1. Interfaces específicas de hardware:
* E/S mapeada de memoria (MMIO): Los registros del dispositivo se asignan al espacio de direcciones de memoria del sistema. El controlador lee y escribe en estas direcciones de memoria para controlar el dispositivo. Esto es común para muchos dispositivos, incluidas las tarjetas gráficas y las tarjetas de interfaz de red (NIC). El controlador interactúa directamente con los registros de hardware físico.
* I/O (PIO): Se accede al dispositivo a través de puertos de entrada/salida específicos. El controlador envía comandos y recibe datos mediante la escritura y la lectura de estos puertos. Esto es menos común ahora, pero aún se encuentra en los sistemas heredados. Al igual que MMIO, es una interacción directa.
* interrumpe: El dispositivo interrumpe la CPU cuando necesita atención (por ejemplo, los datos están listos, se produjo un error). La interrupción desencadena un controlador de interrupción específico dentro del controlador, lo que permite que el controlador responda al evento del dispositivo. Esto es crucial para las operaciones asincrónicas.
* Acceso de memoria directa (DMA): El dispositivo puede acceder directamente a la memoria del sistema sin intervención de CPU, mejorando el rendimiento. El controlador configura la transferencia de DMA, liberando la CPU para otras tareas.
2. Interfaces de software (capas de abstracción):
Las interacciones de hardware sin procesar descritas anteriormente se abstienen generalmente de las capas de software para proporcionar una interfaz más manejable y portátil. Estos incluyen:
* Kernel del sistema operativo: El controlador opera dentro del núcleo del sistema operativo. Utiliza servicios de núcleo para acceder a los recursos de hardware e interactuar con otras partes del sistema.
* API específicas del dispositivo: Los sistemas operativos a menudo proporcionan API (interfaces de programación de aplicaciones) específicas para ciertos tipos de dispositivos (por ejemplo, SCSI, SATA, USB). Estas API simplifican el desarrollo del conductor al abstraer detalles de bajo nivel.
* Interfaces específicas del bus: El dispositivo está conectado al sistema a través de un bus (por ejemplo, PCI, USB, SATA). El controlador utiliza protocolos e interfaces específicos del bus para comunicarse con el dispositivo a través del bus.
En resumen:
El proceso de comunicación se puede visualizar de la siguiente manera:
1. Aplicación (usuario o sistema): Solicita una operación (por ejemplo, leer datos de un disco duro).
2. Sistema operativo: Ruta la solicitud al controlador de dispositivo apropiado.
3. Controlador del dispositivo: Utiliza la interfaz específica de hardware apropiada (MMIO, PIO, etc.) y abstracciones de software para comunicarse con el dispositivo. Esto puede implicar enviar comandos, recibir datos, manejar interrupciones o administrar transferencias de DMA.
4. Dispositivo: Ejecuta la operación solicitada y envía el resultado (si corresponde) de vuelta al controlador.
5. Controlador del dispositivo: Procesa la respuesta y devuelve el resultado al sistema operativo.
6. Sistema operativo: Devuelve el resultado a la aplicación.
La complejidad de la comunicación depende en gran medida de la sofisticación del dispositivo y el sistema operativo. Los sistemas modernos a menudo utilizan múltiples capas de abstracción para simplificar el desarrollo del conductor y mejorar la portabilidad.