I/O

1. Blockbasierte Geräte:

   • Diese Geräte arbeiten mit Datenblöcken. Ein Datenblock ist eine feste Menge an Daten, die als Ganzes gelesen oder geschrieben werden können.

   • Sie haben eine bestimmte Kapazität und sind beispielsweise Festplatten, SSDs (Solid-State Drives) und USB-Speichergeräte.

   • Das Betriebssystem kommuniziert mit blockbasierten Geräten über Dateisysteme. Hierbei werden Daten in Form von Dateien und Ordnern organisiert.

2. Zeichenbasierte Geräte:

   • Diese Geräte arbeiten mit Zeichen oder Bytes. Die Daten werden Zeichenweise oder byteweise gelesen oder geschrieben.

   • Sie sind oft für die Interaktion mit Benutzern gedacht und umfassen Tastaturen, Mäuse, Bildschirme und Netzwerkverbindungen.

   • Das Betriebssystem behandelt zeichenbasierte Geräte als eine fortlaufende Datenströmung.

   • nicht adressierbar

Die CPU kann Werte in die Register schreiben welche das I/O Gerät veranlassen eine bestimmte Aufgabe auszuführen. Oder Werte aus dem Register lesen um den Status des I/O Geräts abzufragen.

Für die Kommunikation gibt es zwei Möglichkeiten:

• Port Mapped I/O Communikation: Dabei werden jedem Kontrollregister eines I/O Geräts ein Port zugewiesen. Der Port wird mit einer Integerzahl dargestellt. Hirbei kann nur das Betriebssystem selbst mit den Geräten kommunizieren

• Memory Mapped I/O Communikation: Die Register der I/O Geräte sind gleich addressiert wie Speicher im RAM. Ein gewisser Adressbereich steht deshalb nicht zur Speicherung von Daten bereit sondern wird für die Kommunikation mit I/O Geräten verwendet. Hierbei können nicht nur das Betriebssystem sondern auch Anwendungen auf die Register zugreifen.

Ist ein Harwaremodul dass programmiert werden kann (durch setzten vom Bits im Register) um bestimmte einfache Aufgaben zu erledigen. Klssisches Beipiel ist der Transfer von Daten von einem I/O Gerät zm RAM. DAdurch wird die CPU entlasstet und kann sich in der Zwischenzeit einer anderen Aufgabe zuwenden.

1. Ein Hardware-Interrupt wird von einem externen Gerät (z.B. Tastatur, Maus) erzeugt, um die Aufmerksamkeit des Prozessors zu erregen.

2. Der Interrupt-Controller fungiert als Vermittler und leitet das Interrupt-Signal an den Prozessor weiter.

3. Der Prozessor unterbricht den aktuellen laufenden Prozess und speichert seinen Zustand.

4. Die CPU springt zur Interrupt Service Routine (ISR), die speziell für diesen Typ von Interrupt geschrieben wurde. Die ISR verarbeitet das Ereignis, das den Interrupt ausgelöst hat.

5. Nachdem die ISR abgeschlossen ist, stellt die CPU den ursprünglichen Zustand des unterbrochenen Prozesses wieder her und setzt seine Ausführung fort.

Dieser Mechanismus ermöglicht es dem System, auf externe Ereignisse zu reagieren, ohne ständig nach ihnen suchen zu müssen, was die Effizienz des Systems verbessert.

1. Device Independence Layer (Geräteunabhängigkeitsschicht):

   • Bietet Schnittstelle zwischen Hardware und Betriebssystem.

   • Abstrahiert spezifische Hardware-Details.

   • Stellt standardisierte Funktionen für den Gerätezugriff bereit.

2. Device Driver Layer (Gerätetreiber-Schicht):

   • Spezialisierte Programme (Treiber) für Hardwarekommunikation.

   • Übersetzen allgemeine Anfragen in gerätespezifische Anweisungen.

3. I/O Manager:

   • Verwaltet Ein- und Ausgabeoperationen im Betriebssystem.

   • Bereitstellung von Schnittstellen für Anwendungen zur Geräte- und Dateiinteraktion.

   • Koordiniert Datenübertragungen zwischen verschiedenen Geräten und Programmen.

4. File System Layer (Dateisystemschicht):

   • Verwaltet Dateien und Verzeichnisse.

   • Stellt Methoden zur Dateierstellung, -änderung, -löschung und -organisation bereit.

   • Organisiert Speicherung von Dateien auf verschiedenen Medien.