47. Состав и характеристика программных средств СВВ. Методы организации файлов и методы доступа к файлам. Общая структура процедуры управления операциями ввода-вывода.
Программные средства управления вводом-выводом.
Блочно-ориентированный ввод-вывод – для устройств последовательного ввода-вывода, ленты Записе-ориентированный ввод-вывод – магнитные диски и устройства прямого доступа.
Подсистема управления данными обеспечивает работу с файлами:
-блочно-ориентированный ввод-вывод для файлов последовательного доступа;
-записе-ориентированный ввод-вывод для файлов прямого доступа.
Система управления устройствами обеспечивает распределение устройств содержит три подсистемы:
Диспетчеризация устройств между задачами. Подсистема буферизации загрузки и выгрузки данных
Набор драйверов для управления операциями ввода-вывода в конкретных ВУ.
Основные компоненты процедуры управления ввода-вывода общего вида
1.Подготовительная (инициализирующая) часть:
Формирование областей для хранения данных и создание указателей на эти области. Указания типа и логического номера внешнего устройства.
Задание режима передачи данных и направления передачи.
Этот этап обычно реализует процессор, который осуществляет подготовку.
2. Планирование, проверка готовности и запуск устройства. Выбор канала.
Выбор внешнего устройства.
Замена логических номеров на физические адреса. Проверка готовности для выполнения операции. Запуск устройства для работы.
3.Выполнение устройством операции ввода-вывода
Для реализации используются драйверы и программы управления данными
4. Завершение операцииввода-вывода; следовательно, освобождаются занимаемые области памяти и устройства, участвовавшие в операции.
104
48. Назначение и возможные способы реализации драйверов внешних устройств. Структура и реализация символьного драйвера.
Драйвер представляет собой специализированный программный модуль, управляющий внешним устройством. Драйверы обеспечивают единый интерфейс для доступа к различным устройствам, тем самым устраняя зависимость пользовательских программ и ядра ОС от особенностей аппаратуры.
Возможны четыре варианта написания драйвера:
1.Непосредственно написание драйвера на уровне битов портов ввода-вывода и включение его в собственную программу; используется в случае редко используемых драйверов и специализированных машин (малоперспективно).
2.Подключение драйвера в оверлейном режиме (сокращение занимаемой области памяти).
3.Написание драйвера как резидентного обработчика прерываний. Достоинство: доступен всем программам. Недостаток: как правило, доступен только из ассемблера.
4.Создание устанавливаемого в операционной системе драйвера, который включается в файл конфигурации config.sys с помощью команды типа device = path\my_driver
Хорош тем, что драйвер полностью поддерживается средствами операционной системы.
Соответственно к нему применимы команды операционной системы вида: copy a:\ my_driver c:\drv
Во-вторых, с ним можно работать из языков высокого уровня с помощью операций работы с файлами.
Устанавливаемые драйверы бывают двух типов: блочные и символьные.
Первые используют файловую организацию и передачу данных блоками (обычно применяются для работы с дисковыми накопителями, они сложные). Вторые используют посимвольную передачу данных (она проще) и применимы к любым внешним устройствам.
Символьный драйвер состоит из следующих элементов:
1.Заголовок драйвера – содержит имя устройства и смещение адресов для вызова процедуры стратегии и обработчика прерываний
2.Процедура стратегии. Задача – сохранение дальнего адреса на буфер запроса. Один раз при инициализации системы.
3.Буфер запроса – основная часть драйвера, реализующая взаимодействие между драйвером
иприкладной программой. Основными полями являются код ВУ, код команды ввода-вывода и статус выполнения операции. Буфер запроса, получая необходимую, команду передает ее в:
4.Обработчик прерываний, который является таблично-управляемой процедурой функций ввода-вывода.
105
Драйвер обычно записывается как самостоятельный модуль, но без PSP, поэтому не может запускаться самостоятельно.
1. Атрибуты: |
15 бит : |
1- символьный драйвер |
|||
|
|
0 |
– блочный драйвер |
||
14 |
бит : поддержка IOCTL |
|
|||
13 |
бит : формат блоков: 1 |
– IBM, 0 – любой другой |
|||
……… |
|
|
|
|
|
|
3 бит : |
1 – часы, 0 |
– не часы |
||
2 бит : |
1 |
– null, 0 – не null |
|||
1 бит : |
1 |
– STDOUT (стандарт вывода), 0 - STDIN (стандарт ввода) |
|||
2. Процедура стратегии.
Процедура стратегии выполняются только один раз на этапе загрузки и служит для запоминания длинного указателя на буфер запроса, создаваемый для драйвера самой операционной системой.
DEV_STRAT:
mov cs:SEG_PQBF, es mov cs:OFF_PQBF, es
ret
SEG_PQBF DW ?
OFF_PQBF DW ?
3. Буфер запроса.
106
Структура данных, через которые прикладная программа связывается с драйвером (прикладная программа задает вид операции ввода-вывода и место расположения данных, а драйвер возвращает ей свой статус (все идет через буфер запроса)).
Буфер состоит их стандартной части 13 байт, называемой заголовок и последующей части, называемой данные, содержащей различную информацию в зависимости от вида драйвера и исполнительной операции ввода-вывода.
Заголовок запроса.
+0 : длина буфера запроса
+1 : код внешнего устройства
+2 : код команды ввода-вывода
+3 : статус
+5 : резерв
+13d : данные
4. Обработчик прерывания.
Это только процедура, которая таблично вызывает функцию, реализующую команду вводавывода; она завершается командой RET и выдачей статуса.
Код обработчика прерываний
dev_intpr: |
push A |
|
|
mov ax, SEG_PQBF |
; |
||
mov es, ax |
|
; |
|
mov bx, OFF_PQBF |
; |
||
mov al, es:[bx+2] |
; |
||
shl al, 1 |
|
; |
|
xor ah, ah |
|
; Подготовка и загрузка |
|
lea di, FUN_TAB |
; смещения функции |
||
add di, ax |
|
; в таблицу функции |
|
jmp word ptr[DI] |
; |
|
|
FUN_TAB LABEL WORD;
DW INITIALIZE
DW CHECK_MEDIA
. . . . . . .
DW INPUT_DATA
107
Тринадцать |
|
. . . . . . . |
функций |
|
DW OUPUT_DATA |
|
|
. . . . . . . |
|
|
DW OUTPUT_STATUS |
|
|
. . . . . . . |
|
|
DW IOCTL_OUT |
Определенная функция находится в определенной строке таблицы. Предположим что драйвер поддерживает только две функции init и out, тогда: CHECK_MEDIA:
. . . . . .
INPUT_DATA:
. . . . . .
IOCTL_OUT:
or es.word ptr[bx]+3, 8103h JMP QUIT
INITIALIZE: lea ax, E_O_P
mov es, word ptr[bx]+14, ax mov es, word ptr[bx]+16, cs JMP QUIT
OUTPUT_DATA
QUIT:
OR es:word ptr[bx]+3, 100h
POPA
RET
В поле статус, бит 15 – ошибка
9 – драйвер занят
8 – функция завершена с 0 – 7 – код ошибки
Пример: 8103h означает 8 – ошибка , 1 – операция завершена, 03 – неизвестная ошибка. После разработки драйвера нужно вставить его в config.sys
Надо учесть, что драйвер не прощает ошибок. Так как он скрыт от пользователя, поэтому нельзя пользоваться отладчиком.
108