Ввід-вивід із прямим доступом до пам'яті (dma)

Як ми вже відзначали раніше, при традиційній організації вводу-виводу контролер пристрою використає власну буферну пам'ять, що приводить до необхідності подвійного пересилання даних – спочатку процесор пересилає дані в буфер, створений ОС, потім ОС пересилає дані в буфер пристрою. Ввід-вивід із прямим доступом до пам'яті (Direct Memory Access – DMA) - більше ефективна схема організації вводу-виводу, заснована на використанні фрагмента основної пам'яті як буфера пристрою для виконання вводу-виводу. Схема використовується з метою уникнути програмувального вводу-виводу для більших пересилань даних. Схема вимагає спеціальних пристроїв - DMA-контролера - у цей час такі контролери здобувають усе більше широке поширення. DMA дозволяє уникнути участі процесора в пересиланнях більших обсягів даних безпосередньо між пристроєм вводу-виводу й пам'яттю.

При проектуванні й реалізації програмного інтерфейсу (API) вводу-виводу використаються принципи рівнів абстракції.

Модулі операційної системи, що реалізують системні виклики для вводу-виводу, інкапсулюють поводження конкретних пристроїв вводу-виводу й забезпечують більше абстрактний інтерфейс.

Більше низький рівень, рівень драйверів пристроїв, приховує розходження між контролерами вводу-виводу конкретних пристроїв від ядра ОС.

Пристрою вводу-виводу розрізняються по багатьом параметрам у силу їхньої специфіки, наприклад:

• Пристрій для роботи з потоками символів або із блоками;

• Пристрій послідовного або прямого доступу;

• Поділюване або спеціалізоване (монополізуючий) пристрій;

• Розходження по швидкості виконання операцій пристроями;

• Пристрій для читання/запису, або тільки для читання, або тільки для запису.

Класифікація пристроїв вводу-виводу по різних характеристиках й їхніх прикладах наведені в таблиці 3.

Таблиця 3. Характеристики пристроїв вводу-виводу
класифікація	варіанти	приклади
режим передачі даних	символьний блоковий	термінал диск
метод доступу	послідовний довільний	модем CD-ROM
метод передачі даних	синхронний асинхронний	стрічка клавіатура
можливість спільного доступу	монопольний загальний	стрічка клавіатура
швидкість пристрою	латентність час пошуку швидкість передачі затримка між операціями
направленнность вводу-виводу	тільки читання тільки запис читання-запис	CD-ROM графічний контролер диск

Блокові й символьні пристрої

Типовий приклад блокового пристрою – пристрій керування дисками. Воно виконує команди виду: read, write, seek (уважати, записати або знайти блок із заданим номером). Пристрій може виконувати чистий ввід-вивід або доступ до файлової системи. Є можливість доступу до файлу, відображуваному на згадку.

Типові приклади символьних пристроїв – клавіатура, миша, послідовні порти. Такі пристрої виконують команди виду: get, put (уважати або записати символ). Бібліотеки верхнього рівня в операційній системі для символьних пристроїв допускають порядкове редагування посимвольно уведеної інформації.