Organização e Arquitetura de Computadores I

Documentos relacionados
SSC0611 Arquitetura de Computadores

Sistema de entrada e saída (E/S)- Módulos de E/S; tipos de operações de E/S

Barramento. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

Entrada e Saída (E/S)

Aula 09. Módulos de Entrada e Saída

Organização e Arquitetura de Computadores I

Organização de Computadores 1

Dispositivos de Entrada e Saída

Entrada e Saída. Prof. Leonardo Barreto Campos 1

Organização de Computadores

Dispositivos de Entrada e Saída

ENTRADA E SAÍDA FELIPE G. TORRES

Dispositivos de Entrada e Saída

BARRAMENTO DO SISTEMA. Adão de Melo Neto

Periféricos possuem características diferentes. Periféricos são mais lentos que UCP e Memória Necessita-se de módulos de Entrada/Saída


Sâmia Rodrigues Gorayeb. Arquitetura de Computadores Organização e Funcionamento

UFRJ IM - DCC. Sistemas Operacionais I. Unidade IV Gerência de Recursos Entrada e Saída. 02/12/2014 Prof. Valeria M. Bastos

Sistemas de Entrada e Saída

Arquitetura de Computadores Unidade 2 Organização Funcional dos Sistemas de Computação tópico 2.3 Subsistemas de E/S

ARQUITETURA DE COMPUTADORES

Problemas com Entrada e Saída

Arquitetura e Organização de Computadores

BARRAMENTOS. Adão de Melo Neto

PCS-2529 Introdução aos Processadores. Prof. Dr. Paulo Sérgio Cugnasca

Fundamentos de Arquiteturas de Computadores Turma :A1 Lista 3 Profa.: Simone Martins

Sistemas Operacionais. Interrupção e Exceção

Organização de Sistemas Computacionais Processadores: Organização da CPU

SSC510 Arquitetura de Computadores 1ª AULA

Gerência de Dispositivos. Adão de Melo Neto

Parte I Multiprocessamento

Módulo 3 - Estrutura e configuração de Sistemas Operativos monoposto

Arquitetura de Sistemas Operacionais Francis Berenger Machado / Luiz Paulo Maia (Material Adaptado)

BARRAMENTOS. Adão de Melo Neto

Introdução a Tecnologia da Informação

Montagem e Manutenção de Computadores

BARRAMENTOS. Adão de Melo Neto

Entrada e Saída e Dispositivos

Notas da Aula 14 - Fundamentos de Sistemas Operacionais

Os textos nestas caixas foram adicionados pelo Prof. Joubert

Sistemas Operacionais Abertos. Prof. MSc. André Yoshimi Kusumoto

Hardware: Componentes Básicos. Sistema de Computador Pessoal. Anatomia de um Teclado. Estrutura do Computador. Arquitetura e Organização

SISTEMAS OPERACIONAIS. TÁSSIO JOSÉ GONÇALVES GOMES

MICROCOMPUTADORES. Professor Adão de Melo Neto

Organização e Arquitetura de Computadores INTRODUÇÃO

Cap. 12 Gerência de Dispositivos 1

Aula 03 - Concorrência. por Sediane Carmem Lunardi Hernandes

Aula 25: E/S: Controladoras, Mapeamentos e Técnicas

Exercícios de Sistemas Operacionais 3 B (1) Gerência de Dispositivos de Entrada e Saída

Sistemas Operacionais. Concorrência

Fundamentos de Sistemas Operacionais

Gerência de Dispositivos. Adão de Melo Neto

INFORMÁTICA BÁSICA HARDWARE: COMPONENTES BÁSICOS E FUNCIONAMENTO.

Estrutura Básica de um Computador

BARRAMENTOS DO SISTEMA FELIPE G. TORRES

Componentes de um Computador Típico

Introdução à Ciência da Computação

William Stallings Arquitetura e Organização de Computadores 8 a Edição

Universidade Federal de Campina Grande Departamento de Sistemas e Computação Curso de Bacharelado em Ciência da Computação.

