Arquitectura de Computadores

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1 Arquitectura de Computadores Sistema de Entradas e Saídas (14.1 e 14.2) José onteiro Licenciatura em Engenharia Informática e de Computadores Departamento de Engenharia Informática (DEI) Instituto Superior Técnico 21 de aio, 2009 José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

2 Sumário da Aula diversidade de periféricos interfaces organização dos periféricos comunicação paralela vs comunicação série José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

3 Dispositivos de Entrada / Saída grande variedade de dispositivos características muito díspares largura de banda tempos de resposta formato de dados Como conciliar com sistema computacional? José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

4 Dispositivos de Entradas/Saídas Periférico Tipo Parceiro LB (kb/s) Teclado Entrada Humano 0,01 Rato Entrada Humano 0,02 Impressora ecânica Saída Humano 1,00 Floppy Entrada/Saída áquina 50,00 Impressora Laser Saída Humano 100,00 Voz Entrada/Saída Humano 500,00 Disco Óptico Entrada/Saída áquina 500,00 Disco agnético Entrada/Saída áquina 5.000,00 Rede Entrada/Saída áquina 1.000,00 Placa gráfica Saída Humano ,00 José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

5 Interface para Dispositivos de Entrada/Saída Processador Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo emória Interface Interface... Interface Periférico Periférico Periférico José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

6 Controladores de Entrada/Saída Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação de endereços... Registos Controlo Comunicação com o periférico José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

7 Ciclos de Leitura e Escrita Relógio 10ns T1 T2 T3 T0 T1 em Enable Read / Write Endereços Endereços válidos Dados Válidos Tempo de acesso = 25 ns 10ns T1 T2 T3 T0 T1 Relógio em Enable Read / Write Endereços Dados Endereços válidos Dados Tempo de acesso = 25 ns José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

8 apas de emória uitas vezes, o espaço de memória está fragmentado e/ou utiliza diferentes tipos de memórias. FFFFFh RA UCP 20 em Read em Enable Dados Endereços A15 A R/W CS RA DATA ADDR F0000h 1FFFFh 10000h 07FFFh 00000h... RA... RO A19 A16 4 Descodificador EN A R/W CS RA DATA ADDR CS RO DATA ADDR José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

9 Descodificação de Portos 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 onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

10 Organização do Sistema de Entradas/Saídas. emória E/S Independent-IO José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

11 Organização do Sistema de Entradas/Saídas. emória. emória E/S E/S Independent-IO emory-mapped IO José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

12 Organização do Sistema de Entradas/Saídas Independent-IO implica instruções (IN e OUT) e sinais de controlo (IOR / IOW) específicos para aceder aos dispositivos separação clara no acesso à memória e ao sistema de entradas/saídas todo o espaço de endereçamento disponível para aceder à memória emory-mapped IO qualquer instrução de acesso à memória pode aceder a dispositivos de entrada / saída José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

13 Exemplo de Periféricos: Teclado D e s c o d ux 3 x 3 Interface 8 interrupção scan code y José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

14 Exemplo de Periféricos: onitor Placa Gráfica UCP emória modo texto RO caracteres ASCII onitor emória modo gráfico Gerador varrimento monitor RGB... José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

15 Exemplo de Periféricos: Disco Disco Rígido Cilindro Pista Sector José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

16 Comunicação Série e Paralela Comunicação Paralela: vários bit são enviados simultaneamente. Comunicação Série: apenas um bit é enviado de cada vez. José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

17 Comunicação Série e Paralela Comunicação Paralela: vários bit são enviados simultaneamente. Comunicação Série: apenas um bit é enviado de cada vez. Vantagens da comunicação série face à comunicação paralela: José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15

18 Comunicação Série e Paralela Comunicação Paralela: vários bit são enviados simultaneamente. Comunicação Série: apenas um bit é enviado de cada vez. Vantagens da comunicação série face à comunicação paralela: mais barato! permite ligação através de redes de comunicação existentes (ie, rede telefónica) evita problemas de sincronização entre as diferentes linhas de dados José onteiro (DEI / IST) Arquitectura de Computadores / 15