1. Interfaccia hardware: Ogni dispositivo I/O si collega al computer tramite un'interfaccia specifica, come ad esempio:
* USB: Un'interfaccia comune per molti dispositivi come tastiere, topi, stampanti e unità esterne.
* porte seriali/parallele (meno comuni ora): Interfacce più vecchie per i dispositivi di collegamento.
* HDMI, DisplayPort, DVI: Interfacce per output video.
* Ethernet: Per connessioni di rete.
* Bluetooth, Wi-Fi: Interfacce wireless.
* PCIE (componente periferico interconnessione): Un'interfaccia ad alta velocità per dispositivi interni come schede grafiche e schede audio.
L'interfaccia fornisce una connessione fisica e definisce i segnali elettrici utilizzati per la comunicazione.
2. Driver di dispositivo: I driver di dispositivo sono programmi software che fungono da traduttori tra il sistema operativo e il dispositivo I/O. "Comprendono" l'interfaccia hardware specifica e i comandi del dispositivo. Traducono le richieste dal sistema operativo in segnali che il dispositivo comprende e viceversa.
3. Interazione del sistema operativo: Il sistema operativo (come Windows, MacOS o Linux) gestisce l'interazione tra il driver del dispositivo e le applicazioni. Quando un'applicazione desidera utilizzare un dispositivo I/O (ad esempio, stampare un documento), fa una richiesta al sistema operativo.
4. Interrompi: Molti dispositivi I/O utilizzano interrupt per segnalare la CPU quando hanno i dati pronti (input) o hanno completato un'attività (output). Un interrupt è un segnale che sospende temporaneamente l'attività corrente della CPU per gestire la richiesta I/O.
5. Trasferimento di dati: I dati vengono trasferiti tra il dispositivo I/O e la memoria del computer utilizzando l'interfaccia hardware e il driver del dispositivo. Questo trasferimento potrebbe essere tamponato (temporaneamente archiviato) per ottimizzare le prestazioni.
6. Interazione dell'applicazione: Una volta completato il trasferimento dei dati, il sistema operativo notifica l'applicazione. Per l'input, l'applicazione riceve i dati; Per l'output, l'applicazione sa che l'operazione è terminata.
Esempio (tastiera):
1. Premi un tasto sulla tastiera.
2. La tastiera invia un segnale (tramite USB) al computer che indica quale tasto è stato premuto.
3. Il controller USB sulla scheda madre rileva il segnale.
4. Il driver della tastiera intercetta il segnale e lo traduce in un codice di carattere.
5. Il sistema operativo riceve il codice carattere.
6. Il sistema operativo invia il codice carattere all'applicazione che ha attenzione.
7. L'applicazione visualizza il carattere sullo schermo.
In breve, i dispositivi I/O comunicano attraverso un'architettura a strati:l'interfaccia hardware fisico, il driver del dispositivo che funge da traduttore, il sistema operativo di gestione delle risorse e l'applicazione che alla fine utilizza l'input o visualizza l'output. Il processo prevede un'attenta codifica e decodifica del segnale, buffering dei dati e gestione degli interruzioni per garantire una comunicazione affidabile ed efficiente.
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