5. Система ввода-вывода

Система ввода-вывода - одна из компонент операционной системы, реализующая программный интерфейс для взаимодействия с минимальным набором устройств ввода-вывода и периферийных устройств компьютера, набор программ управления основными функциями и устройствами компьютера.

5.1. Основные концепции системы ввода–вывода

Управление вводом-выводом одна из важнейших функций операционной системы состоит в управлении всеми устройствами ввода-вывода компьютера. Операционная система должна давать этим устройствам команды, перехватывать прерывания и обрабатывать ошибки. Она должна также предоставить простой и удобный интерфейс между устройствами и остальной частью системы. Интерфейс, насколько это возможно, должен быть одинаковым для всех устройств (он не должен зависеть от применяемого оборудования). Программное обеспечение ввода-вывода составляет существенную часть операционной системы.

Ввод-вывод разделяется на:

- аппаратную составляющую,

- программную составляющую.

5.1.1. Аппаратная составляющая ввода-вывода

Устройства ввода-вывода можно разделить на две категории: блочные и символьные.

Блочными называются устройства, хранящие информацию в виде адресуемых блоков фиксированного размера.

Символьное устройство принимает или предоставляет поток символов без какой-либо блочной структуры. Символьное устройство не является адресуемым и не выполняет операцию поиска.

5.1.1.1. Контроллеры

Устройства ввода вывода в большинстве своем состоят из механических и электронных устройств. Электронный компонент это и есть контроллер устройства или иначе адаптер, а механический компонент это само устройство схема показана на (рис. 5.1.).

Рис. 5.1.

Работа контроллера очень низкоуровневая и заключается в преобразовании последовательного потока битов в блок байтов и в коррекции ошибок, если это необходимо. Обычно блок байтов собирается бит за битом в буфере контроллера. Затем проверяется контрольная сумма блока, и если она совпадает с указанной в заголовке сектора, блок полагается считанным без ошибок, после чего он копируется в оперативную память.

Контроллер монитора (видеоконтроллер) также работает как последовательное побитовое устройство на таком же низком уровне. Он считывает из памяти байты, содержащие символы, которые следует отобразить, и формирует сигналы, используемые для модуляции луча электронной трубки, заставляющие ее выводить изображение на экран. Кроме того, видеоконтроллер формирует сигналы, управляющие горизонтальным и вертикальным перемещениями электронного луча. На жидкокристаллическом экране эти сигналы указывают на отдельные пикселы и задают их яркость, имитируя электронный луч. В действительности же операционная система всего-навсего инициализирует контроллер, задавая небольшое число параметров, таких как количество символов или пикселов в строке и число строк на экране, а основную работу по управлению разверткой берет на себя контроллер.

Современные контролеры становятся очень сложными, особенно дисковые контроллеры.