عمل نظام الإدخال والإخراج

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

إلى جميع أعضاء المنتدى :

نظام المدخلات والمخرجات (I/O Systems)

نظرة عــــامة

يقصد بعمليات الادخال والاخراج تبادل المعلومات بين وحدات الادخال والاخراج ومسجلات وحدة المعالجة المركزية أو بين وحدات الادخل والاخراج والذاكرة الرئيسية

ومن الطرق التي تنفذ عمليات الادخال والاخراج هي :

استخدام طريقة المسح بحيث لكل وحدة ادخال أو اخراج مفتاح معين يميزه (صفر أو واحد)-

الادخال والاخراج المبرمج وذلك من خلال تعليمات مباشرة يحدد فيها منافذ الادخال والاخراج المراد استخدامها-

الادخال والاخراج باستخدام مفهوم الاعتراض interupt-

))

الاعتراض هو حدث استثنائي يضطر نظام التشغيل عند الاستجابة له وقف تنفيذ العمل الخاضع للتنفيذ من أجل تنفيذ عمل جديد يسمى العمل المعترض ,وتمتلك نظم التشغيل برمجيات خاصة لمعالجة الاعتراض تسمى بمعالج الاعتراض

interrupt handler

((:

وفيما يلي عنونا المواضيع التي سنتكلم عنها باذن الله بشئ من الإيجاز لتوضيحها..:

1- أن الكمبيوتر يعتمد على المدخلات والمخرجات مع الإجراءات التي تتم بداخله.

2-أحهزة الإدخال والإخراج.

3-تطبيقات المدخلات والمخرجات.

4-تحويل متطلبات المدخلات والمخرجات إلى عمليات على الأجهزة.

6- الأداء.

----------------------------------------------------------------------------

أولا: أن الكمبيوتر يعتمد على المدخلات والمخرجات مع الإجراءات التي تتم بداخله..

ا- الوظائف المهمة مثل: تصفح الويب أو تحرير ملـــــف.

ب- أن نظام التشغيل يدير أجهزة الإدخال والإخراج والعمليات المختلفة.

ج- أن هناك طائفة واسعة من ألات المدخلات والمخرجات.

د- البرامج والأجهزة التي تكون الكمبيوتر.

-------------------------------------------------------------------

ثانيا:أحهزة الإدخال والإخراج...

هناك أشكال متعددة وأنواع مختلفة للأجهزة المستخدمة في الإدخال والإخراج

(Port - a connection point)

المنافذ ونقاط الإتصال

((Bus (daisy chain)

الوصلات والأسلاك التي تربط بين الأجهزة المختلفة مثال:(PCI bus)

(Controller)

الأجهزة المتحكمة والمحولات

(I/O transfer mechanism)

الأجهزة الناقلة وهي نوعين :

1- (Memory-mapped I/O)

الذاكرة التي تستخدم للتخزين الأشياء المراد نقلها

2- (Direct I/O instructions)

نقـــل مباشر

----------------------------------------------------------------

ثالثا:تطبيقات المدخلات والمخرجات...

مثل تطبيق الإنتقال من الأجهزة لنظام التشغيل.

- الأجهزة تختلف في كثير من الأبعاد التي تؤثر في التطبيق :

(Character-stream or block)

طابع التيار أو الكتلة

(Sequential or random-access)

التسلسل والترتيب أو الوصول العشوائي

(Synchronous or asynchronous)

التزامن في التوقيت أو عدم التزامن

(Sharable or dedicated)

التقاسم والتشارك أو التخصص في شئ والتكرس

(Speed of operation)

السرعة في العمليات والتشغيل

(read-write, read only, or write only.)

أنه يكون للقراءة والكتابة أو قراءة فقط أو كتابة فقط

-----------------------------------------------------------------

رابعا:تحويل متطلبات المدخلات والمخرجات إلى عمليات على الأجهزة.

- نظرة بشكل عام في قراءة ملف من القرص(disk) للعملية التي تتم عليه..

1- تحديد الجهاز الي بيحمل الملف.

2- ترجمة الإسم للجهاز الممثل.

3- فيزيائيا.. قراءة البيانات من القرص (disk) إلى العازل (buffer)

4- جعل البيانات متاحة لمتطلبات العملية .

5- إعادة المراقبة للعملية.

------------------------------------------------------------

خامسا:الأداء

- لتحسين الأداء:

1- خفض عدد المفاتيح (switches)

2- الحد من نسخ البيانات.

