Introdução à Organização de Computadores Entrada e Saída Sistemas da Computação Prof. Rossano Pablo Pinto, Msc. rossano at gmail com 2 semestre 2007
Tópicos Processadores Memória Principal Memória Secundária Entrada e Saída (Seção 2.4) Copyleft Rossano Pablo Pinto 2
(E/S) (Input / Output - I/O) Copyleft Rossano Pablo Pinto 3
Impressoras, Scanners, Modems, Teclado, Mouse, etc.. Copyleft Rossano Pablo Pinto 4
(Gabinete) Gabinete Placa mãe composta por: CPU slots de memória vários chips de suporte barramentos + sockets p/ placas de E/S Copyleft Rossano Pablo Pinto 5
Estrutura lógica de um computador: Este exemplo mostra apenas um barramento p/ conectar todas as partes. A maioria dos sistemas atuais possui 2 ou mais barramentos. Monitor Barramento Copyleft Rossano Pablo Pinto 6
Cada dispositivo é composto por 2 partes: controlador dispositivo propriamente dito (ex.: drive de disco) O controlador fica geralmente em uma placa que é conectada em algum slot da placa mãe (quando for off-board) Copyleft Rossano Pablo Pinto 7
Um controlador recebe comandos de programas Alguns controladores podem acessar diretamente a memória s/ a intervenção da CPU: DMA (Direct Memory Access) Quando a transferência termina, a controladora geralmente gera uma interrupção Copyleft Rossano Pablo Pinto 8
Interrupção (no caso de DMA): CPU suspende execução do programa corrente CPU passa a rodar um procedimento especial (interrupt handler - tratador de interrupção) verificação de erros toma ações dependentes de dispositivo informa o SO que a E/S foi finalizada CPU volta a executar programa suspenso Copyleft Rossano Pablo Pinto 9
O barramento também é utilizado pela CPU - Busca de dados + instruções Quem controla o acesso ao barramento é o elemento chamado árbitro de barramento Geralmente, em uma disputa entre CPU e E/S, quem ganha o acesso ao barramento são os dispositivos de E/S Copyleft Rossano Pablo Pinto 10
Motivo de priorização de E/S na disputa: discos e outros dispositivos não podem ser parados - se pararem podem perder dados Um barramento apenas (e lento) acaba sendo um gargalo no sistema Era PC: quando é feita uma atualização de CPU e Memória no sistema, os outros dispositivos (scanner, impressora, disco) são geralmente aproveitados!!! Copyleft Rossano Pablo Pinto 11
Fabricantes de placas de E/S não querem perder seus investimentos (projeto e fabricação de placas p/ barramentos antigos e LENTOS): Barramento original do PC - ISA (Industry Standard Architecture) 8 e 16 bits / EISA (Extended ISA): 32 bits Solução: máquinas com vários barramentos! Copyleft Rossano Pablo Pinto 12
PCI - Barramento popular e mais rápido que EISA: PCI (Peripheral Component Interconnect) Projetado pela Intel 32 e 64 bits 33 e 66 MHz Qual a taxa máxima de transferência? Copyleft Rossano Pablo Pinto 13
Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 14
CPU interage com controlador de memória via barramento dedicado de alta-velocidade Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 15
Controlador interage DIRETAMENTE com memória e barramento PCI Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 16
Comunicação CPU-Memória não passa pelo barramento PCI!!! Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 17
Dispositivos rápidos como controladoras SCSI se conectam diretamento no barramento PCI Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 18
Barramento PCI possui uma ponte p/ barramento ISA Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 19
Dispositivos + lentos são conectados no barramento ISA Configuração típica de sistemas com barramento PCI Copyleft Rossano Pablo Pinto 20
Terminais Teclado + Monitor Mundo Mainframe: Terminal + Teclado integrados ligados no mainframe via linhas seriais Mundo da computação Pessoal: Terminal e Teclado separados (com exceção de dispositivos móveis) Copyleft Rossano Pablo Pinto 21
Teclado quando pressionado gera uma interrupção de hardware CPU suspende processo corrente Executa tratador de interrupção (IH) IH lê registrador do controlador de teclado p/ obter número da tecla (1 à 102) quando tecla é solta, outra interrupção é gerada Copyleft Rossano Pablo Pinto 22
