37. Основные компоненты подсистемы ввода-вывода.

Основные компоненты: драйверы, файловая система, система прерываний.

Устройства ввода-вывода по функциональному назначению принято делить на три основные группы:

1. Устройства, работающие с пользователем – обеспечивают связь пользователя с компьютером (принтеры, дисплей, клавиатура, манипуляторы и др.)

2. Устройства, работающие с компьютером – обеспечивают связь с электронным оборудованием (дисковые устройства, датчики, контроллеры, преобразователи и др.)

3. Коммуникации – обеспечивают связь с удаленными устройствами в сети (модемы, сетевые платы и др.)

38. Основные функции подсистемы ввода-вывода.

1. Организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.

2. Согласование скоростей обмена и кэширования данных

3. Разделение устройств и данных между процессами

4. Обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы

5. Поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера

6. Динамическая загрузка и выгрузка драйверов

7. Поддержка нескольких файловых систем

8. Поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.

39. Три основных метода организации параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора.

Для современных персональных ЭВМ операции ввода-вывода могут выполняться тремя способами:

1. С помощью программируемого ввода-вывода. В случае обработки процессором команды ввода-вывода он выполняет ее, посылая соответствующую команду контроллеру ввода-вывода. Контроллер выполняет требуемое действие, а процессор находится в режиме ожидания, периодически проверяя завершение операции ввода-вывода. ЦП непосредственно управляет операциями ввода-вывода, определяет состояние устройств ввода-вывода и осуществляет передачу данных. Основным недостатком этого метода является значительный по времени простой ЦП в ожидании.

2. Ввод-вывод, управляемый прерываниями. ЦП посылает необходимые команды контроллеру и продолжает выполнять текущий процесс, если нет необходимости в ожидании операции ввода-вывода. В противном случае текущий процесс приостанавливается до получения сигналов прерывания о завершении ввода-вывода, а процессор переключается на выполнение другого процесса. Наличие прерываний ЦП проверяет в конце каждого цикла команд. Данный метод достаточно эффективен т.к. исключает бесполезный простой ЦП. Но и здесь ввод-вывод потребляет значительное кол-во времени ЦП т.к. каждое слово, передаваемое из памяти в контроллер (или обратно) проходит через ЦП.

3. Прямой доступ к памяти (DMA - Direct Memory Access). В этом случае специальный модуль прямого доступа к памяти управляет обменом данными между основной памятью и контроллером. ЦП посылает запрос на передачу блока данных модулю DMA, а прерывание происходит только после передачи всего блока данных. DMA-контроллер имеет доступ к системной шине независимо от ЦП. Он содержит несколько регистров, доступных ЦП. Они задают, какой порт ввода-вывода должен быть использован, направление переноса данных, единицы переноса информации (байт, бит, слово…), а также число байтов, переносимых за одну операцию