Entrada e Saída (E/S ou I/O) Livro Introdução à Organização de Computadores Capítulo: 10 –...
Transcript of Entrada e Saída (E/S ou I/O) Livro Introdução à Organização de Computadores Capítulo: 10 –...
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Livro
Introdução à Organização de Computadores
Capítulo:
10 – Entrada e Saída
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Qual a utilidade de um sistema capaz de fazer milhões de cálculos por segundo, se não pudermos dizer a ele que cálculos deve fazer, ou então vermos os resultados destes cálculos?
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Processador
Memória cache
Memória principal
Interface de E/S
Interface de E/S
Interface de E/S
Disco VídeoRede
Modelo de estrutura de um sistema de computação
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Fonte: http://www.pcmag.com/encyclopedia/term/48076/northbridge
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Interfaces E/S• Interfaces de E/S podem ter velocidades
diferentes, de acordo com o que esta conectado;
• E/S é usualmente assíncrona;• A transmissão, devido à distância, pode ser
corrompida, exigindo mecanismos de controle de erro;
• Cada dispositivo de E/S tem natureza própria, considerando velocidade, formato dos dados, quantidade de informações envolvidas, etc.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Registrador de endereço
Registrador de dados
Registrador de dados
Lógica
Dados
Dados
Sinais de controle
Barramento do sistema
Endereço
Dados
Controle
Dispositivo de E/S
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Funções (interface de E/S):• Controla e sincroniza o fluxo de dados;• Realiza a comunicação com a UCP;• Serve de memória auxiliar para o trânsito
de informações;• Realiza algumas funções de detecção e
correção de erros na transmissão.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Tipos de transmissão:• Comunicação homem-máquina;• Comunicação máquina-máquina;• Comunicação remota.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Tipos de transmissão – Serial• Antigamente era a mais lenta;• Informações são transmitidas bit a bit;• Ambas as partes (transmissor e receptor)
precisam estar sincronizados ou pelo menos trabalhando na mesma velocidade;
• A transmissão pode ser síncrona ou assíncrona.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Tipos de transmissão – Assíncrona• Não usa sinais de relógio para sincronizar
a transmissão;• Pra indicar o inicio de um byte envia um
sinal 0 (zero), e dois sinais 1 (um) para indicar o final do byte;
• Um dispositivo comum para transmissão e recepção é denominado UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), representado a seguir;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Unidade de controle
Buffer de saída: dados para transmissão
Buffer de saída: dado recebido
Registrador de transmissão
Registrador de recepção
Relógio externo
Registrador de estado
Sinal de controle
Dados em série
Sinal de controle
Dados em série
Dados de entrada (1 caractere)
Dados de saída
Sinal de controle
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Tipos de transmissão – Síncrona• Transmissor e receptor tem os relógios
sincronizados:• Através de um canal separado;• Através de uma sinalização específica junto
com os dados transmitidos;• Mais eficiente, pois não precisam ser
transmitidos bits de sincronização entre os bytes (somente no início da transmissão)
• Dispositivo típico é a USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter)
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Tipos de transmissão – Paralela• Bits são transmitidos por vários fios em
paralelo;• Além dos barramentos de comunicação,
interfaces mais comuns são a Centronics e a SCSI;
• É tipicamente usada hoje somente dentro dos computadores;
• Velocidade é limitada pelo alinhamento entre os bits.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Teclado• Tipos comuns: Numérico, dedicado e
geral;• Tecnologias: Mecânica, capacitiva, efeito-
hall;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Teclado
Processo de leitura:• Processador interno procura sinais de teclas;• Confirma se tecla foi pressionada;• Gera código da tecla pressionada;• Gera um sinal de interrupção;• Troca sinais com o processador para
transmissão;• BIOS analisa se tecla foi pressionada em
alguma combinação (ALT, Shift, outros).
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo• Tipos mais comuns: CRT, LCD, LED, Flat;• Dois modos de utilização principais: Modo
texto e modo gráfico;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo
Modo texto: • Tela dividida em linhas e colunas, em
cada local podendo representar algum símbolo válido;
• Cada campo tem um número de pontos usados para representar o caractere, mais pontos em volta para dar espaço entre os caracteres e as linhas;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo
Modo gráfico:• Tela é mapeada em uma única matriz de
pontos, não em linhas e colunas;• Flexibilidade muito maior;• Exige muito mais memória e capacidade
de processamento, principalmente quando inclui também cores;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Impressoras
Tecnologia típicas: Matriciais, jato de tinta, Laser, Transferência de cera, sublimação de tinta;
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Dispositivos de E/S – Mouse
Tecnologias típicas:• Mecânico;• Opto-mecânico;• Ótico.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Métodos de E/S:• E/S por programa• Interrupção• Acesso direto à memória (DMA – Direct
Memory Access)
Entrada e saída
Leitura de E/S
Há três formas básicas:• Por programa• Por interrupção• Por acesso direto à memória (DMA –
Direct Memory Acess)
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
E/S por programaPrograma envia comando
à interface
Interrogação do estado do dispositivo
Pronto?
Ler (ou escrever) dado
Terminou?
Continua
Sim
Sim
Não
Não
Entrada e saída
Leitura de E/S – Por programa
A CPU fica verificando continuamente a situação do dispositivo a ser tratado, e quando este está pronto, lê ou escreve dados no mesmo.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Leitura de E/S – Por interrupção
Ao invés de ficar verificando a interface, a interface interrompe a CPU indicando que está pronta para transmitir ou receber.
Tempo
Programa principal
Interrupção de teclado
Interrupção de teclado
Interrupção de impressora
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Interrupções podem ser:• Internas: De programas, erros como
overflow, etc;• Externas: Interrupções externas à CPU.
Usualmente de interfaces de E/S.
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
Leitura de E/S – DMA
Em uma leitura/escrita por DMA, a interface de E/S transfere os dados diretamente da/para a MP, e somente sinaliza à CPU quando a transferência está concluída, liberando a CPU para outras tarefas
Entrada e Saída (E/S ou I/O)
UCP
Periférico (disco,...)
Controlador DMA
Registrador de endereço
Memória principal
Chave 1 Chave 3Chave 2
Barramento de endereços
Barramento de dados