3- خفض الإنقطاع (interrupts) بإستخدام تحويلات كبيرة.

4-توازن وحدة المعالجة المركزية (CPU) , الذاكرة , الناقل (BUS)

----------------------------------------------------------------------

المصدر:Operating System Concepts by Silberschatz, Galvin and Gagne.

--------------------------------------------------------------------------

By: Nadia AL-otaibi

_________________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________

-*- أنظمة الإدخال و الإخراج .. كيف تعمل ؟ -*-

برامج التطبيقات عادةً تقرأ المدخلات من لوحة المفاتيح ومن الملفات, وتكتب المخرجات

إلى الشاشة والملفات.

لا يتم ذلك مباشرة عبر الدخول إلى الأجزاء الصلبة للكمبيوتر , لكن عن طريق مناداة الدوال

الموجودة في نظام تشغيل الكمبيوتر.

عملية إخراج وإدخال البيانات تتم خلال عدة المستويات وهذا يشبه فكرة الآلة الافتراضية.

* لغات البرمجة عالية المستوى مثل الـ C أو الـ Java تحوي دوال تقوم بعملية إدخال و

إخراج البيانات.هذه الدوال مصممة لكي تعمل على أنظمة الكمبيوتر المختلفة.

* نظام التشغيل هو المستوى التالي. يتعامل مع العمليات العالية المستوى مثل: كتابة

جمله كاملة وحفظها في ملف , قراءة جمل من لوحة المفاتيح , و حجز مساحات في الذاكرة

لبرامج التطبيقات.

* نظام الإدخال و الإخراج الرئيسي BIOS , مجموعة من الدوال المتصلة . هذا النظام

يُُثبت عن طريق منتج الكمبيوتر , مباشرة مع أجهزة الـ Hardware.

يتم تصميمه بحيث يتلائم تمامًا مع خصائص الكمبيوتر وصولاً إلى اختيار الشرائح على

اللوحة الأم. أي نظام تشغيل يُثبت على الكمبيوتر يجب أن يكون قادرًا على العمل مع

الـ BIOS الخاص بهذا الكمبيوتر.

*- محرك الأقراص: ماذا يحدث إذا تم تثبيت جهاز جديد غير معرّف بالنسبة للـ BIOS

الخاص بهذا الكمبيوتر?

عندما يبدأ نظام التشغيل بالعمل , يقوم بتحميل محرك أقراص (برنامج) يحوي دوال

صُممت للاتصال مع الجهاز. محرك الأقراص يعمل مثل نظام الإدخال و الإخراج

الرئيسي,فهو يؤمن دوال الإدخال و الإخراج للجهاز. مثال على محرك الأقراص :

CDROM.SYS الذي يسمح للـ MS-DOS بقراءة أقراص الـ CD-ROM يتم تحميلها باستخدام

الأوامر , مثل

DEVICE = CDROM.SYS

ماذا يحدث عندما يقوم برنامج تطبيقات بعرض جملة على الشاشة بلون معين؟

1- الجملة في برنامج التطبيقات تقوم بمناداة مكتبة الدوال التي تقوم بكتابة الجملة
المخرجة بشكل قياسي محدد.
2- مكتبة الدوال (المستوى الثالث) تنادي دالة نظام التشغيل , عن طريق تمرير مؤشر
pointer الجملة .
3- دالة نظام التشغيل (المستوى الثاني) تنادي الدالة الموجودة في نظام الإدخال و
الإخراج الرئيسي بشكل متكرر,و تمرر له الـ ASCII code و اللون الخاص بكل حرف.
ينادي نظام التشغيل دالة نظام إدخال و إخراج رئيسي أخرى لتقوم بتحريك المؤشر إلى
الخانة الأخرى على الشاشة.
4- دالة نظام الإدخال و الإخراج الرئيسي (المستوى الأول) تستقبل كل حرف , تربطه
بنمط خط معين و ترسل الحرف إلى منفذ الجزء الصلب الملحق ببطاقة التحكم بالفيديو .
5- بطاقة التحكم بالفيديو (المستوى 0 ) تولد إشارات زمنية إلى مشغل الفيديو الذي
يتحكم بمسح و عرض الـ pixels .

المصدر : http://xerrorx.wordpress.com/

ثاااانكس على مرورج العسل

» موقع إلكتروني يكشف عيوب نظام التشغيل ويندوز فيستا