Программы обслуживания ввода-вывода

В состав процедур управления связью с периферийными устройствами входят программы-драйверы отдельных физических устройств и программы организации ввода и вывода для невзаимодействующих процессов. Драйверы устройств представляют собой стандартные программы пересылки данных между ядром ВС и адаптером конкретного периферийного устройства, учитывающие технические особенности как самого устройства так и используемого интерфейса. Ниже остановимся на одном из примеров организации ввода-вывода в мультипрограммных ВС.

2.2.1 Использование «колодцев» для буферизации ввода-вывода

Колодец — это буферная память, расположенная на диске, которая предназначена для сглаживания колебаний между запросами и получением данных. Рассмотрим подробнее работу выводного колодца (Рисунок 2.2.1). Он состоит из ряда секторов магнитной памяти, часть которых связана в цепочку свободных блоков, а остальные заняты документами различных процессов, требующих вывода на то или иное периферийное устройство. Под документом будем понимать тексты пользовательских программ, листинги, диагностические сообщения, результаты расчетов и т. п. Некоторые документы помечены как «законченные». Для незаконченных документов в оперативной памяти главный процесс ведет буфер размером в один блок с соответствующей ячейкой указателя заполненности буфера (семафор). Буфер с указателем и документ на диске заводятся управлением в ответ на экстракод процесса, требующий выделения устройства вывода. В заголовок создаваемого документа заносится имя пользовательского процесса и виртуальное (логическое) имя затребованного периферийного устройства. С этого момента процесс работает с неким «выделенным» ему устройством. На самом деле все команды вывода приводят к заполнению буфера и продвижению указателя. Как только указатель получает максимальное значение, управление организует перепись содержимого буфера на диск в один из секторов цепочки свободных блоков. Таким образом, пользовательские процессы практически никогда не простаивают в ожидании завершения вывода, т. к. свободные блоки имеются всегда. Ведь другая процедура главного процесса регулярно просматривает таблицу документов колодца и организует вывод на затребованное устройство законченных документов. Освободившиеся сектора включаются в цепочку свободных блоков.

Рисунок 2.2.1 – Буферизация с помощью выводного колодца

Вводной колодец организуется аналогично выводному. Весь вводной материал, предназначенный для каждой программы, вводится заранее и помещается в колодец. Когда процесс пытается захватить устройство ввода, управление привязывает его к соответствующему документу, уже находящемуся во вводном колодце.

Использование вводного и выводного колодцев дает следующие преимущества:

1) все периферийные устройства работают с полной скоростью, если у них есть работа;

2) легко организовать параллельную работу процессов, использующих, например, некоторое печатающее виртуальное устройство, которое на самом деле может быть единственным в ВС.

Дата добавления: 2014-01-11