Organização de Computadoresrganização de Computadores

A Interface entre o ProcessadorA Interface entre o Processadore os Periféricose os Periféricos

Capítulo 8 – Patterson & HennessyCapítulo 8 – Patterson & Hennessy(seções 8.4 e 8.5)(seções 8.4 e 8.5)

Prof. Fábio M. CostaInstituto de InformáticaUniversidade Federal de Goiás

Visão geral

Análise de desempenho

Impacto da E/S no desempenho geral do sistema

Benchmarks e métricas– vazão

quantidade de dados transferidos por unidade de tempo quantidade de operações executadas por unid. de tempo

– tempo de acesso tempo transcorrido para completar uma operação

Classificação de dispositivos de E/S

Quanto ao comportamento– entrada, saída, armazenamento (leitura e escrita)

Quanto ao usuário– Realiza a interface com uma pessoa ou com outra

máquina

Quanto à velocidade– em relação à taxa de transferência de dados entre

o dispositivo e a memória principal ou o processador

Tipos de dispositivos

Dispositivo Comportamento Usuário Velocidade (KB/segundo)Teclado entrada pessoa 0,01Mouse entrada pessoa 0,02Entrada de voz entrada pessoa 0,02Scanner entrada pessoa 400,00Saída de voz saída pessoa 0,60Impressora matricial saída pessoa 1,00Impressora laser saída pessoa 200,00Vídeo gráfico saída pessoa 60.000,00Modem entrada ou saída máquina 2,00 a 8,00Rede/LAN entrada ou saída máquina 500,00 a 6.000,00Disco flexível armazenamento máquina 100,00Disco rígido armazenamento máquina 1.000,00

Barramentos

Conjunto de linhas (fios) que ligam os componentes do sistema– Processador, memória, dispositivos de E/S

Composto por:– Linhas de controle

Sinalizar solicitações e reconhecimentos de solicitações Indicar o tipode informação presente nas linhas de dados

– Linhas de dados Dados propriamente Comandos (e.g., para os dispositivos de E/S) Endereços (e.g., para acesso à memória)

Operações de barramento

Entrada:– Transferência de dados de um dispositivo de E/S

para a memória Saída:

– Transferência de dados da memória para um dispositivo de E/S

Etapas em uma operação de saída

Etapas em uma operação de entrada

Tipos de Barramentos

Barramento processador-memória Barramentos de E/S Barramento de backplane

Um único barramento

Configuração com dois níveis

Configuração com três níveis

Barramentos síncronos e assíncronos

Síncrono– Um sinal de relógio temporiza as operações do

barramento– i.e., o protocolo de comunicação do barramento é

definido relativamente ao sinal de relógio Assíncrono

– O protocolo do barramento é definido com base em relações de causa e efeito entre os sinais de controle

– Usa-se um protocolo de “handshaking”

Barramentos Síncronos

Exemplo de protocolo para acesso à memória– 1o. Ciclo:

Transmite o comando de leitura da memória Transmite o endereço de memória a ser lido

– 5o. Ciclo: A memória deve responder colocando o dado solicitado

no barramento (nas linhas de dados)

Desvantagens:– Todos os dispositivos devem trabalhar na mesma

freqüência de relógio (em detrimento de dispositivos mais rápidos)

– Limites no comprimento do barramento

Barramentos Assíncronos

Exercício

Elaborar um diagrama de tempo semelhante ao do slide anterior para mostrar a seqüência de sinais de controle que ocorrem no barramento para realizar uma operação de transferência de dados de um dispositivo de entrada para a memória (i.e., uma escrita na memória). Descrever a seqüência de sinais gerados.

Obtenção de acesso ao barramento

Arbitração de acesso ao barramento

Interface entre os Dispositivos de E/S, o Processador e a Memória

Envio de comandos ao dispositivo de E/S– Através das linhas de dados do barramento– Operação de escrita em relação ao dispositivo ou à

sua controladora Comunicação com o processador

– Polling (consulta explícita ao dispositivo)– Interrupções

Transferência de dados entre um dispositivo e a memória– Através do processador– DMA: Direct Memory Access

DMA

Implementada através de um controlador específico: o controlador de DMA

Três passos:– O processador programa o controlador de DMA

Identificação do dispositivo, operação a ser realizada, endereço de memória (fonte ou destino dos dados), quantidade de bytes a serem transferidos

– O controlador de DMA dirige a transferência de dados entre o dispositivo e a memória

Isto pode envolver várias operações de barramento em seqüência, sem incomodar o processador

– Ao completar a transferência, o controlador de DMA interrompe o processador para informar o resultado da operação

Projeto típico de um sistema de E/S