1. Συσκευές και οδηγοί I/O:
* Συσκευές I/O: Αυτά είναι τα φυσικά συστατικά που επιτρέπουν στον υπολογιστή να αλληλεπιδρά με τον εξωτερικό κόσμο, όπως τα πληκτρολόγια, τα ποντίκια, τις οθόνες, τους σκληρούς δίσκους, τις κάρτες δικτύου κ.λπ.
* Οδηγοί I/O: Αυτά είναι προγράμματα λογισμικού που παρέχουν τις απαραίτητες οδηγίες για το λειτουργικό σύστημα να επικοινωνούν με συγκεκριμένες συσκευές I/O.
2. Διαχείριση I/O:
* υποσύστημα I/O: Αυτό είναι το μέρος του λειτουργικού συστήματος που διαχειρίζεται όλες τις λειτουργίες I/O. Είναι υπεύθυνο για εργασίες όπως:
* Αίτηση συσκευής χειρισμού από εφαρμογές.
* Κατανομή πόρων εισόδου/εξόδου (όπως buffer μνήμης).
* Προγραμματισμός λειτουργιών εισόδου/εξόδου.
* Παρακολούθηση της απόδοσης I/O.
* Χειρογράφοι διακοπής: Αυτές είναι ειδικές ρουτίνες που χειρίζονται τις διακοπές που παράγονται από συσκευές I/O. Οι διακόπτες σηματοδοτούν ότι μια συσκευή χρειάζεται προσοχή, όπως τα δεδομένα που είναι έτοιμα για μεταφορά ή ένα σφάλμα που συμβαίνει.
3. Τεχνικές I/O:
* Άμεση πρόσβαση μνήμης (DMA): Μια τεχνική όπου οι συσκευές I/O μπορούν να αποκτήσουν άμεση πρόσβαση στη μνήμη χωρίς να εμπλέκουν την CPU. Αυτό αυξάνει την αποτελεσματικότητα μειώνοντας τα γενικά έξοδα της CPU σε λειτουργίες I/O.
* buffering: Τα δεδομένα εισόδου/εξόδου αποθηκεύονται προσωρινά σε buffer μνήμης πριν υποβληθούν σε επεξεργασία από την CPU ή αποστέλλονται σε συσκευή I/O. Αυτό βοηθά στον συγχρονισμό των ταχύτητων μεταφοράς δεδομένων μεταξύ διαφορετικών εξαρτημάτων.
* Προσωρινή αποθήκευση: Τα δεδομένα I/O συχνά προσπέλτισαν αποθηκεύονται σε μνήμη προσωρινής μνήμης υψηλής ταχύτητας, βελτιώνοντας περαιτέρω την απόδοση μειώνοντας την ανάγκη πρόσβασης σε πιο αργές συσκευές αποθήκευσης.
4. Προγραμματισμός I/O:
* Πρώτος-Πρωταθοποιημένος (FCFS): Τα αιτήματα I/O υποβάλλονται σε επεξεργασία με τη σειρά που φθάνουν. Απλό, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε αναποτελεσματική χρήση συσκευών εάν ένα μακρύ αίτημα μπλοκάρει μικρότερα.
* Ο συντομότερος χρόνος αναζήτησης πρώτα (SSTF): Δίνει προτεραιότητα στα αιτήματα που απαιτούν το ελάχιστο χρόνο αναζήτησης σε έναν σκληρό δίσκο, τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας, αλλά μπορούν να οδηγήσουν σε λιμοκτονία για αιτήματα μακριά από την τρέχουσα θέση κεφαλής.
* Σάρωση: Το κεφάλι εισόδου/εξόδου κινείται προς μία κατεύθυνση, εξυπηρετώντας αιτήματα στην πορεία και στη συνέχεια αντιστρέφει την κατεύθυνση. Αυτό βοηθά στην ελαχιστοποίηση του χρόνου που ξοδεύει η μετακίνηση του κεφαλιού πέρα από το δίσκο.
Πώς αυτές οι έννοιες σχετίζονται με τον "έλεγχο της κυκλοφορίας":
* Το λειτουργικό σύστημα λειτουργεί σαν ελεγκτής κυκλοφορίας, διαχειρίζοντας τη ροή δεδομένων μεταξύ της CPU, της μνήμης και των διαφόρων συσκευών I/O.
* Δίνει προτεραιότητα στα αιτήματα, χειρίζεται διακόπτες και βελτιστοποιεί τη μεταφορά δεδομένων για να εξασφαλίσει αποτελεσματική και ομαλή λειτουργία.
Παράδειγμα:
Φανταστείτε έναν υπολογιστή με σκληρό δίσκο, μια κάρτα δικτύου και έναν εκτυπωτή. Όταν ανοίγετε ένα αρχείο στον υπολογιστή σας, το λειτουργικό σύστημα θα:
1. Ξεκινήστε ένα αίτημα στο πρόγραμμα οδήγησης σκληρού δίσκου για να διαβάσετε τα δεδομένα αρχείου.
2. Ο οδηγός θα χειριστεί το αίτημα και θα κατανείμει ένα buffer μνήμης.
3. Τα δεδομένα μεταφέρονται από το σκληρό δίσκο προς το buffer, ενδεχομένως χρησιμοποιώντας το DMA.
4. Το λειτουργικό σύστημα μπορεί στη συνέχεια να προγραμματίσει μια εργασία εκτύπωσης, στέλνοντας τα δεδομένα αρχείων στο πρόγραμμα οδήγησης του εκτυπωτή.
5. Ο οδηγός του εκτυπωτή χειρίζεται το αίτημα και στέλνει τα δεδομένα στον εκτυπωτή.
Πρόκειται για μια απλοποιημένη εικόνα, αλλά υπογραμμίζει τον τρόπο με τον οποίο το λειτουργικό σύστημα διαχειρίζεται την κυκλοφορία I/O μεταξύ διαφορετικών συσκευών και εφαρμογών.
Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι ο "ελεγκτής εισόδου/εξόδου κυκλοφορίας" δεν είναι επίσημος όρος στα λειτουργικά συστήματα. Είναι ένας τρόπος κατανόησης του τρόπου με τον οποίο τα διάφορα εξαρτήματα συνεργάζονται για να χειριστούν αποτελεσματικά τις λειτουργίες I/O.
Πνευματικά δικαιώματα © Γνώση Υπολογιστών Όλα τα δικαιώματα κατοχυρωμένα