1. Softwareverzoek: De applicatie of het besturingssysteemonderdeel dat gegevens nodig heeft, initieert een verzoek. Dit kan het lezen van een bestand, een schrijfbewerking of andere gegevenstoegang zijn. Dit verzoek wordt vertaald in een systeemaanroep – een verzoek aan de OS-kernel.

2. Kernelinterventie: De kernel, de kern van het besturingssysteem, ontvangt de systeemaanroep. Het verifieert het verzoek (bijvoorbeeld door ervoor te zorgen dat de gebruiker toestemming heeft om toegang te krijgen tot het bestand), vertaalt het verzoek naar een instructie op een lager niveau en bereidt de noodzakelijke parameters voor.

3. Interactie met apparaatstuurprogramma: De kernel communiceert met het juiste apparaatstuurprogramma. Een apparaatstuurprogramma is een softwarecomponent die fungeert als tussenpersoon tussen de besturingssysteemkernel en een specifiek hardwareapparaat (in dit geval de harde schijf). De bestuurder begrijpt de details van hoe te communiceren met de controller van de harde schijf.

4. DMA (directe geheugentoegang): Cruciaal is dat de bestuurder vaak DMA gebruikt om gegevens over te dragen. Dit is een hardwarefunctie waarmee de controller van de harde schijf gegevens rechtstreeks van en naar het RAM-geheugen van het systeem kan overbrengen, waarbij de betrokkenheid van de CPU bij elke afzonderlijke byteoverdracht wordt omzeild. Dit is aanzienlijk efficiënter. Het stuurprogramma instrueert de harde schijfcontroller via een reeks opdrachten die via een bus (zoals SATA of NVMe) worden verzonden. Deze opdrachten specificeren de locatie op de harde schijf (cilinder-, kop-, sector- of logische blokadressering in moderne schijven) en de hoeveelheid gegevens die moet worden overgedragen.

5. Onderbrekingsafhandeling: Zodra de harde schijf de gegevensoverdracht (lezen of schrijven) heeft voltooid, stuurt deze een interruptsignaal naar de CPU. Deze interrupt geeft aan dat de gegevensoverdracht is voltooid en dat de CPU de verwerking moet hervatten.

6. Gegevensverwerking: De CPU, die op de interrupt reageert, schakelt over naar een speciale interruptserviceroutine (ISR) die is gekoppeld aan het stuurprogramma van de harde schijf. Het stuurprogramma informeert vervolgens de kernel dat de bewerking is voltooid. De kernel maakt op zijn beurt de gegevens beschikbaar voor de applicatie die er oorspronkelijk om heeft gevraagd.

7. Foutafhandeling: Gedurende dit hele proces zijn er mechanismen voor foutafhandeling aanwezig. De harde schijfcontroller, het stuurprogramma en de kernel hebben allemaal manieren om fouten te detecteren en af ​​te handelen (bijvoorbeeld slechte sectoren, losgekoppelde kabels, leesfouten).

Samenvattend:het besturingssysteem praat niet rechtstreeks met de harde schijf. Het maakt gebruik van een gelaagde aanpak:de applicatie -> kernel -> apparaatstuurprogramma -> hardwarecontroller -> harde schijf. DMA is essentieel voor een efficiënte gegevensoverdracht, waardoor de betrokkenheid van de CPU bij de daadwerkelijke gegevensbeweging wordt geminimaliseerd. Onderbreekt de voltooiing van signalen en fouten naar de CPU, waardoor deze meerdere taken tegelijkertijd kan beheren.