Організація програмного забезпечення вводу \ виводу

Фізична організація пристроїв введення \ виведення

Пристрої введення \ виведення діляться на 2 типи:

1) Блок-орієнтовані

2) Байт-орієнтовані

(1) пристрої зберігають інформацію в блоках фіксованого розміру, кожний з яких має власну адресу. Найпоширеніший (1) пристрій – диск.

(2) пристрої не адресуючі і не дозволяють робити операцію пошуку, вони генерують або споживають послідовність байтів. Прикладами є термінали, рядкові принтери, мережні адаптери. Однак деякі зовнішні пристрої не відносяться до жодного класу, наприклад годинники, які з одного боку не адресуючі, а з іншого боку не породжують потік байтів. Цей пристрій видає тільки сигнал переривання в деякі моменти часу.

Зовнішній пристрій зазвичай складається з механічно-електронного компонента. Електронний компонент називається контролером пристрою, або адаптером. Механічний компонент представляє власне пристрій. Деякі контролери можуть управляти декількома пристроями, якщо інтерфейс між контролером і пристроєм стандартизований, то незалежні виробники можуть випускати сумісні як контролери, так і пристрої.

ОС має справу не з пристроями, а з контролерами, які як правило виконують прості функції. Наприклад, перетворює потік біт у блоки, що складаються з байт, і здійснює контроль виправлення помилок. Кожний контролер має кілька регістрів, які використовуються для взаємодії між центральним процесором. В деякий комп’ютерах, ці регістри є частиною фізичного адресного простору. У такий комп’ютерах не має спеціальних операцій вводу \ виводу. В інших комп’ютерах адреси регістрів введення \ виведення, називані часто портами, утворять власний адресний простір за рахунок введення спеціальних операцій введення \ виведення (наприклад, команд in i out у процесорах I86). ОС виконує введення \ виведення .записуючи команди регістри в контролер, наприклад контролер гнучкого диску IBM PC приймає 15 команд.

Коли команда прийнята, процесор залишає контролер і займається іншою роботою. При завершенні команди ,контролер організує переривання для того, щоб передати керування процесором до ОС, яка повинна перевірити результати операцій. Процесор одержує результати і статус пристроїв, читаючи інформацію з регістрів контролера.

ЛЕКЦІЯ 10

Основна ідея програмного забезпечення вводу \ виводу полягає в розбитті його на рівні, причому нижні рівні забезпечують екранування особливостей апаратури від верхніх, а ті у свою чергу забезпечують зручний інтерфейс для користувачів. Ключовим принципом є незалежність від пристрою. Вид програми не повинен залежати від того, чи читає вона дані з гнучкого диску, або з жорсткого диску. Дуже близькою до ідеї незалежності від пристроїв є ідея однакового іменування, тобто для іменування пристроїв повинні бути прийняті єдині правила. Іншим правилом є обробка помилок. Якщо контролер виявляє помилку читання, то він повинен спробувати її скорегувати. Якщо це не вдається, то виправленням помилок повинен зайнятися драйвер пристрою. Багато помилок можуть зникати при повторних спробах виконання операції введення \ виведення. Наприклад, помилки викликані наявністю порошин на головках читання або на диску, і тільки якщо нижній рівень не може впоратися з помилкою, він повідомляє про помилку на верхній рівень.

Ще одне ключове питання – це використання блокуючих (синхронних) і неблокуючих (асинхронних) передач. Більшість операцій фізичного введення \ виведення виконується асинхронно. Процесор починає передачу і переходить на іншу роботу, поки не настає переривання. Користувальницькі програми набагато легше писати, якщо операції введення \ виведення є блокуючими. Після команди Write програма автоматично припиняється доти, поки дані не попадуть у буфер програми. ОС виконує операцію введення \ виведення асинхронно, але представляє її для користувальницьких команд у синхронній формі. Остання проблема полягає в тому, що одні пристрої є поділюваними, а інші – виділеними. Диски – це поділювані пристрої тому, що одночасний доступ декількох користувачів до диска не є проблемою. Принтери – виділені.

Наявність виділених пристроїв створює для ОС деякі проблеми. Для рішення проблем доцільно розділити ПЗ введення \ виведення на 4 рівні:

1) Обробка переривань

2) Драйвери пристроїв

3) Незалежний від пристроїв шар ОС

4) Користувальницький шар ПЗ

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Загальні положення.	\|	Незалежний від пристроїв шар ОС

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.