Barramentos e Interfaces

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1 Franklin Lima 1 Larissa Moraes 1 Marco Túlio 1 Miguel de Jesus 1 Poliana Ferreira 1 1 Departamento de Tecnologia Eletro-Eletrônica Instituto Federal da Bahia Seminário IEC, 2010 Prof. André Ferreira

2 1 2 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela

3 Sumário 1 2 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela

4 O que é barramento? Sumário É um caminho elétrico comum entre vários dispositivos. Andrew S. Tanenbaum

5 Os barramentos podem ser classificados quanto a sua funcionalidade: Processador - Dados - Controle - Endereço Cache Memória I/O ou E/S Dados

6 Sumário Especificações Largura Relógio - Síncrono - Assíncrono Arbitragem - Centralizada - Descentralizada Características Frequência de operação Capacidade Taxa de transferência

7 O que motivou a criação de barramentos? Padronização x Competitividade

8 ISA - Industry Standard Architecture MCA - Micro Channel Architecture EISA - Extended Industry Standard Architecture VLB - Vesa Local Bus PCI - Peripheral Componnet Interconnect AGP - Accelerated Graphics Port USB - Universal Serial Bus FireWire ou IEEE 1394

9 ISA - Industry Standard Architecture Criado pela Intel em 1981 na versão de 8 bits para conectar placas de expansão e periféricos; barramento síncrono; baixo custo; dependência da arquitetura (x86 na época).

10 ISA - Industry Standard Architecture Figura: Operação do barramento ISA

11 ISA - Industry Standard Architecture ISA 8 bits Freqüência de operação de 4,77 MHz; Barramento de dados bidirecional de 8 bits; Barramento de endereços de 20 bits; Taxa de transferência máxima de 3.5 Mbit/s; Implementação de Direct Memory Access (DMA).

12 ISA - Industry Standard Architecture Figura: Barramento ISA de 8 bits

13 ISA - Industry Standard Architecture ISA 16 bits Freqüência de operação de 8,33 MHz; Barramento de dados bidirecional de 16 bits; Taxa de transferência máxima de 6.5 Mbit/s.

14 ISA - Industry Standard Architecture Figura: Barramento ISA de 16 bits

15 ISA - Industry Standard Architecture Slots ISA Figura: Slot ISA de 8 bits Figura: Slot ISA de 16 bits

16 ISA - Industry Standard Architecture Aplicações Placa de fax/modem Placa de som Placa de interface para scanner proprietárias Placas de rede

17 MCA - Micro Channel Architecture Criado em 1987 pela IBM na tentativa de reconquistar o mercado; plug and play; não havia compatibilidade com o padrão anterior (ISA); alto custo; comunicação em 32 bits.

18 MCA - Micro Channel Architecture Figura: Slot MCA

19 EISA - Extended ISA Sumário Criado em 1988 pela Compaq e Intel para substituir o ISA; mantinha a retrocompatibilidade com ISA; transmissão em 32 bits; configuração via software.

20 EISA - Extended ISA Sumário Figura: Operação do barramento EISA

21 EISA - Extended ISA Sumário Figura: Comparação dos Slots ISA e EISA.

22 EISA - Extended ISA Sumário Aplicações Placa de fax/modem Placa de som Placa de interface para scanner proprietárias Placas de rede

23 VLB - VESA Local Bus Criado pela VESA em 1993 como expansão do slot ISA; barramento síncrono local; fácil implementação; transmissão em 32 bits; problemas de carga.

24 VLB - VESA Local Bus Figura: Operação do barramento VLB

25 VLB - VESA Local Bus Figura: Slot VLB

26 VLB - VESA Local Bus Aplicações Placas de vídeo Placas de rede de disco

27 PCI - Peripheral Component Interconnect Criado em meados de 1990 pela Intel com intuito de interconectar dispositivos periféricos; mesclava os barramentos VLB e ISA; frequência de clock própria (CI ponte); operação em 32 bits; plug and play; implementação do Bus Mastering.

28 PCI - Peripheral Component Interconnect Figura: Operação do barramento PCI

29 PCI - Peripheral Component Interconnect Figura: Slot PCI

30 PCI - Peripheral Component Interconnect Aplicações Placas de rede e modens Placas de vídeo (antigas) Adaptadores USB Adaptadores Serial e Paralelo Placas de áudio

31 AGP - Accelerated Graphics Port Criado em 1996 pela Intel para substituir o PCI; barramento ponto-a-ponto para aceleração de gráficos 3D; alimentação 3.3V e 1.5V; dedicado essencialmente à placas de vídeo.

