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Dispositivi di Input Output

Jan 18, 20254 min read

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Introduzione

l problemi principali della gestione Input Output sono:

  • ci sono tantissimi dispositivi tutti molto diversi fra loro
  • grande varietà di applicazioni che utilizzano questi dispositivi.

Per questo scrivere un S.O. in grado di gestirli tutti è quindi molto difficile.

Ma per iniziare possiamo dividere i dispositivi in 3 categorie:

Dispositivi Leggibili dall’Utente

Sono i dispositivi utilizzati per la comunicazione con l’utente, come:

  • Stampanti
  • Terminali Hardware: Monitor, Tastiera, Mouse (da non confondere con i emulatori di terminali software dove eseguiamo comandi)

In generale tutto quello che usa l’utente per dare informazioni al computer

Dispositivi Leggibili dalla Macchina

Dispositivi per la comunicazione leggibili in modo elettronico quindi ad esempio:

  • Dischi
  • Chiavette USB
  • Sensori
  • ecc…

Dispositivi di Comunicazione

Dispositivi per la comunicazione leggibili in modo elettronico quindi ad esempio:

  • Dischi
  • Chiavette USB
  • Sensori
  • ecc…

Funzionamento dei dispositivi I/O

Un dispositivo di input è fatto in modo per essere interrogato sul valore di una grandezza al suo interno, ad esempio:

  • Il mouse può essere interrogato sul suo ultimo spostamento effettuato
  • La tastiera viene interrogata sul codice Unicode dei tasti premuti
  • Il disco vi dice i valori dei bit in una certa posizione

Un processo che effettua una syscall read su un dispositivo vuole conoscere questo dato per poi eseguire delle azioni.

Un Dispositivo di Output prevede di cambiare il valore di una certa grandezza fisica al suo interno. Ad esempio:

  • Un monitor prevede di cambiare il valore RGB dei suoi pixel
  • Una stampante il file da stampare
  • Un disco il valore dei bit da sovrascrivere in una certa posizione

Un processo che effettua una syscall write vuole cambiare qualche valore all’interno del dispositivo.

System Calls e Kernel

Il sistema operativo deve quindi offrire due syscall: read e write, tra gli argomenti di queste call ci sarà l’identificativo del dispositivo interessato, su Linux è chiamato file descriptor.

Quando è eseguita una syscall, entra in gioco il kernel che comanda l’inizializzazione del trasferimento di informazioni in lettura o scrittura a seconda del caso, mette il processo in blocked. A questo punto al resto ci pensa il dispositivo I/O.

La parte del kernel che gestisce un particolare dispositivo I/O si chiama driver, questo fornisce gli opportuni comandi al S.O. per controllare il dispositivo, spesso sono istruzioni macchina.

Il trasferimento dei dati spesso si fa con il DMA.

A trasferimento completato arriva l’interrupt e il processo torna ready:

  • L’operazione di trasferimento potrebbe fallire
  • Potrebbe essere necessario fare ulteriori trasferimenti

Differenze tra dispositivi I/O

I dispositivi di I/O possono differire sotto molti aspetti:

Data Rate È la velocità di trasferimento dei dati, ci sono dispositivi molto lenti e altri molto veloci

Applicazione

È il modo in cui i dispositivi I/O vengono usati, ad esempio

  • I dischi sono usati per memorizzare files e richiedono un software per la gestione di quest’ultimi, ,a possono anche essere utilizzati per la memoria virtuale.
  • un terminale come tastiera e mouse usato da un amministratore dovrebbe avere priorità più alta.

Complessità del controllo

La facilità fi controllo dei dispositivi I/O varia da dispositivo a dispostivo:

  • Tastiera e Mouse richiedono un controllo molto semplice.
  • Una stampante è più complessa dato che deve muovere molti macchinari per la stampa.
  • Il Disco è una delle cose più complesse da controllare.

Tutto questo non si fa solo software ma anche con hardware dedicato.

Unità di trasferimento dati

I dati possono essere trasferiti:

  • In blocchi di byte di lunghezza fissa, usato ad esempio per memorie secondarie come dischi, chiavi USB ecc…
  • Flusso di byte (stream) o equivalentemente di caratteri, usato da qualsiasi cosa non sia memoria secondaria, quindi terminali hardware, dispositivi di comunicazione di rete ecc…

Rappresentazione dei dati

I dati sono rappresentati secondo codifiche diverse in dispositivi diversi, ad esempio tastiere possono usare ASCII o UNICODE o avere controlli di parità diversi.

Condizione d’errore

La natura degli errori varia da dispositivo a dispositivo:

  • Possono notificare gli errori in modo diverso
  • Conseguenze degli errori, possiamo avere errori fatali o altri ignorabili
  • Gestione degli errori

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