Operativsystemet (OS) kommunicerar sin önskan att komma åt data på en hårddisk till CPU genom en serie steg som involverar hårdvara och mjukvaruinteraktioner. Här är en förenklad uppdelning:
1. Programvaruförfrågan: Applikations- eller OS -komponenten som behöver data initierar en begäran. Detta kan vara en filläsning, en skrivoperation eller annan datatillgång. Denna begäran översätts till ett systemsamtal - en begäran till OS -kärnan.
2. kärnintervention: Kärnan, kärnan i operativsystemet, får systemsamtalet. Den verifierar begäran (t.ex. att säkerställa att användaren har behörigheter att komma åt filen), översätter begäran till en lägre nivåinstruktion och förbereder de nödvändiga parametrarna.
3. enhetens drivrutin Interaktion: Kärnan interagerar med lämplig enhetsdrivare. En enhetsdrivrutin är en mjukvarukomponent som fungerar som en mellanhand mellan OS -kärnan och en specifik hårdvaruenhet (i detta fall hårddisken). Föraren förstår detaljerna i hur man kommunicerar med hårddiskens styrenhet.
4. DMA (direkt minneåtkomst): Av avgörande betydelse använder föraren ofta DMA för att överföra data. Detta är en hårdvarufunktion som gör det möjligt för hårddiskkontrollen att överföra data direkt till och från systemets RAM, genom att kringgå CPU:s engagemang i varje byte -överföring. Detta är betydligt effektivare. Föraren instruerar hårddiskkontrollen via en serie kommandon som skickas över en buss (som SATA eller NVME). Dessa kommandon anger platsen på hårddisken (cylinder, huvud, sektor - eller logiskt block som adresseras i moderna enheter) och mängden data som ska överföras.
5. Avbrottshantering: När hårddisken är klar med dataöverföringen (läsning eller skrivning) skickar den en avbrottssignal till CPU. Detta avbrott signalerar att dataöverföringen är klar och CPU bör återuppta behandlingen.
6. Datahantering: CPU, som svarar på avbrottet, byter till en speciell avbrottstjänstrutin (ISR) associerad med hårddiskdrivrutinen. Föraren informerar sedan kärnan om att operationen är klar. Kärnan gör i sin tur uppgifterna tillgängliga för applikationen som ursprungligen begärde den.
7. Felhantering: Under hela denna process finns felhanteringsmekanismer på plats. Hårddiskstyrenheten, föraren och kärnan har alla sätt att upptäcka och hantera fel (t.ex. dåliga sektorer, kabelavkopplingar, läsfel).
Sammanfattningsvis pratar OS inte direkt med hårddisken. Den använder ett skiktat tillvägagångssätt:applikationen -> kärna -> enhetsdrivrutin -> hårdvarustyrenhet -> hårddisk. DMA är nyckeln för effektiv dataöverföring, vilket minimerar CPU:s engagemang i den faktiska datarörelsen. Avbryter signalens slutförande och fel till CPU, vilket gör att den kan hantera flera uppgifter samtidigt.
