Input and Output (I/O) -enheter kommunicerar med ett datorsystem genom en kombination av hårdvaru- och mjukvarugränssnitt. Detaljer beror på enheten och operativsystemet, men den allmänna processen involverar dessa steg:
1. Hårdvarugränssnitt: Varje I/O -enhet ansluter till datorn via ett specifikt gränssnitt, till exempel:
* USB: Ett vanligt gränssnitt för många enheter som tangentbord, möss, skrivare och externa enheter.
* seriella/parallella portar (mindre vanligt nu): Äldre gränssnitt för anslutningsenheter.
* hdmi, DisplayPort, DVI: Gränssnitt för videoutgång.
* Ethernet: För nätverksanslutningar.
* Bluetooth, Wi-Fi: Trådlösa gränssnitt.
* PCIe (perifer komponent Interconnect Express): Ett höghastighetsgränssnitt för interna enheter som grafikkort och ljudkort.
Gränssnittet ger en fysisk anslutning och definierar de elektriska signalerna som används för kommunikation.
2. enhetsdrivare: Enhetsdrivare är program som fungerar som översättare mellan operativsystemet och I/O -enheten. De "förstår" det specifika hårdvarugränssnittet och enhetens kommandon. De översätter förfrågningar från operativsystemet till signaler som enheten förstår och vice versa.
3. Operativsystem Interaktion: Operativsystemet (som Windows, MacOS eller Linux) hanterar interaktionen mellan enhetsdrivrutinen och applikationerna. När en applikation vill använda en I/O -enhet (t.ex. skriva ut ett dokument) gör det en begäran till operativsystemet.
4. avbrott: Många I/O -enheter använder avbrott för att signalera CPU när de har data redo (input) eller har slutfört en uppgift (utgång). Ett avbrott är en signal som tillfälligt avbryter CPU:s nuvarande uppgift att hantera I/O -begäran.
5. Dataöverföring: Data överförs mellan I/O -enheten och datorns minne med hårdvarugränssnittet och enhetsdrivrutinen. Denna överföring kan vara buffrad (tillfälligt lagrad) för att optimera prestanda.
6. Applikationsinteraktion: När dataöverföringen är klar meddelar operativsystemet applikationen. För input får applikationen data; För utgång vet applikationen att operationen är klar.
Exempel (tangentbord):
1. Du trycker på en tangent på tangentbordet.
2. Tangentbordet skickar en signal (via USB) till datorn som anger vilken knapp som tryckts på.
3. USB -styrenheten på moderkortet upptäcker signalen.
4. Tangentbordschauffören avlyssnar signalen och översätter den till en teckenkod.
5. Operativsystemet tar emot karaktärskoden.
6. Operativsystemet skickar karaktärskoden till applikationen som har fokus.
7. Applikationen visar karaktären på skärmen.
Kort sagt, I/O -enheter kommunicerar genom en skiktad arkitektur:det fysiska hårdvarugränssnittet, enhetsdrivrutinen som fungerar som en översättare, operativsystemhanteringsresurserna och applikationen som slutligen använder ingången eller visar utgången. Processen innebär noggrann signalkodning och avkodning, databuffring och avbrottshantering för att säkerställa tillförlitlig och effektiv kommunikation.
