Физические и виртуальные устройства Принципы управления устройствами
Каждая программа, согласно с областью данных, фактически, работает и получает данные и информацию и возвращает данные и информацию о состоянии устройств (УВВ). Этот процесс может быть использован для моделирования работы устройства наоборот. Самым большим достоинством трактовки устройства как процесса является создание виртуальных устройств. Виртуальные устройства находят применение:
Моделирование процесса управления устройством (для тестирования).
Спулинг - создание видимости параллельного разделения устройств ввода-вывода, которые можно использовать только последовательно.
Реализация спулинга широко используется для организации чтения и вывода. С каждым процессом и его виртуальным устройством связана некоторая область, которая содержит данные, подлежащие пересылке (буфер). При вводе эта область заполняется до инициализирования процесса путем чтения с реального устройства. При выводе эта область заполняется по мере того, как процесс выдает команды записи и освобождает эту область. Как правило, эти области находятся во внешней памяти и образуют очередь.
Управление вводом-выводом
Передача данных между ОП и другими устройствами характеризуется:
Скоростью передачи данных, которая ниже скорости ОП.
Большим временем поиска данных на устройстве, по сравнению с периферией.
Асинхронностью работы устройства и процессора.
Промежутками между записью на поверхность носителя.
Из-за этого чтение характеристик надо начинать задолго до того, как они будут использоваться. Получение данных и их вывод после выполнения вычислений осуществляется с помощью областей памяти, называемых буферами, обмен между которыми осуществляется одновременно с другими вычислениями ЦП. В современных ЭВМ буфер обычно располагается в ОП, а их использование называется буферизацией. Если каждая совокупность данных состоит из нескольких записей, то говорят, что система использует блокирование.
Действия по вводу-выводу
Буферизация: прочитать и записать.
Запись считывается во входной буфер;
Они обрабатывается в рабочей области;
записывается из выходного буфера.
Первоначально при буферизации используется один входной и один выходной буфер. После выдачи команды ЗАПИСАТЬ следующая запись переписывается из входного буфера в рабочую область, а для получения следующей записи выдается команда ПРОЧИТАТЬ. Реализация взаимного исключения может вызвать задержки из-за разных скоростей обработки данных операций ввода-вывода. Взаимное исключение без больших задержек легче реализовать, два входных и два выходных буфера (двойная буферизация). Пока заполняется один буфер, обрабатывается второй и когда в нем больше нет данных, они меняются местами.
Драйверы устройств
Основной особенностью драйверов устройств является управление работой устройства. Для своего типа устройства драйвера так же служат программой обработки прерывания. Число возможных прерываний широко варьируется для разных устройств. Подпрограмма обработки ошибок - большая часть драйвера. Функции, определяющие состояния устройств и планирования доступа к ним взаимосвязаны, следовательно драйвера устройства и контролер ввода-вывода тесно связаны друг с другом.