1 / 51

Input/Output

Input/Output. 5.1 Principles of I/O hardware 5.2 Principles of I/O software 5.3 I/O software layers 5.4 Disks 5.5 Clocks 5.6 Character-oriented terminals 5.7 Graphical user interfaces 5.8 Network terminals 5.9 Power management. Principles of I/O Hardware.

dylan-gallegos
Download Presentation

Input/Output

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Input/Output 5.1 Principles of I/O hardware 5.2 Principles of I/O software 5.3 I/O software layers 5.4 Disks 5.5 Clocks 5.6 Character-oriented terminals 5.7 Graphical user interfaces 5.8 Network terminals 5.9 Power management

  2. Principles of I/O Hardware Some typical device, network, and data base rates

  3. Device Controllers • I/O devices have components: • mechanical component • electronic component • The electronic component is the device controller • may be able to handle multiple devices • Controller's tasks • convert serial bit stream to block of bytes • perform error correction as necessary • make available to main memory

  4. Įvedimo-išvedimo valdymas • Viena iš pagrindinių OS funkcijų yra visų kompiuterio įvedimo-išvedimo įrenginių valdymas. • OS turi perduoti įrenginiams komandas, apdoroti pertraukimus ir klaidas; ji taip pat turi užtikrinti interfeisą tarp įrenginių ir likusios sistemos dalies. • Interfeisas turi būti vienodas visų tipų įrenginiams – nepriklausomas nuo įrenginių.

  5. Memory-Mapped I/O (1) • Separate I/O and memory space • Memory-mapped I/O • Hybrid

  6. Direct Memory Access (DMA) Operation of a DMA transfer

  7. Interrupts Revisited How interrupts happens. Connections between devices and interrupt controller actually use interrupt lines on the bus rather than dedicated wires

  8. Įvedimo-išvedimo įrenginių tipai • Blokams orientuoti įrenginiai - duomenis saugo fiksuoto ilgio blokais, kurie turi savo adresą (diskai). • Baitams orientuoti įrenginiai - ne adresuojami ir neleidžia atlikti paieškos operacijų, jie generuoja arba naudoja baitų sekas (terminalai, spausdintuvai). • Specialūs įrenginiai - išduoda tam tikrais laiko momentais pertraukimo signalą(taimeris).

  9. OS darbas su įrenginiais • OS paprastai dirba ne su įrenginiu, o su valdikliu. • Kiekvienas valdiklis turi keletą registrų, kurie naudojami sąveikai su centriniu procesoriumi. • Registrai – arba bendrosios atminties adresinės erdvės dalis, arba specialūs įvedimo-išvedimo registrai – portai.

  10. Įvedimo-išvedimo programinės įrangos principai • Pagrindinis principas yra nepriklausomumas nuo įrenginių. Programa neturi priklausyti nuo to, ar skaito duomenis iš lankstaus diskelio, ar iš kieto disko. • Artima nepriklausomumo nuo įrenginių idėjai yra ir vieningo įvardinimo idėja, t.y. įrenginių įvardinimui turi būti vieningos taisyklės. • Bendru atveju, klaidas reikėtų apdoroti kaip galima arčiau aparatūros.

  11. Duomenų perdavimo būdai • Blokuojantis (sinchroninis) • Neblokuojantis (asinchroninis). • Dauguma fizinių įvedimo-išvedimo operacijų atliekamos asinchroniškai. • OS įvedimo-išvedimo operacijas atlieka asinchroniškai, bet pateikia jas vartotojų programoms sinchroninėje formoje.

  12. Įrenginių panaudojimo būdai • Dalinami įrenginiai, galimas vienalaikis kelių vartotojų kreipimasis (diskas). • Išskiriami įrenginiai, negalimas vienalaikis kelių vartotojų kreipimasis (spausdintuvas).

  13. Vartotojo programinės įrangos sluoksnis Nepriklausomas nuo įrenginių OS sluoksnis Įrenginių tvarkyklės Pertraukimų apdorojimas Įvedimo-išvedimo programinės įrangos struktūra

  14. Pertraukimų apdorojimas • Pertraukimų apdorojimas turi būti atliekamas kaip galima žemesniuose OS lygiuose. • Geriausias sprendimo būdas – leisti procesui, iniciavusiam įvedimo-išvedimo operaciją užsiblokuoti iki operacijos pabaigos ir pertraukimo atsiradimo.

  15. Įrenginių tvarkyklės (draiveriai) • Visas nuo įrenginio priklausantis kodas yra įrenginio tvarkyklėje. • Kiekviena tvarkyklė valdo vieno tipo, galbūt vienos klasės įrenginius. • Operacinėje sistemoje tik įrenginio tvarkyklė žino įrenginio konkrečias savybes.

