Disciplina de Organização de Computadores I
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- Maria das Dores Pinho de Figueiredo
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1 USP - ICMC - SSC SSC Eng. Comp. - 2o. Semestre 2010 Disciplina de Prof. Fernando Santos Osório fosorio [at] { icmc. usp. br, gmail. com } Página Pessoal: Estagiário PAE Maurício Dias - macccdias [at] gmail.com 1 Agosto 2010 Material on-line Wiki ICMC - Aula 08s Agenda - Tópicos Abordados Conteúdos Abordados: 1. : 2. Tipos de E/S - E/S por Pooling - Interrupção - DMA 2 Set
2 Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA - Instruções especiais de I/O Instruction Set: InPort, OutPort 3 Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA Instruction Set: Sem Instruções Específicas para I/O Exemplo: 6502 > Não possui instruções especiais de I/O > Não possui hardware específico para I/O 4 2
3 Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA Exemplos: APPLE Acesso ao Speaker End. $C030 Simulador 6502 Acesso ao Vídeo: $E000,$E002,$E003 Acesso ao Teclado: $E004 5 Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA $E000 Clear terminal window $E001 Ascii code will be sent to terminal screen and displayed as a character $E002 Ascii code will be sent to screen and displayed as above, but CR/LF will be ignored $E003 Ascii code will be sent to screen and displayed as a hexadecimal number $E005 Controls horizontal location of cursor $E006 Controls vertical location of cursor. 6 3
4 Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA 7 $E004 If a character has been typed into the terminal screen, it will be copied to this location Teclado... ASCII, echo, Press-Release, Leitura múltipla, Scan-Codes, inicio: LDA #$00 STA $E000 ; Limpa Tela Loop: LDA $E004 CMP #00 ; Espera tecla BEQ Loop STA $E002 ; Exibe Echo Pula: CMP #$0D ; Enter: FIM BNE Loop BRK ; Leitura de teclado por Pooling Acesso a memória de I/O Instruções tipo LDA, STA - Instruções especiais de I/O Instruction Set: InPort, OutPort 8 Exemplo de Instruções: Z80 => IN A,(n) [Porta n] OUT (n),a 8086 => IN data, port OUT port, data 4
5 Z80: In the instructions IN A,n and OUT n, A, the I/O device address n appears in the lower half of the address bus (A7-A0) Pooling Problems: - Sync (síncrono) - Overrun (perda de dados) - Overhead (alto custo computacional) 9 Dois métodos são usados para acessar os dispositivos de I/O (Acesso a memória de I/O LDA, STA). - Instruções especiais de I/O ( Instruction Set: InPort, OutPort). I/O Mapeado em Memória: - Reserva uma parte do endereçamento de memória para acesso aos dispositivos de I/O. Escreve e lê dados nesta área. Exemplo: 0xF000 (área reservada para memória de vídeo) - Comandos de acesso a memória são interpretados como I/Os. 10 I/O por Instruções Especiais: - Instruções Especiais de I/O identificam o número do dispositivo de I/O que se deseja acessar. Exemplo: InPort 0x01FF (área reservada para status do dispositivo) 5
6 I/O Tipos de E/S: Métodos * Programado: (ex. Pooling) - Baseado em uma rotina que é responsável pela transferência dos dados para o dispositivo de I/O; * Por Interrupção: - Baseado em um conjunto de Hardware+Software que são usados para controlar a transferência dos dados. O hardware sinaliza quando pode receber/enviar dados e uma rotina de software atende o pedido (interrupção), realizando o I/O; * Por Acesso Direto a Memória: DMA - A transferência dos dados é realizada diretamente entre o dispositivo de I/O e a memória, sem a necessidade de uma interferência direta da. 11 I/O - E/S por Polling e por Interrupção O Sistema Operacional precisa saber quando - Um dado está disponível para transferência (leitura ou escrita); - O dispositivo de completou a operação requisitada; - Ocorreu um erro de I/O durante uma operação. Estas operações podem ser feitas de 2 modos principais: 1. Polling: - O dispositivo de I/O coloca informações em um registrador de status; - O sistema operacional verifica periodicamente o status do registrador I/O Interrupt: - Quando o dispositivo de I/O precisar da atenção do processador, ele irá gerar um sinal de interrupção (Interrupt IRQ) para o processador. - O sistema operacional deve prover uma rotina que irá atender esta solicitação de interrupção (Interrupt Handler) 6
7 I/O - E/S por Polling Memory IOC device Is the data ready? yes read data store data done? yes no no busy wait loop is an inefficient way to use the unless the device is very fast! but checks for I/O completion can be dispersed among computation intensive code 13 Vantagem Simples: o processador está controlando o I/O e faz todo o trabalho. Desvantagem: Sobrecarga do Polling que consome muito tempo de. 14 I/O - E/S por por Interrupção Memory IOC device (1) I/O interrupt (2) save PC [+regs] (3) interrupt service address add sub and or nop read store... : rti Programa do Usuário Rotina de Tratamento De Interrupção (4) Vantagem: Memória O programa do usuário só é parado no momento em que a transferência realmente ocorre. Desvantagem: Necessidade de um hardware especial para gerenciar os eventos: Gerar a insterrupção (I/O device) / Detectar a interrupção () 7
8 I/O - Barramento e DMA Cache Memory Regs Main Memory I/O Module Address Bus / Data Bus Control Bus 15 DMA: De um modo geral o DMA consiste na realização de uma transferência de dados entre um determinado dispositivo de I/O e a memória principal, praticamente sem intervenção da. Controle: DMA controller => Requisição de Barramento (BusRq) I/O - Barramento e DMA Regs Cache Memory Main Memory I/O Module Address / Data Bus 16 Controles: Requisição de Barramento (BusRq) 8
9 INFORMAÇÕES SOBRE A DISCIPLINA USP - Universidade de São Paulo - São Carlos, SP ICMC - Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação SSC - Departamento de Sistemas de Computação Prof. Fernando Santos OSÓRIO Web institucional: Página pessoal: fosorio [at] icmc. usp. br ou fosorio [at] gmail. com 17 Agosto 2010 Disciplina de / Eng. Comp. Estagiário PAE: Maurício A. Dias Web disciplina: > Programa, Material de Aulas, Critérios de Avaliação, > Lista de Exercícios, Trabalhos Práticos, Datas das Provas 9
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