Цели проектирования

При проектировании средства ввода-вывода разработчики руководствуют­ся двумя целями: достижением высокой эффективности и универсальности. Эффективность очень важна в силу того, что операции ввода-вывода часто спо­собствуют возникновению "заторов" в компьютерной системе. Взгляните еще раз на рис. 11.1 — большинство устройств ввода-вывода работают по сравне­нию с основной памятью и процессором чрезвычайно медленно. Одним из спо­собов решения этой проблемы является многозадачный режим, который по­зволяет процессору во время выполнения операций ввода-вывода одного про­цесса работать над выполнением других. Однако даже при наличии большого объема основной памяти в современных компьютерах зачастую будет возни­кать ситуация, когда операции ввода-вывода отстают от процессора. Для со­хранения высокой загруженности процессора применяется подкачка, которая загружает в память готовые к выполнению процессы, но сама она представля­ет собой не что иное, как операцию ввода-вывода. Таким образом, основное внимание при создании операционной системы направлено на поиск эффектив­ной схемы выполнения операций ввода-вывода. В силу своей важности диско­вые операции ввода-вывода являются областью, заслуживающей особого вни­мания, и большая часть этой главы посвящена именно изучению производи­тельности дисковых операций ввода-вывода.

Другой важной задачей является универсальность. Чтобы упростить рабо­ту с устройствами ввода-вывода и снизить вероятность возникновения ошибок, желательно иметь возможность одинакового управления различными устрой­ствами. Это относится как к управлению устройствами ввода-вывода со сторо­ны пользовательских процессов, так и со стороны операционной системы. Дос­тичь реальной универсальности на практике, по сути, невозможно в силу ог­ромного разнообразия характеристик устройств ввода-вывода, и самое большее, что можно сделать в подобной ситуации, — это применить модуль­ный подход при разработке функций ввода-вывода. Такой подход позволяет скрыть детали устройства, так что пользовательские процессы обращаются к устройству только с высокоуровневыми вызовами: чтение и запись, открытие и закрытие, блокирование и разблокирование.