入出力システムの仕組み - 1日10分で学ぶOS 12日目

• 入力装置（キーボード、マウス、スキャナー）
• 出力装置（モニター、プリンター、スピーカー）
• 記憶装置（ハードディスク、SSD、USB）
• 通信装置（ネットワークカード、Bluetoothモジュール）

1. デバイスドライバー
   は、プリンタードライバーなど、特定のハードウェアを制御するプログラムです。
2. バッファリングとキャッシュ
   では、高速に処理するため、データをメモリに保持して整理します。
3. 割り込み処理
   では、装置の作業が完了したことをCPUに通知します。
4. **DMA（Direct Memory Access）**では、CPUを介さず、装置とメモリの間でデータを直接転送できます。

• プログラムがシステムコールで要求します。
• カーネルがプリンタードライバーに要求を渡します。
• ドライバーがプリンターのコントローラーに命令を伝えます。
• 印刷が完了すると割り込みが発生し、CPUに通知されます。

read()、write()、open()、close()などが代表的なシステムコールです。

• 複数の入出力モジュールを「ストリーム（stream）」のようにつなぎます。
• モジュール間でデータをやり取りし、それぞれが独立して処理できます。
• ネットワーク通信や端末の入出力などに使われます。

水道管に複数のフィルターを取り付けるように、入出力処理の流れを柔軟に構成できます。

• 非同期I/O
  では、要求の完了を待たず、次の処理に進みます。
• バッファリングとキャッシュ
  は、入出力とCPUの処理速度の差を補います。
• 割り込みによる処理
  では、ポーリングに代わり、装置が完了を通知します。
• ブロック入出力
  では、複数のデータをまとめて処理します。

1. **要求キュー（Request Queue）**には、デバイスドライバーの手前で待っている要求が入ります。
2. スケジューリングアルゴリズム
   には、FIFO、SSTF、LOOK、C-LOOKなど、ディスクに関わるアルゴリズムを使います。
3. **マージ（Merging）**では、隣接する要求をまとめて処理速度を上げます。

• Operating System Concepts (10th Edition)
• https://en.wikipedia.org/wiki/I/O_scheduling↗
• https://www.geeksforgeeks.org/i-o-scheduling-in-operating-systems/↗