writeas上层玩具

各位老铁们好，相信很多人对writeas上层玩具都不是特别的了解，因此呢，今天就来为大家分享下关于writeas上层玩具以及应用程序read和write到设备的过程的问题知识，还望可以帮助大家，解决大家的一些困惑，下面一起来看看吧！

在程序开发过程经常会读写设备的数据，例如从磁盘文件中读数据，写数据到磁盘文件中，发送数据到网络中，从网络中读取数据等，这些都属于IO设备的读写，都涉及到两个重要的方法即read和write。

这篇文章阐述的是read和write从应用程序调用后，都发生了什么，最终是怎么发送给设备的，设备又是怎么响应这些请求的过程，下图为整体调用过程涉及到的模块，我会对从应用程序到设备，逐个讲解各个模块的细节。

第一步:应用程序调用IO库

为了方便应用程序写入设备，通常操作系统都提供IO库，在IO库中进行系统调用，同时为了减少系统调用的次数，通常IO库会增加缓冲，每当缓冲满了，就进行一次系统调用，IO库会提供write方法，一般为如下格式

/***nwriteDatas就是要写入的数据,写入的数据一般不直接系统调用写入设备，而是等待IO库中缓冲满了，n才进行系统调用，进行系统调用后才写入设备。n***/nwrite(byte[]writeDatas,intoffset,intlen)

第二步:IO库进行系统调用

IO库在缓冲满了后，或者调用flush或者close时,都会进行系统调用,系统调用开始执行操作系统代码，进入内核模式，操作系统会根据系统调用号(应用程序编译后，会将系统调用号链接好)定位到不同的设备驱动程序，不同的设备，系统调用号不同，系统调用号也可以认为是设备编号，它是操作系统分配给设备的唯一标识，找到了驱动程序后，就将数据交给设备驱动程序去处理。

第三部:执行设备驱动程序

计算机在启动时，会安装设备驱动程序到操作系统中，同时根据设备驱动程序生成系统调用号即设备编号，另外也会根据设备驱动程序初始化中断向量表，建立设备编号跟中断向量的映射关系，如下图所示为中断信号向量表

中断设备向量表

设备驱动程序既可以直接操作硬件，给硬件发送各种指令（通过设备控制寄存器），也可以提供上层接口供操作系统调用，如下图上部分提供上层接口，下部分就是中断处理程序，用于响应CPU中断。

设备驱动程序架构图

正如上图所示，设备驱动程序分为上部分，写队列，读队列和下部分,下边阐述一下对于写操作来说，上部分，写队列，下部分的具体逻辑

上部分:提供上层接口，操作系统根据系统调用号，调用该接口。

设备驱动程序-上部分流程

该部分的主要逻辑是：

1.将应用程序写的数据(用户内存空间)拷贝到设备驱动程序的写队列（内核内存空间）中。

2.设置设备控制寄存器的中断信号，如果设备正在操作，则忽略该信号。

3.系统调用完成，返回到应用程序，剩下的事情交给驱动程序的下半部分执行。

数据流如下图所示

写队列:用于存放应用程序写入的数据

下部分:CPU接受到中断信号后，会查找中端向量表,执行中断处理程序，中断处理程序就是设备驱动程序的下部分逻辑，整体流程如下图所示

下部分即中断处理程序执行流程

该部分的主要逻辑：

1.从写队列中获取一项要写入的数据，设置设备控制寄存器写命令，控制设备将这一项数据写到设备中

2.写队列中如果为空的话，设置设备状态为空闲状态，清除设备中断状态。

第四步:设备执行写入指令和发出中断信号

设备通过控制寄存器和状态寄存器来接受命令，控制寄存器用于接受来自设备驱动程序设置的指令，例如中断，启动设备，关闭设备，写入数据到设备等。

设备发现控制寄存器中有中断信号后，会向CPU发出中断信号，CPU在下一次执行指令时，检查到有中断信号，根据中断信号找到中断向量表，定位到设备驱动程序的下部分，执行中断处理程序。

设备在接受到写命令后，会开启设备，执行写设备操作，写入完成后，会向CPU发出中断信号，CPU在下一次执行指令时，检查到有中断信号，根据中断信号找到中断向量表，定位到设备驱动程序的下部分，执行中断处理程序，从而执行下一次写入数据。

设备执行流程图

应用程序读数据的整体过程与写比较类似，下面讲述不同的部分

第一步:应用程序调用IO库

为了方便应用程序读入设备数据，通常操作系统都提供IO库，在IO库中进行系统调用，同时为了减少系统调用的次数，通常IO库会一次性读取一批数据，IO库会提供read方法，一般为如下格式

read(byte[]readDatas,intoffset,intlen)

第二步:IO库进行系统调用

IO库会进行系统调用,系统调用开始执行操作系统代码，进入内核模式，操作系统会根据系统调用号(应用程序编译后，会将系统调用号链接好)，不同的系统调用号即设备编号，根据不同的设备编号定位到不同的设备驱动程序，然后将交给设备驱动程序去读取数据。

第三部:执行设备驱动程序

上部分：会检查读队列有没有数据，如果没有数据，则操作系统将应用程序加入到阻塞队列，应用程序阻塞，否则获取读队列中的数据，从内核空间拷贝到用户空间，读系统调用返回。

读队列:从设备读入的数据，加入到读队列中

下部分:CPU接受到中断信号后，会查找中断向量表,执行中断处理程序即该部分的逻辑，整体流程如下

1.检查读队列是否满了，如果没有满，则设置设备控制器读指令，控制设备读入下一批数据

2.如果队列满了，则通过操作系统将应用程序从阻塞队列移出，加入到就绪队列，操作系统调度应用程序继续读入数据。

第四步:设备执行读指令和发出中断信号

设备通过控制寄存器和状态寄存器来接受命令，控制寄存器用于接受来自设备驱动程序设置的指令，例如中断，启动设备，关闭设备，读设备数据等。

设备在接受到读命令后，会开启设备，执行读操作，读入完成后，将读入的数据加入到读队列中，向cpu发出中断信号，cpu接受到中断信号后，会根据中断向量表定位到设备驱动程序，执行设备驱动程序下半部分逻辑。

文章分享结束，writeas上层玩具和应用程序read和write到设备的过程的答案你都知道了吗？欢迎再次光临本站哦！