Ключевая концепция разработки программного обеспечения ввода-вывода извест­на как независимость от конкретных устройств. Ее смысл заключается в предо­ставлении возможности создания программ, способных получить доступ к любому устройству ввода-вывода без необходимости предварительного определения устройства- К примеру, программа, считывающая входной файл, должна иметь воз­можность читать его с жесткого диска, компакт-диска, DVD или флэш-накопителя USB без изменения программы под каждое конкретное устройство. То есть любой пользователь должен получить возможность набрать команду типа

sort <input >output

и убедиться, что она работает с входными данными, поступающими с диска любого типа или с клавиатуры, и с выходными данными, отправляемыми на диск любо­го типа или на экран. Решение всех проблем, связанных с разнородностью этих устройств и с тем, что для них требуются существенно отличающиеся друг от друга последовательности команд для чтения или записи, возлагается на операционную систему.

С независимостью от конкретного устройства тесно связана и задача однооб­разного именования. Имя файла или устройства должно быть просто строкой или целым числом и никоим образом не зависеть от устройства. В UNIX все диски могут быть произвольным образом сгруппированы в иерархию файловой системы, поэтому пользователь не должен знать, какое имя какому устройству соответствует. Например, флэш-накопитель USB может быть подключен (смонтирован) к ка­талогу /usr/ast/backup, чтобы при копировании файла в каталог /usr/ast/backup/ monday происходило его копирование в каталог monday на этом флэш-накопителе. Таким образом, все файлы и устройства адресуются одинаково: по полному имени, включающему путь в файловой системе.

Другим важным аспектом программного обеспечения ввода-вывода являет­ся обработка ошибок. В общем-то, обработка ошибок должна осуществляться как можно ближе к аппаратуре. Если контроллер обнаружил ошибку чтения, он должен попытаться, если это возможно, исправить ее самостоятельно. Если он не в состоянии с ней справиться, то ее должен обработать драйвер устройства, воз­можно, путем повторной попытки чтения блока. Многие ошибки носят случайный характер, как, например, ошибки чтения, вызванные пылинками на головке чтения, и зачастую исчезают при повторе операции. Верхние уровни должны осведомлять­ся о возникшей проблеме только в том случае, если с ней не удалось справиться на нижних уровнях. Во многих случаях устранение ошибки может быть произведено незаметно, на нижних уровнях, так, чтобы верхние уровни даже не знали о ее су­ществовании.

Еще один ключевой вопрос — какой способ применить для передачи данных: синхронный (блокирующий) или асинхронный (управляемый с помощью пре­рываний). Большинство физических операций ввода-вывода осуществляется в асинхронном режиме: центральный процессор инициирует передачу данных и устраняется от нее для выполнения каких-нибудь других задач, до тех пор пока не поступит прерывание. А вот прикладные программы значительно легче писать, если операции ввода-вывода осуществляются в блокирующем режиме: после си­стемного вызова read программа автоматически приостанавливается до тех пор, пока данные не поступят в буфер. На операционную систему возлагается задача, чтобы фактически управляемые с помощью прерываний операции выглядели для пользовательской программы как блокирующие.