Monitores CRT (Cathode Ray Tube) - Tubo de raios catódicos Copyleft Rossano Pablo Pinto 23
Monitores coloridos possuem 3 canhões de elétrons, um para cada uma das cores primárias: Red (Vermelho) Green (Verde) Blue (Azul) Conhece o padrão RGB? Copyleft Rossano Pablo Pinto 24
Monitores de raios catódicos: Freqüência Horizontal Freqüência Vertical Dot Pitch Resolução Flicker (Cintilação) Copyleft Rossano Pablo Pinto 25
Monitores LCD Cristal líquido Intensidade de luz emitida pelos cristais pode ser controlada eletronicamente Linhas verticais e horizontais que ativadas ascendem um Pixel no cruzamento das 2 linhas - Formam uma matriz de Pixels Quais outras tecnologias existem HOJE? Pesquisar Copyleft Rossano Pablo Pinto 26
Terminais com mapa de caracteres Copyleft Rossano Pablo Pinto 27
Terminais com mapa de caracteres Memória de Vídeo Copyleft Rossano Pablo Pinto 28
Terminais com mapa de caracteres Cada posição de memória de vídeo representa um caracter que vai ser apresentado no monitor na posição correspondente Cada 2 bytes representam um CARACTER e um ATRIBUTO: cor, intensidade, piscante, etc.. tela de 25x80 caracteres precisa de 4000 bytes de memória (2000 caracter, 2000 at.) Copyleft Rossano Pablo Pinto 29
Terminais com mapa de caracteres Geralmente as placas de vídeo possuem memória p/ armazenar várias imagens de tela. O trabalho da placa de vídeo: buscar caracteres na RAM de vídeo gerar os sinais necessários para apresentação no monitor Linhas inteiras de caracteres são lidas de uma vez Copyleft Rossano Pablo Pinto 30
Terminais com mapa de bits Array de elementos de figura (picture elements) - Pixels Cada Pixel está ligado ou desligado Matriz de 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x960 Geralmente na proporção 4:3 - largura:altura (as widescreen são diferentes. Ex.: 1280x800) Copyleft Rossano Pablo Pinto 31
Terminais com mapa de bits Todas as placas de vídeo atuais podem operar em modo caracter ou bitmap (sob controle de software) Memória de vídeo opera de forma similar. Ao invés de representar caracteres, representa pixels individuais. É possível utilizar os termos modo texto e modo gráfico. COMENTE!!! Copyleft Rossano Pablo Pinto 32
Terminais com mapa de bits Displays coloridos utilizam 8, 16 ou 24 bits p/ cada pixel. Quanto de memória de vídeo é necessária p/ uma configuração 1280x1024, true color (24 bits)? Quanto de memória de vídeo é necessária p/ uma configuração 1280x768, true color (24 bits)? Copyleft Rossano Pablo Pinto 33
Terminais com mapa de bits Alternativa ao uso de 24 bits direto: Paleta de cor (cor indexada): reduz requisitos de memória em 2/3 permite apenas 256 cores ao mesmo tempo tela 8 bits são utilizados p/ acessar até 256 paletas de cores cada paleta de cor é armazenada em hardware. Somente um por vez está ativa. Cada entrada da paleta de cores possui um valor RGB de 24 bits Copyleft Rossano Pablo Pinto 34
Terminais com mapa de bits É necessário o uso de barramentos RÁPIDOS 1024x768 full-screen, full-color multimídia requer copiar da memória RAM p/ RAM de vídeo 2.3 MB por quadro P/ vídeo full-motion é necessário no mínimo 25 quadros por segundo Qual a taxa total necessária para manter o fullmotion? Copyleft Rossano Pablo Pinto 35
Terminais com mapa de bits É necessário o uso de barramentos RÁPIDOS 1024x768 full-screen, full-color multimídia requer copiar da memória RAM p/ RAM de vídeo 2.3 MB por quadro P/ vídeo full-motion é necessário no mínimo 25 quadros por segundo Qual a taxa total necessária para mater o fullmotion? 1024x768 x 3 x 25 = 58.982.400 aproximadamente 56 MB/s Copyleft Rossano Pablo Pinto 36
Terminais com mapa de bits Qual barramento é necessário p/ suportar a taxa de full motion? Qual a taxa de cada um? ISA - 8.33 MHz, 16 bits EISA- 8.33 MHz, 32 bits PCI 33/66 MHz, 32/64 bits E para suportar 30 quadros por segundo? Copyleft Rossano Pablo Pinto 37
Barramento e slots ISA - 8,33 MHz, 8 e 16 bits. Seção 3.6 Copyleft Rossano Pablo Pinto 38
Sistemas Atuais Linhas + grossas + BANDA Seção 3.6 Copyleft Rossano Pablo Pinto 39