Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Prečo operačné systémy riadia periférne zariadenia:
* Správa zdrojov: Hlavnou funkciou OS je správa zdieľaných zdrojov a periférne zariadenia sú kľúčové zdroje. Bez riadenia OS sa viac aplikácií mohlo pokúsiť získať prístup k tomu istému zariadeniu súčasne, čo vedie ku konfliktom, korupcii údajov a nestability systému. OS arbitrážne prístup a zabezpečuje iba jeden proces (alebo starostlivo koordinované procesy) interaguje so zariadením súčasne.
* abstrakcia a štandardizácia: Operačné systémy poskytujú abstrakciu vrstvu (zvyčajne prostredníctvom ovládačov zariadení), ktorá skrýva zložitosť interakcie s rôznymi hardvérovými zariadeniami. Aplikácie nepotrebujú poznať zložité podrobnosti o tom, ako funguje konkrétna tlačiareň alebo sieťová karta. Komunikujú s OS pomocou štandardizovaného rozhrania API (rozhranie programovania aplikácií) a OS prostredníctvom ovládača zariadenia tieto požiadavky prekladá do príkazov špecifických pre zariadenie. To výrazne zjednodušuje vývoj aplikácií a zaisťuje prenosnosť v rôznych konfiguráciách hardvéru.
* Zabezpečenie: Priamy, neobmedzený prístup k hardvéru pomocou aplikácií by mohol viesť k zabezpečeniu zabezpečenia. Škodlivý softvér by mohol priamo manipulovať s zariadeniami, aby ohrozil integritu systému, získal neoprávnený prístup k údajom alebo dokonca poškodil hardvér. OS presadzuje ovládacie prvky prístupu a povolenia, čím obmedzuje, ktoré aplikácie môžu interagovať, s ktorými zariadeniami a s ktorými operáciami môžu vykonávať.
* manipulácia a obnovenie chýb: Periférne zariadenia môžu zlyhať alebo sa stretnúť s chybami. OS je zodpovedný za zisťovanie a riešenie týchto chýb, v prípade potreby sa pokúša vyzdvihnúť elegantné obnovenie aplikácie (alebo používateľa). Bez zapojenia OS by chyba v periférnom zariadení mohla ľahko zlyhať celý systém.
* stabilita systému: OS zabraňuje slabo napísaným aplikáciám priamo zasahovať do hardvéru spôsobom, ktorý by mohol destabilizovať celý systém. Ak aplikácia zlyhá pri interakcii priamo so zariadením, môže zariadenie nechať v nekonzistentnom stave, čo si vyžaduje reštart. OS poskytuje kontrolovanejšie prostredie, ktoré minimalizuje riziko chýb na úrovni aplikácie ovplyvňujúce celý systém.
Ako ovládali operačné systémy periférie (rôzne úrovne „smerovania“):
* Ovládače zariadení: Toto je kľúčový komponent. Ovládače zariadení sú softvérové moduly (často komponenty v režime jadra), ktoré prekladajú príkazy generických OS do pokynov špecifických pre zariadenie a naopak. OS používa ovládač na komunikáciu s hardvérom.
* prerušenie manipulácie: Periféry často signalizujú CPU, keď potrebujú pozornosť (napr. Údaje sú pripravené, vyskytla sa chyba) pomocou prerušení. OS má rutinnú rutinu prerušenia spojenú s každým zariadením. Ak dôjde k prerušeniu, CPU pozastavuje svoju súčasnú úlohu, preskočí do obsluhy prerušenia, ktorý určuje zdroj prerušenia (zariadenie) a podnikne príslušné kroky (zvyčajne zahŕňajúce ovládač zariadenia).
* MAMPAPMAPIDA I/O: Mnoho zariadení používa I/O mapované pamäťou. Špecifické adresy pamäte sa mapujú do registrov v periférnom zariadení. OS (alebo ovládač spustený v režime jadra) môže čítať alebo zapisovať na tieto pamäťové adresy na ovládanie zariadenia. Toto sa považuje za relatívne „priamu“ formu kontroly, ale stále je sprostredkovaný OS a vodičom.
* Priamy prístup k pamäti (DMA): Niektoré zariadenia, najmä tie, ktoré prenášajú veľké množstvo údajov (napr. Pevné disky, grafické karty), môžu priamo pristupovať k systémovej pamäť bez zapojenia CPU pre každý jeden bajt. OS nakonfiguruje ovládač DMA pomocou adries zdrojovej a cieľovej pamäte, veľkosť prenosu a ďalšie parametre. Po nakonfigurovaní zariadenie vykoná prenos nezávisle a OS je upozornený po dokončení prenosu (zvyčajne prostredníctvom prerušenia). DMA znižuje zaťaženie CPU a zlepšuje výkon.
* Port-mapované I/O (teraz menej bežné): Niektoré staršie systémy používali I/O mapované port, kde boli prístupné zariadenia prostredníctvom konkrétnych I/O portov. OS by mohol na čítanie alebo písať do týchto portov špeciálne pokyny (napríklad „In“ a `out` na x86). Táto metóda je teraz menej bežná kvôli výhodám I/O mapovaného pamäte.
v súhrne:
Zatiaľ čo aplikácie zvyčajne interagujú priamo s hardvérom, samotný OS, najmä prostredníctvom ovládačov zariadení, má úroveň „priamej“ ovládacieho prvku. Táto kontrola je nevyhnutná pre správu zdrojov, bezpečnosť, stabilitu a poskytovanie konzistentného a zvládnuteľného rozhrania pre aplikácie na interakciu s periférnymi zariadeniami. Stupeň „priamosti“ sa líši v závislosti od hardvérovej architektúry, typu zariadenia a návrhu operačného systému. OS pôsobí ako rozhodujúci sprostredkovateľ a zabezpečuje, aby sa periférne zariadenia používali efektívne a bezpečne v rámci celkového systému.