32 AGP - Accelerated Graphics Port Figura: Placa AGP de 3.3V e placa AGP universal

33 AGP - Accelerated Graphics Port Figura: Slots AGP

34 AGP - Accelerated Graphics Port Figura: Slot AGP de 1.5V

35 AGP - Accelerated Graphics Port Vantagens Altas taxas de transferência; permite o uso da RAM como extensão da memória de vídeo; taxa de transferência 16x maior que a do PCI. Desvantagens Tamanho; velocidade; tensão; drivers de compatibilidade.

36 AGP - Accelerated Graphics Port Aplicações Placas de vídeo Extensão da memória de vídeo Figura: Formação da imagem 3D

37 AGP - Accelerated Graphics Port Figura: Comparação entre PCI e AGP

38 PCI Express Sumário Substitui, ao mesmo tempo, os barramentos PCI e AGP; disponível em vários segmentos: 1x, 2x, 4x, 8x e 16x; taxas de transmissão de até 4GB/s na versão 16x.

39 PCI Express Sumário Figura: Slots PCI Express

40 USB - Universal Serial Bus Criado em 1996 num consórcio entre grandes empresas, entre elas: Microsoft, Apple, Hewlett-Packard, NEC, Intel e Agere; transmissão serial; alta velocidade de transmissão; facilidade de uso; plug and play; hot-swappable.

41 USB - Universal Serial Bus Cronograma evolutivo USB novembro de 1994 USB dezembro de 1994 USB abril de 1995 USB agosto de 1995 USB janeiro de 1996 USB setembro de 1998 USB abril de 2000 USB novembro de 2008

42 USB - Universal Serial Bus Enumeração; tipo de transferência de dados: - Interrupção - Bulk - Isócrono

43 USB - Universal Serial Bus Figura: Arquitetura típica de um sistema USB

44 USB - Universal Serial Bus É responsabilidade do Host: detectar a inclusão e remoção de dispositivos; gerenciar o fluxo de controle de dados entre os dispositivos conectados; fornecer alimentação (tensão e corrente) aos dispositivos conectados; monitorar os sinais do barramento USB.

45 USB - Universal Serial Bus Pinagem e Simbologia Figura: Pinagem dos conectores USB A e B, respectivamente. Figura: Símbolo padrão USB

46 USB - Universal Serial Bus Tipos de conectores Figura: Conectores tipo A, B, Mini 4P e 5P, respectivamente.

47 USB - Universal Serial Bus Cabos Pino Símbolo Função Cor 1 V BUS Alimentação (+5 V DC ) Vermelho 2 D - Dados Branco 3 D + Dados Verde 4 GND Alimentação (Terra) Preto Tabela: Pinagem e conexão do cabo USB

48 USB - Universal Serial Bus Hubs e Extensores Figura: Hub USB com alimentação externa

49 USB - Universal Serial Bus Vantagens Padrão de conexão; plug and play; alimentação elétrica; conexão de vários aparelhos ao mesmo tempo; ampla compatibilidade; hot-swappable; cabos de até 5 metros;

50 USB - Universal Serial Bus Aplicações Figura: Imagem, armazenamento, vídeo, impressão e IrDA são algumas classes.

51 FireWire ou IEEE 1394 Especificado em 1995 pelo IEEE, também conhecido como i.link e High Performance Serial Bus/HPSB; substituto da interface SCSI; transmissão serial. Figura: Interface FireWire

52 FireWire ou IEEE 1394 Características Velocidade de transmissão de dados de 400 Mbps (aproximadamente 50 MB/s); possibilidade de funcionar em três velocidades: 100 Mbps (S100), 200 Mbps (S200), 400 Mbps (S400) e 800 Mbps (S800); capacidade de trabalhar com até 63 dispositivos ao mesmo tempo; conexão Plug and Play e Hot pluggable; fornecimento de até 45 Watts de potência; funcionamento integral com cabos de conexão de até 4,5 metros.

53 FireWire ou IEEE 1394 Figura: Arquitetura do FireWire

54 FireWire ou IEEE 1394 Conectores e Cabos Figura: Conector FireWire

55 FireWire ou IEEE 1394 Conectores e Cabos Figura: Conector FireWire 6 pinos

56 FireWire ou IEEE 1394 Conectores e Cabos Figura: Conectores 4, 6 e 9 vias, respectivamente.

57 FireWire ou IEEE 1394 Aplicações Computadores pessoais; aparelhos digitais de áudio e vídeo; serviços de dados em tempo real.

