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)

 

Приложения

Многоуровневая организация подсистемы ввода-вывода.

 

Системные вызовы

Библиотечные ф-ции

Программные стредства обращения

к подсистеме ввода-вывода

 

Обработка системных вызовов

Система буферизации данных

Подсистема ввода-вывода Ос

 

 

 

Для реализации указанных принципов ПО ввода – вывода делится на 4 слоя:

1. Обработка прерываний

2. Драйверы устройств

3. Независимый от устройств слой ОС

4. Пользовательский слой ПО

Библиотечные функции и системные вызовы ОС могут быть расширены при установке стороннего ПО.

 

Способы выполнения операций ввода вывода

1. 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.

2. 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.

3. Прямой доступ к памяти