  16. Nepriklausantis nuo įrenginių OS sluoksnis Tipinės nepriklausomo nuo įrenginių sluoksnio funkcijos yra: • įrenginių tvarkyklių bendro interfeiso realizavimas, • įrenginių įvardinimas, • įrenginių apsauga, • nepriklausomo bloko ilgio realizavimas, • buferizavimas, • atminties paskirstymas blokams orientuotiems įrenginiams, • išskirtų įrenginių priskyrimas ir atlaisvinimas, • informavimas apie klaidas.

  17. Vartotojiškas programinės įrangos sluoksnis • Nors didesnė įvedimo-išvedimo programinės įrangos dalis yra OS, tam tikra jos dalis yra bibliotekose, surištose su vartotojo programomis. • Sisteminės užklausos, atliekančios įvedimo-išvedimo užklausas, paprastai yra bibliotekinės procedūros.

  18. Spulingo (spooling) posistemė • Spulingas – tai darbo su išskirtaisiais įrenginiais multiprograminėje sistemoje būdas. • Specialus procesas – monitorius, kuris turi išskirtines išskirtojo įrenginio panaudojimo teises.

  19. Computer Hardware Review (4) Structure of a disk drive

  20. Disks Disk Hardware (1) Disk parameters for the original IBM PC floppy disk and a Western Digital WD 18300 hard disk

  21. Disk Hardware (2) • Physical geometry of a disk with two zones • A possible virtual geometry for this disk

  22. Disk Hardware (5) Recording structure of a CD or CD-ROM

  23. Disk Hardware (6) Logical data layout on a CD-ROM

  24. Disk Hardware (7) • Cross section of a CD-R disk and laser • not to scale • Silver CD-ROM has similar structure • without dye layer • with pitted aluminum layer instead of gold

  25. Disk Hardware (8) A double sided, dual layer DVD disk

  26. Disk Formatting (1) A disk sector

  27. Disk Arm Scheduling Algorithms (1) • Time required to read or write a disk block determined by 3 factors • Seek time • Rotational delay • Actual transfer time • Seek time dominates • Error checking is done by controllers

  28. Disk Arm Scheduling Algorithms (2) Pending requests Initial position Shortest Seek First (SSF) disk scheduling algorithm

  29. Disk Arm Scheduling Algorithms (3) The elevator algorithm for scheduling disk requests

  30. Error Handling • A disk track with a bad sector • Substituting a spare for the bad sector • Shifting all the sectors to bypass the bad one

  31. ClocksClock Hardware A programmable clock

  32. Clock Software (1) Three ways to maintain the time of day

  33. Clock Software (2) Simulating multiple timers with a single clock

  34. Character Oriented TerminalsRS-232 Terminal Hardware • An RS-232 terminal communicates with computer 1 bit at a time • Called a serial line – bits go out in series, 1 bit at a time • Windows uses COM1 and COM2 ports, first to serial lines • Computer and terminal are completely independent

  35. Input Software (1) • Central buffer pool • Dedicated buffer for each terminal

  36. Display Hardware (1) Memory-mapped displays • driver writes directly into display's video RAM Parallel port

  37. Display Hardware (2) • A video RAM image • simple monochrome display • character mode • Corresponding screen • the xs are attribute bytes

  38. Input Software • Keyboard driver delivers a number • driver converts to characters • uses a ASCII table • Exceptions, adaptations needed for other languages • many OS provide for loadable keymaps or code pages

  39. Output Software for Windows (1) Sample window located at (200,100) on XGA display

  40. Display Hardware (1) Memory-mapped displays • driver writes directly into display's video RAM Parallel port

  41. Display Hardware (2) • A video RAM image • simple monochrome display • character mode • Corresponding screen • the xs are attribute bytes

  42. Input Software • Keyboard driver delivers a number • driver converts to characters • uses a ASCII table • Exceptions, adaptations needed for other languages • many OS provide for loadable keymaps or code pages

  43. Output Software for Windows (1) Sample window located at (200,100) on XGA display

  44. Network TerminalsX Windows (1) Clients and servers in the M.I.T. X Window System

  45. The SLIM Network Terminal (1) The architecture of the SLIM terminal system

  46. Power Management (1) Power consumption of various parts of a laptop computer

  47. Power management (2) The use of zones for backlighting the display

  48. Power Management (3) • Running at full clock speed • Cutting voltage by two • cuts clock speed by two, • cuts power by four

  49. Power Management (4) • Telling the programs to use less energy • may mean poorer user experience • Examples • change from color output to black and white • speech recognition reduces vocabulary • less resolution or detail in an image

More Related