Функции операционной системы по управлению файлами и устройствами

Ввод – вывод и файловая система

Необходимость обеспечить программам возможность осуществлять обмен данными с внешними устройствами и при этом не включать в каждую программу соответствующий код, осуществляющий собственно управление устройствами ввода/вывода, привела разработчиков к созданию системного программного обеспечения и, в частности, самих операционных систем. Программирование задач управления вводом/выводом является наиболее сложным и трудоемким, требующим очень высокой квалификации. Поэтому код, позволяющий осуществлять операции ввода/вывода, стали оформлять в виде системных библиотечных процедур; потом его стали включать не в системы программирования, а в операционную систему с тем, чтобы в каждую отдельно взятую программу его не вставлять, а только позволить обращаться к такому коду. Системы программирования стали генерировать обращения к этому системному коду ввода/вывода и осуществлять только подготовку к собственно операциям ввода/вывода, то есть автоматизировать преобразование данных к соответствующему формату, понятному устройствам, избавляя прикладных программистов от этой сложной и трудоемкой работы. Другими словами, системы программирования вставляют в машинный код необходимые библиотечные подпрограммы ввода/вывода и обращения к тем системным программным модулям, которые, собственно, и управляют операциями обмена между оперативной памятью и внешними устройствами. Таким образом, управление вводом/выводом — это одна из основных функций любой ОС.

Файловая система ввиду ее сложности, специфичности и важности как основного хранилища всей информации вычислительной системы заслуживает отдельного рассмотрения, но, тем не менее, здесь файловая система рассматривается совместно с другими компонентами подсистемы ввода-вывода по следующим причинам. Во-первых, файловая система активно использует остальные части подсистемы ввода-вывода, а во-вторых, модель файла лежит в основе большинства механизмов доступа к устройствам, используемых в современной подсистеме ввода-вывода.

Функции операционной системы по управлению файлами и устройствами

Подсистема ввода-вывода (Input-Output Subsystem) мультипрограммной ОС при обмене данными с внешними устройствами компьютера должна выполнять следующие основные функции:

q организация параллельной работы устройств ввода-вывода и процессора;

q согласование скоростей обмена и кэширование данных;

q разделение устройств и данных между процессами;

q обеспечение удобного логического интерфейса между устройствами и остальной частью системы;

q поддержка широкого спектра драйверов с возможностью простого включения в систему нового драйвера;

q динамическая: загрузка и выгрузка драйверов;

q поддержка нескольких файловых систем;

q поддержка синхронных и асинхронных операций ввода-вывода.