СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГУМАНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Кафедра АСОИУ

Курс лекций по дисциплине "операционные системы"

Лекция №11 «Система ввода-вывода»

Ставpополь 2007 год.

Учебные вопросы лекции

1. Компоненты системы ввода-вывода

2. Обработка ввода-вывода

Содержание лекции

Как отметил в книге "Fundamentals of Operating Systems" Листер: "По традиции, ввод—вывод считается одной из самых сложных областей проектирования ОС, в которой сложно применить общий подход и где изобилуют частные методы."' В действительности источником сложности является огромное число устройств ввода-вывода невероятно разнообразной природы, которые должна поддержи­вать ОС. Перед проектировщиком системы ввода-вывода встает непростая зада­ча — создать виртуальный интерфейс устройств ввода-вывода, позволяющий программистам просто считывать или сохранять данные, не обращая внимание на специфику устройства.

Система ввода-вывода, способная объединить в одной модели широкий набор устройств, должна быть универсальной. Она должна учитывать потребно­сти существующих устройств, от простой мыши до клавиатур, принтеров, гра­фических дисплеев, дисковых накопителей, компакт-дисков и даже сетей. Она должна также поддерживать будущие технологии хранения и ввода данных. Система ввода-вывода NT предоставляет унифицированный интерфейс высо­кого уровня для операций ввода-вывода на уровне исполнительной системы и изолирует прикладные программы от специфики физических устройств. Она также избавляет остальную часть ОС от деталей работы с устройствами и таким образом изолирует машинно-зависимый код и сокращает его объем.

Цели проекта системы ввода-вывода состояли в следующем:

• Предоставить поддержку нескольких устанавливаемых файловых сис­тем (installable file systems), включая FAT, высокопроизводительную файловую систему (HPFS), файловую систему компакт-дисков (CDFS) и файловую систему NT (NTFS) — новую, полностью восстанавливаемую файловую систему.

• Предоставить сервисные возможности, упрощающие разработку драйверов устройств и в то же время пригодные для многопроцессор­ной системы.

• Позволить администратору динамически добавлять к системе и удалять из нее драйверы устройств.

• Сделать обработку запросов на ввод-вывод быстрой и в то же время обес­печить возможность написания драйверов на языке высокого уровня.

• Предоставить средства проекционного файлового ввода-вывода для загрузки исполняемых программ, кэширования файлов и использова­ния в приложениях.

Кроме этих специальных целей, подсистема ввода-вывода должна соот­ветствовать и требованиям к ОС в целом. Например, она должна быть перено­симой; должна защищать свои совместно используемые ресурсы с помощью объектов; предоставлять средства поддержки интерфейсов ввода-вывода Win32, OS/2 и POSIX, а также корректно работать в многопроцессорной среде.

В начале этой лекции мы рассмотрим структуру и особенности построе­ния системы ввода-вывода, после чего опишем обработку запросов ввода-вывода по мере их прохождения в системе. В заключение рассматривается по­слойная модель, используемая при создании драйверов.