример :мышь,сетевые адаптеры.
Блок-ориентированные устройства хранят информацию в блоках фиксированного размера, каждый из которых имеет свой собственный адрес. Самое распространенное блок-ориентированное устройство - диск.
Управление вводом-выводом.
Внешнее устройство состоит из механического компонента (собственно устройство) и электронного компонента (адаптер)
Контроллер устройств или адаптер.
Контроллер выполняет простые функции :
1)преобразует последовательность бит в блоки
2) контроль и исправление ошибок
Вовлечение ОС
Основная идея организации ПО ввода-вывода - разбиение его на уровни. Нижние уровни экранируют особенности аппаратуры от верхних. Верхние уровни ПО обеспечивают удобный интерфейс.
Ключевые принципы:
Независимость от устройств. Внешний вид ПО не зависит от типа носителя с которого он запускается.
Идея единообразного именования? Т.е для именования устройств единые правила.
Обработка ошибок – как можно ближе к аппаратуре.
Организация одновременного доступа (разделяемые и выделенные устройства)
М
Приложения
ногоуровневая организация подсистемы ввода-вывода.
Библиотечные ф-ции
Системные вызовы
Программные стредства обращения
к подсистеме ввода-вывода
Обработка системных вызовов
Система буферизации данных
Подсистема ввода-вывода Ос
Драйверы устройств
Обработка прерываний
Для реализации указанных принципов ПО ввода – вывода делится на 4 слоя:
Обработка прерываний
Драйверы устройств
Независимый от устройств слой ОС
Пользовательский слой ПО
Библиотечные функции и системные вызовы ОС могут быть расширены при установке стороннего ПО .
Способы выполнения операций ввода вывода
С помощью программируемого ввода-вывода, если процессору встречается команда, связываясь с вводом - выводом он выполняет ее, посылая команды контроллеру устройства. Устройство после выполнение действия устанавливает соответствующие биты в регистрах состояния ввода-вывода, не посылая никаких сигналов.
Ввод - вывод, управляемый прерываниями. Процессор посылает команды контроллеру ввода вывода и
Продолжает выполнять текущий процесс , если не нужно ожидать выполнение опер. ввода – вывода.
Иначе
Текущий процесс приостанавливается до получения сигнала прерывания о завершении ввода - вывода; Процессор переключается на другой процесс.
Прямой доступ к памяти