Ein- und Ausgabe.md

• Welche Software-Anforderungen gibt es für die Ein- und Ausgabe?
  • Geräteunabhängigkeit
  • Einheitliches Benennungsschema
  • Einheitliche Fehlerbehandlung
  • Darstellung als blockierende Aufrufe
    • im Hintergrund meist unterbrechender Aufruf
    • Programm soll schlafen bis Daten da sind und nicht auf Interrupt warten (nicht Busy-Wait)
  • Puffermöglichkeit (Zwischenspeicherung)
  • Unterschiedliche Geräte
    • Shareable devices (z.B. Festplatte)
    • Dedicated devices (z.B. CD-Brenner)
• Welche Ansätze gibt es zur Durchführung von EIn-/Ausgabe?
  1. Programmierte Ein-/Ausgabe
  2. Interrupt-gesteuerte Ein-/Ausgabe
  3. DMA-basierte Ein-/Ausgabe
• Wie funktioniert die Programmierte Ein-/Ausgabe?
  • Sende Auftrag an Controller; Warte auf das Ergebnis
  • Prinzip: busy wait bzw. polling
  • Nachteil: Prozessor komplett belegt
  • aber Nutzung in eingebetteten Systemen
• Wie funktioniert die Interrupt-gesteuerte Ein-/Ausgabe?
  • Beauftragung des Controllers
  • ggf. Blockierung des auftraggebenden Prozesses
  • bei Ende des Auftrags: Controller sendet Interrupt
    • Gerät jetzt wieder bereit
  • Interrupt-Behandlung
  • ggf. Aktivierung des auftraggebenden Prozesses
  • Anwendungsmöglichkeit: bei langsamen E/A-Geräten
• Wie funktioniert die DMA-basierte EIn-/Ausgabe?
  • Datenübertragung über DMA-Controller
    • Parameter an DMA-Controller: Geräte-Adresse, Startadresse, Länge der Daten und Transferrichtung
    • Auftragsbeendigung: Interrupt vom DMA-Controller
  • Programmierte Ein-/Ausgabe … aber über DMA-Controller
  • Vorteile:
    • Entlastung der CPU
    • weniger Interrupts
  • Achtung: DMA-Controller oft langsamer als CPU
• Wie ist Ein-/Ausgabesoftware strukturiert?
  • Hintergrund: Nutzer will etwas von einem Gerät
  • Einteilung in Schichten
  • Hintergrund:
    • Abstraktionsschicht anbieten
    • vom Speziellen zum Allgemeinen
  • Schichten:
    1. Benutzer-Level E/A-Software
    2. Geräte-unabhängige E/A-Software
    3. Geräte-Treiber
    4. Interrupt-Handler
    5. Hardware
• Was sind die Ziele des Interrupt-Handlers?
  • Interrupts verbergen
  • Semaphoren-angelehnter Umgang (down and up)
• Was sind die Aufgaben der Geräte-Treiber?
  • Verarbeitung abstrakter Lese- und Schreib-Anfragen
  • Initialisierung der Hardware (Vorbereitung)
• Was ist die Aufgabe der Geräte-unabhängige E/A-Software?
  • Bereitstellung der Abstraktionsschicht für Benutzer-Level E/A-Software
• Was sind die Aufgaben der Benutzer-Level E/A-Software?
  • Funktionen aus Bibliotheken
    • Schnittstelle zu den Systemaufrufen
    • Formatierung der Ein- und Ausgabe
  • Spooling -> Alternative im Umgang mit Dedicated Devices
    • z.B. Drucker oder Datei-Transfer übers Netzwerk
    • extra Prozess: Daemon
    • spezieller Ordern: Spooling-Ordner