Capítulo 13: Sistemas de E/S. Operating System Concepts with Java 7th Edition, Nov 15, 2006

Organização de Computadores

Sistemas de Entrada e Saída

Hardware, Processador e Memória

Entrada/Saída. Capítulo 5. Sistemas Operacionais João Bosco Junior -

Arquitetura e organização de computadores

O Sistema de Computação

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA

18/10/2010. Unidade de Controle Controle. UC Microprogramada

Subsistemas de E/S Device Driver Controlador de E/S Dispositivos de E/S Discos Magnéticos Desempenho, redundância, proteção de dados

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES CAPÍTULO 6: PROCESSADORES. Prof. Juliana Santiago Teixeira

Sistemas Operacionais

ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES CAPÍTULO4: MEMÓRIAPRINCIPAL

2. A influência do tamanho da palavra

Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas. Sistemas Operacionais (SOP A2)

Estrutura de Sistemas Operacionais. Capítulo 1: Introdução

Estrutura de um computador digital. Gustavo Queiroz Fernandes

Capítulo 7 - Interfaces de Entrada e Saída. Conceito


Sistemas Operacionais. Conceitos de Hardware

Introdução. Pedro Cruz. EEL770 Sistemas Operacionais

Universidade Federal de Campina Grande Unidade Acadêmica de Sistemas e Computação Curso de Bacharelado em Ciência da Computação.

Aula 12: Memória: Barramentos e Registradores

Sistemas Operacionais. Sistema de entrada e Saída

2. A influência do tamanho da palavra

Algoritmos e Lógica de Programação Componentes e Arquitetura

Sistemas Operacionais

SISTEMAS OPERACIONAIS ABERTOS Prof. Ricardo Rodrigues Barcelar

ELETRÔNICA DIGITAL II. AUTOR: ENG. ANTONIO CARLOS LEMOS JÚNIOR

SISTEMAS DE E/S PORTAS SERIAL E PARALELA Aula 09 Arquitetura de Computadores Gil Eduardo de Andrade

Arquitetura de Computadores

Introdução à Computação: Arquitetura von Neumann

Micro-Arquiteturas de Alto Desempenho. Introdução. Ementa

SSC0112 Organização de Computadores Digitais I

ALP Algoritmos e Programação. . Um modelo de Computador

Elementos Físicos do SC e a Classificação de Arquiteturas

ü Capítulo 4 Livro do Mário Monteiro ü Introdução ü Hierarquia de memória ü Memória Principal ü Memória principal ü Memória cache

Organização e Arquitetura de Computadores I

AULA 01: APRESENTAÇÃO

Sistemas Operacionais e Introdução à Programação. Módulo 1 Sistemas Operacionais

Transcrição:

Organização e Arquitetura de Computadores I Entrada e Saída Slide 1

Entrada e Saída Dispositivos Externos E/S Programada Organização e Arquitetura de Computadores I Sumário E/S Dirigida por Interrupção Acesso Direto à Memória Slide 2

Entrada e Saída Além do processador e da memória, um terceiro elemento fundamental de um sistema de computação é o conjunto de módulo de Entrada e Saída (E/S). Cada módulo se conecta com o barramento do sistema ou com o comutador central que controla um ou mais dispositivos periféricos. Possui certa inteligência, isto é, uma lógica dedicada a desempenhar a função de comunicação entre o periférico e o barramento. Slide 3

Entrada e Saída Os periféricos não são conectados diretamente ao barramento do sistema pelos seguintes motivos: Grande variedade de periféricos Os periféricos possuem uma baixa taxa de transferência Formato de dados e das palavras diferentes Slide 4

Entrada e Saída Funções básicas de um módulo de E/S: Fornecer uma interface com o processador e a memória, através do barramento do sistema ou do comutador central Permitir a interface com um ou mais dispositivos periféricos, através de conexões de dados adequadas Slide 5

Entrada e Saída Slide 6

Dispositivos Externos São os dispositivos externos que oferecem um meio para a troca de dados entre o ambiente externo e o computador. Um dispositivos externo é conectado ao computador através de uma conexão de um módulo de E/S. Um dispositivo externo conectado a um módulo de E/S é freqüentemente denominado dispositivo periférico, ou simplesmente, periférico. Slide 7

Dispositivos Externos Existem três categorias de dispositivos periféricos: Comunicação com o usuário, como terminais de vídeo, impressora, etc Comunicação com a máquina, discos magnéticos, sensores, controladores usados em aplicações de robótica Comunicação com dispositivos remotos, voltados para trocar dados com dispositivos remotos Slide 8

Dispositivos Externos A interface com o módulo de E/S é constituída de sinais de controle, dados e estado. Sinais de controle, determinam a função a ser executada pelo dispositivo (Input ou read, output ou write); Dados, formam um conjunto de bits a serem enviados para ou recebidos do módulo de E/S; Sinais de estado, indicam o estado do dispositivo (ready / not-ready). Slide 9

