Sistemas de Entrada e Saídas

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1 Sistemas de Entrada e Saídas José Costa Introdução à Arquitetura de Computadores Departamento de Engenharia Informática (DEI) Instituto Superior Técnico José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 1

2 Sumário Entradas, Saídas e Comunicações Arquitetura de Entradas/Saídas Interfaces Tipos de Endereçamentos dos Portos Periféricos Teclados onitores Discos agnéticos Comunicação Paralela Interfaces Sem Sincronização José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 2

3 Entradas, Saídas e Comunicações Se o Computador fosse apenas processamento e memória não teria utilidade nenhuma! José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 3

4 Periféricos Periféricos são os dispositivos de entrada e saída de um computador. teclados rato écrans discos rígido José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 4

5 ecanismos de Interacção uito variados Responsáveis por uma complexidade significativa dos sistemas operativos actuais José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 5

6 Arquitetura de Entradas/Saídas UCPs funcionam na ordem dos GHz Periféricos funcionam a velocidades tipicamente, mais baixas de centenas de milissegundos a microssegundos Necessário adaptar entre si estas velocidades de processamento muito diversas José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 6

7 Sistema de Barramentos Processador Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo emória Interface Interface... Interface Periférico Periférico Periférico José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 7

8 Interfaces Promover adaptações do ponto de vista físico Esconder ao processador a velocidade dos periféricos (mais baixa) Descodificar os endereços presentes no respectivo barramento a que está ligada Controlar vários modos de funcionamento Controlar a comunicação física com o periférico Sinalizar ao processador a presença de dados ou disponibilidade para receber dados através do sistema de interrupções Participar em modos de transferência mais avançados (DA) José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 8

9 Interfaces Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação de endereços... Registos Controlo Comunicação com o periférico José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 9

10 Descodificação de Endereços Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação Externa... A i a A n-1 A 0 a A i-1 En Descodificação Interna 0 n-1... Interface A Controlo Escrita... Interface X Leitura... OEn Porto 0 Porto n-1 Periférico X Periférico A José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 10

11 Tipos de Endereçamentos dos Portos Barramentos separados para entradas/saídas e para acessos a memória esmo barramento e o mesmo espaço de endereçamentos para as entradas/saídas e para os acessos à memória esmo barramento, mas diferentes espaços de endereçamento para as entradas/saídas e para os acessos à memória José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 11

12 Periféricos Teclado Rato Ecran tátil Leitor de código de barras Scanner icrofone Webcam Display onitor de computer... Projetor Impressora Disco duro Pen USB SD CD-RO DVD-RO odem Controlador de rede... José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 12

13 Teclados D e s c o d ux 3 x 3 Interface 8 interrupção scan code y José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 13

14 onitores onitores alfanuméricos códigos BS (backspace), LF (linefeed), CR (carridge return) onitores a cores raios catódicos LCDs Interface é realizada pela placa gráfica José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 14

15 Placa Gráfica Placa Gráfica UCP emória modo texto RO caracteres ASCII onitor emória modo gráfico Gerador varrimento monitor RGB... José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 15

16 Discos agnéticos Entrada e saída Usado para: Armazenar dados de maneira permanente emória virtual Funções controladas pelo Sistema Operativo Dividido em partições José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 16

17 Organização Interna de Um Disco Disco Rígido Cilindro Pista Sector José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 17

18 Tempos de Acesso tempo de procura (seek time) tempo que a cabeça magnética demora até chegar à pista onde o sector se encontra média de 4ms para discos rígidos de gama alta atraso rotacional (rotational latency) tempo que demora desde que a cabeça magnética se encontra em posição até que o sector desejado passe por baixo desta 3ms em média para disco de rotações por minuto tempo de leitura (access time) tempo que demora a leitura ou a escrita de um sector valor típico de 0,09 ms Tudo somado: 7,1ms José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 18

19 Comunicação com os Dispositivos comunicação entre o processador e a interface de um periférico é comunicação paralela comunicação entre interface e dispositvo pode ser paralela ou série José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 19

20 Comunicação Paralela Tipicamente largura da palavra do processador está desadaptada à comunicação com o periférico Pode ser necessário sincronização José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 20

21 Interfaces Sem Sincronização Leitura Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação externa... Controlo Enable da interface Leitura OEn V José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 21

22 Interfaces Sem Sincronização Escrita Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação externa... Controlo Enable da interface Escrita José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 22

23 Sumário Entradas, Saídas e Comunicações Arquitetura de Entradas/Saídas Interfaces Tipos de Endereçamentos dos Portos Periféricos Teclados onitores Discos agnéticos Comunicação Paralela Interfaces Sem Sincronização José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 23

24 Referências Arquitectura de Computadores: dos Sistemas Digitais aos icroprocessadores, G. Arroz, J. onteiro, A. Oliveira, Secção 14 José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 24

25 Próxima Aula Sistemas de Entrada e Saída (cont.) José Costa (DEI/IST) Sistemas de Entrada e Saídas 25