58 FireWire ou IEEE 1394 USB x FireWire

59 Conclusão Sumário

60 Conclusão Sumário Barramento Largura Frequência Taxa de transferência ISA (8 bits) MB/s ISA (16 bits) MB/s EISA MB/s VLB MB/s PCI MB/s PCI (64 bits) MB/s AGP MB/s AGP (x2) 32 66x MB/s AGP (x4) 32 66x4 1 GB/seg AGP (x8) 32 66x8 2.1 GB/seg Tabela: Comparação entre principais tipos de barramentos

61 Sumário Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela 1 2 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela

62 Sumário Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface pode ser definida como sendo o local de conexão entre dois meios, sejam eles físicos ou lógicos. No computador as interfaces são ligadas através de barramentos à placa-mãe e através delas é possível a troca de dados com o mundo externo.

63 Comunicação de dados Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Conceitos importantes Comunicação - Simplex, Half-Duplex e Full Duplex - Síncrona e Assíncrona - Série e Paralela

64 Comunicação em Paralelo Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Figura: Representação da comunicação em paralelo

65 Vantagens e Desvantagens Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Vantagens Maior velocidade de transmissão Desvantagens Transmissão de dados mais custosa e complexa Requer mais de um canal de comunicação

66 Comunicação em Série Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Figura: Representação da comunicação em série

67 Vantagens e Desvantagens Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Vantagens Transmissão de dados mais simples Utiliza apenas um canal de comunicação Desvantagens Menor velocidade de transmissão

68 Série x Paralela Sumário Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Característica Paralelo Serial Custo alto baixo Distância baixa alta Taxa de transferência alta baixa Tabela: Tabela comparativa Paralelo versus Serial

69 Interface Serial Sumário Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Aplicações Modens Impressoras Scanners Mouses Outras Figura: Conector DB9 da porta serial

70 Interface Serial: Cabos e Conectores Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Figura: Pinagem DB9 e Cabo serial

71 Interface Serial: Pinagem Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Pino Função Símbolo 1 Data Carrier Detect DCD 2 Receive Data RX 3 Transmitted Data TX 4 Data Terminal Ready DTR 5 Signal Ground GND 6 Data Set Ready DST 7 Request To Send RTS 8 Clear To Send CTS 9 No connect NC Tabela: Pinagem do DB9

72 Interface Serial: Características Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Características elétricas Nível lógico baixo (0): +3V até + 25V Nível lógico alto (1): -3V até -25V Indefinido: -3V até +3V Esses níveis são incompatíveis com as famílias TTL e CMOS! Veja mais em Com Basics/RS232 standard.html

73 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Serial: Exemplo de aplicação Figura: Circuito básico de comunicação utilizando o MAX232

74 Interface Paralela Sumário Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Aplicações Impressoras Scanners Outras Figura: Conector DB25 da porta paralela

75 Interface Paralela: Endereços Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Nome da porta Endereço de memória Endereço da porta LPT1 0000: hexadecimal LPT2 0000:040A 278 hexadecimal Tabela: Endereços da Porta Paralela

76 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Modos de Operação Transmissão Unidirecional - SPP Transmissão Bidirecional - EPP Transmissão Bidirecional com DMA - ECP

77 Interface Paralela: Pinagem Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Figura: Pinagem do conector DB25 da porta paralela.

78 Interface Paralela: Pinagem Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Figura: Pinagem do conector DB25 da porta paralela.

79 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Cabos e Conectores Figura: Conectores DB25 e Centronics, respectivamente.

80 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Cabos e Conectores Figura: Cabo paralelo DB25-DB25 e DB25-Centronics, respectivamente.

81 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Características Elétricas Nível lógico alto (1) - tensão entre 3,1 e 5V Nível lógico baixo (0) - tensão entre 0 e 0,4V

82 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Controle de Dispositivos (Hardware) Figura: Controle de LEDs.

83 Comunicação em Série x Paralelo Interface Serial Interface Paralela Interface Paralela: Controle de Dispositivos (Software) Figura: Código em C e Terminal do Linux

84 Andrew S. Tanenbaum Organização Estruturada de Computadores, 4 a Edição Ronald J. Tocci; Neal S. Widmer Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações, 8 a Edição Alberto Noboru Miyadaira Microcontroladores PIC18: Aprenda e Programe em Linguagem C Antonio Rogério Messias Porta Paralela e Serial

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