2. Доступ к устройствам

В большинстве случаев программы не работают непосредственно с устройствами. Вместо этого для выполнения требуемых операций используются API-функции более высокого уровня, а обращения к устройствам выполняются системой по мере надобности. Например, файловые функции обращаются в конечном счете к дисковым устройствам, а функции GDI работают с монитором или с принтером, в зависимости от указанного контекста устройства.

В ряде случаев программист все же может предпочесть непосредственную работу с устройством. Чтобы получить доступ к устройству, программа должна открыть это устройство вызовом той же API-функции CreateFile, которая используется и для открытия файлов. В данном случае вместо имени файла следует указать имя драйвера открываемого устройства. Для дисковых устройств можно вместо имени драйвера указать имя самого устройства. Например, имя «\\.\C:» означает логический диск C, а имя «\\.\PHYSICALDRIVE0» – первый физический диск компьютера.

Открыв устройство, программа может либо читать или записывать данные, используя функции файлового ввода/вывода, либо выдавать команды управления устройством с помощью функции DeviceIoControl. С помощью этих команд можно, например, отформатировать диск и разбить его на разделы, загрузить или извлечь CD-ROM диск, изменить некоторые параметры работы модема и т.п..

10. Управление устройствами в unix

    1. Драйверы устройств в unix

Драйверы в ОС UNIX довольно точно соответствуют стандартной схеме драйвера, приведенной в п. 2.7. Тем не менее, ввиду существенных различий в работе с символьными и с блочными устройствами, в UNIX различаются два основных типа драйверов: символьные и блочные.

Для символьных устройств используются только символьные драйверы. Для каждого блочного устройства обычно имеется два разных драйвера: блочный и символьный. Блочный драйвер позволяет выполнять операции только с целым числом блоков, как и положено работать с блочными устройствами. Символьный драйвер блочного устройства является более высокоуровневой программой, которая имитирует выполнение операций чтения и записи произвольного количества байт, на самом деле используя обращения к блочному драйверу.

Помимо драйверов реальных физических устройств, система может включать драйверы «псевдоустройств». Примером может служить драйвер, обеспечивающий обращение программ к содержимому системной памяти.

При загрузке системы формируются две таблицы, для символьных и для блочных драйверов. Строки таблицы соответствуют конкретным драйверам, а столбцы – функциям, которые должен уметь выполнять драйвер, так что в ячейках таблицы содержатся адреса, по которым вызываются функции драйвера. Набор функций для символьных и для блочных драйверов слегка разнится, поэтому используются две разных таблицы.

К наиболее важным функциям драйвера относятся следующие.

0. Открытие устройства. Как минимум, при этом увеличивается счетчик текущих обращений к устройству, что позволяет ставить обращения в очередь, если устройство занято. Некоторые устройства при открытии могут выполнять еще какие-то начальные действия.

1. Закрытие устройства – операция, противоположная открытию.

2. Обработка прерывания – выполняет ввод или вывод очередной порции данных, когда устройство переходит в состояние готовности.

3. Опрос устройства – эта функция выполняется для тех устройств, которые не генерируют прерываний, или если при разработке драйвера почему-либо решено не использовать прерывания от устройств. Опрос выполняется не постоянно, а с некоторым периодом, по прерыванию от таймера.

4. Чтение данных с устройства.

5. Запись данных на устройство.

6. Вызов стратегии. Это способ выполнения операций ввода/вывода, характерный для блочных устройств. При этом запрос может быть поставлен в очередь. Запрос в ряде случаев может быть удовлетворен путем обращения к дисковому кэшу (см. п. 2.6.6), без выполнения чтения или записи на устройство.

7. Выполнение специальных функций. Набор этих функций зависит от конкретного устройства. Это может быть, например, опрос или установка текущего режима работы устройства, форматирование дорожек диска, перемотка ленты и т.п.