Ako komunikujú vstupné a výstupné zariadenia?

Vstupné a výstupné (I/O) zariadenia komunikujú s počítačovým systémom prostredníctvom kombinácie hardvérových a softvérových rozhraní. Špecifiká závisia od zariadenia a operačného systému, ale všeobecný proces zahŕňa tieto kroky:

1. Hardvérové ​​rozhranie: Každé I/O zariadenie sa pripája k počítaču prostredníctvom konkrétneho rozhrania, napríklad:

* USB: Bežné rozhranie pre mnoho zariadení, ako sú klávesnice, myši, tlačiarne a externé jednotky.

* sériové/paralelné porty (teraz menej bežné): Staršie rozhrania pre pripojenie zariadení.

* HDMI, Displayport, dvi: Rozhrania pre video výstup.

* ethernet: Pre sieťové pripojenia.

* Bluetooth, Wi-Fi: Bezdrôtové rozhrania.

* PCIe (periférne komponenty Interconnect Express): Vysokorýchlostné rozhranie pre vnútorné zariadenia, ako sú grafické karty a zvukové karty.

Rozhranie poskytuje fyzické pripojenie a definuje elektrické signály používané na komunikáciu.

2. Ovládače zariadení: Ovládače zariadení sú softvérové ​​programy, ktoré pôsobia ako prekladatelia medzi operačným systémom a I/O zariadením. „Rozumejú“ konkrétnemu hardvérovému rozhraniu a príkazom zariadenia. Prekladajú požiadavky z operačného systému do signálov, ktorým zariadenie rozumie, a naopak.

3. Interakcia operačného systému: Operačný systém (napríklad Windows, MacOS alebo Linux) riadi interakciu medzi ovládačom zariadenia a aplikáciami. Keď chce aplikácia použiť I/O zariadenie (napr. Tlačte dokument), podáva žiadosť o operačný systém.

4. prerušuje: Mnoho zariadení I/O používa prerušenia na signalizáciu CPU, keď majú pripravené údaje (vstup) alebo dokončili úlohu (výstup). Prerušenie je signál, ktorý dočasne pozastavuje súčasnú úlohu CPU na riešenie požiadavky I/O.

5. Prenos údajov: Dáta sa prenášajú medzi I/O zariadenie a pamäť počítača pomocou hardvérového rozhrania a ovládača zariadenia. Tento prenos môže byť vyrovnávaný (dočasne uložený) na optimalizáciu výkonu.

6. Interakcia aplikácie: Po dokončení prenosu údajov operačný systém upozorní aplikáciu. Pre vstup aplikácia prijíma údaje; V prípade výstupu aplikácia vie, že operácia je dokončená.

Príklad (klávesnica):

1. Stlačíte tlačidlo na klávesnici.

2. Klávesnica odošle signál (cez USB) do počítača, ktorý označuje, ktorý tlačidlo bolo stlačené.

3. Ovládač USB na základnej doske detekuje signál.

4. Driver klávesnice zachytí signál a prekladá ho do znakového kódu.

5. Operačný systém prijíma znakový kód.

6. Operačný systém odošle znakový kód do aplikácie, ktorá sa zameriava.

7. Aplikácia zobrazuje znak na obrazovke.

Stručne povedané, I/O zariadenia komunikujú prostredníctvom vrstvenej architektúry:fyzické hardvérové ​​rozhranie, ovládač zariadenia pôsobiace ako prekladateľ, zdroje riadenia operačného systému a aplikácia, ktorá nakoniec používa vstup alebo zobrazuje výstup. Tento proces zahŕňa starostlivé kódovanie a dekódovanie signálu, vyrovnávanie údajov a manipuláciu s prerušením, aby sa zabezpečila spoľahlivá a efektívna komunikácia.

• Predchádzajúca strana: Čo myslíte pod pojmom izolovaným vstupným výstupom? 
• Ďalšia strana: Je vstup alebo výstup LDR?