Operativsystem använder en mängd olika tekniker för att hantera enheter och strävar efter effektivt resursanvändning och tillförlitlig drift. Dessa tekniker kan i stort sett kategoriseras enligt följande:
1. Förare:
* Syfte: Kärnan i enhetshanteringen. Drivrutiner är mjukvarumoduler som fungerar som ett gränssnitt mellan operativsystemet och en specifik hårdvaruenhet. De översätter OS-kommandon till enhetsspecifika instruktioner och vice versa.
* typer: Det finns olika drivrutiner för olika enhetstyper (skrivare, nätverkskort, diskenheter etc.) och kommer ofta med enheten med enheten eller laddas ner separat.
* Utmaningar: Förarkompatibilitet (över OS -versioner och hårdvarurevisioner), förarinstallation och uppdateringar och förarens konflikter (flera drivrutiner som hävdar samma resurser).
2. Enhetsabstraktion:
* Syfte: Döljer komplexiteten hos enskilda enheter från applikationsprogramvaran. Applikationer behöver inte veta detaljerna i hur en enhet fungerar; De interagerar med ett standardiserat gränssnitt som tillhandahålls av OS.
* Metoder: Detta uppnås genom enhetsoberoende I/O (input/output) rutiner och enhetsdrivare som presenterar ett konsekvent gränssnitt. Detta främjar portabilitet för applikationer.
3. Avbrottshantering:
* Syfte: Enheter använder avbrott för att signalera operativsystemet att de kräver uppmärksamhet (t.ex. Data Ready, Fel -tillstånd). Avbrott bryter det normala flödet av programutförande och låter operativsystemet snabbt svara på enhetsförfrågningar.
* Mekanism: CPU har en avbrottskontroller som får avbrott från enheter och överför kontroll till en avbrottshanterare inom operativsystemet. Denna hanterare bestämmer källan till avbrottet och vidtar lämpliga åtgärder.
4. Direct Memory Access (DMA):
* Syfte: Tillåter enheter att överföra data direkt till och från minnet utan att involvera CPU. Detta förbättrar prestandan avsevärt, särskilt för enheter med hög kapacitet som diskenheter och nätverkskort.
* Mekanism: DMA -styrenheter hanterar dataöverföringar och lindrar CPU:erna. CPU initierar överföringen och avbryts endast när överföringen är klar.
5. Input/Output (I/O) Schemaläggning:
* Syfte: Hanterar effektivt flera enheter som tävlar om I/O -resurser. Detta är avgörande när flera enheter begär service samtidigt.
* algoritmer: Olika algoritmer används, till exempel FIFO (först, först), SJF (kortaste jobb först) och prioriterad schemaläggning. Valet av algoritm beror på de specifika behoven och prestandakraven.
6. Enhetens polling:
* Syfte: OS kontrollerar regelbundet statusen för enheter för att se om de behöver service. Mindre effektiv än avbrottsdriven I/O men enklare att implementera. Används ofta för enheter som inte stöder avbrott eller för lågprioriterade uppgifter.
7. Power Management:
* Syfte: Kontrollerar kraftförbrukningen för enheter. Detta är särskilt viktigt för mobila enheter och bärbara datorer att förlänga batteritiden.
* Tekniker: Inkluderar tekniker som viloläge, viloläge och selektiv enhet. OS använder Power Management -policyer för att bestämma vilka enheter som ska stängas av och när.
8. Plug and Play (PNP):
* Syfte: Automatiserar processen för att installera och konfigurera enheter. När en ny enhet är ansluten upptäcker operativsystemet automatiskt, installerar den lämpliga drivrutinen och konfigurerar dess resurser.
* Mekanism: Förlorar enhetsinformation som tillhandahålls av själva enheten och standardiserade gränssnitt.
9. Enhetsresurshantering:
* Syfte: Tilldelar och hanterar resurser (minnesadresser, I/O -portar, avbrottslinjer) mellan enheter för att undvika konflikter och säkerställa ett effektivt utnyttjande.
* Metoder: OS upprätthåller en tabell över tilldelade resurser och säkerställer att inga två enheter tilldelas samma resurs.
Dessa tekniker arbetar tillsammans för att tillhandahålla ett robust och effektivt enhetshanteringssystem inom operativsystemet. Den specifika implementeringen av dessa tekniker kan variera avsevärt mellan olika operativsystem, men de underliggande principerna förblir desamma.