Dispositivos Externos A lógica de controle associada ao dispositivo controla sua operação, em resposta a um comando recebido do módulo de E/S. Um transdutor converte dados codificados como sinais elétricos para alguma outra forma de energia ou viceversa. Geralmente um transdutor possui uma área de armazenamento temporário dos dados a serem transferidos entre o módulo de E/S e o ambiente externo. Slide 10

Dispositivos Externos Slide 11

Módulos de E/S As funções mais importantes de um módulo de E/S podem ser divididas nas seguintes categorias: Controle e temporização Comunicação com o processador Comunicação com dispositivos Área de armazenamento temporário de dados Detecção de erros Slide 12

Organização e Arquitetura de Computadores I Módulos de E/S Controle e temporização Controla o fluxo de dados entre os recursos internos e os dispositivos externos. O controle de transferência de dados de um dispositivo externo para o processador pode envolver a seguinte sequência de dados: 1. Processador verifica o estado do módulo de E/S; 2. O módulo de E/S retorna o estado do dispositivo; 3. Se o dispositivo estiver pronto para transmitir, o processador requisitará a transferência dos dados; 4. O módulo de E/S obtém uma unidade de dados do dispositivo externo (8 ou 16 bits, por exemplo); 5. Os dados são transferidos do módulo de E/S para o processador. Slide 13

Módulos de E/S Comunicação com o processador Decodificação de comando, o módulo de E/S recebe comandos do processador, enviados tipicamente como sinais, através do barramento de controle. Dados, os dados são transferidos entre o processador e o módulo de E/S através do barramento de dados. Informação de estado, como os periféricos são, em geral, muito lentos, é importante obter o estado do módulo de E/S. Reconhecimento de endereço, cada dispositivo de E/S tem um endereço, então o módulo de E/S deve reconhecer um endereço distinto para cada periférico controlado. Slide 14

Módulos de E/S Slide 15

Módulos de E/S Comunicação com dispositivos Essa comunicação envolve comandos de informação de estado e troca de dados. Armazenamento temporário de dados Armazena temporáriamente os dados a serem enviados dos dispositivos de E/S para a memória e vice-versa. Capaz de realizar operações tanto à velocidade da memória quanto à do dispositivo externo. Detecção de erros Detecta e envia informações de erro para o processador. Slide 16

E/S Programada Uma das três técnicas usadas para a realização de operações de E/S. Os dados são transferidos entre o processador e o módulo de E/S. O processador executa um programa e tem controle direto da operação de E/S, incluindo a detecção do estado do dispositivo, o envio de comandos de leitura ou escrita e a transferência de dados. Há um grande desperdício de tempo do processador. Slide 17

Comandos de E/S Organização e Arquitetura de Computadores I E/S Programada Controle, usado para ativar um periférico e indicar uma ação a ser executada. Teste, usado para testar várias condições de estado associadas a um módulo de E/S e seus periféricos. Leitura, faz com que o módulo de E/S obtenha um item de dado do periférico e o armazene em uma área de armazenamento temporário interna. Gravação, faz com que o módulo de E/S obtenha um item de dado do barramento de dados e, em seguida, o transmita para o periférico. Slide 18

E/S Programada Slide 19

E/S Programada Funcionamento da E/S programada Uma palavra é lida de cada vez; Para cada palavra lida, o processador permanece em um ciclo de verificação de estado; Até que se determine que uma palavra está disponível no registrador de dados do módulo de E/S; Slide 20

E/S Dirigida por Interrupção Uma alternativa a E/S programada, é o processador enviar um comando de E/S para um módulo e continua a executar outras instruções. O processador é interrompido pelo módulo de E/S quando este estiver pronto para trocar dados com o processador. O processador efetua então a transferência de dados, como na E/S programada, e depois retorna o seu processamento original. Slide 21

E/S Dirigida por Interrupção Funcionamento do módulo de E/S através de uma E/S dirigida por interrupção O módulo de E/S recebe um comando READ, por exemplo, do processador; É feita a leitura do dado requerido do periférico especificado e transferido para o registrador de dados; Sinaliza a ocorrência de uma interrupção por meio de uma linha de controle; Espera até que o dado lido seja solicitado pelo processador; Quando recebe a solicitação, o dado é colocado no barramento de dados e aguarda uma nova instrução. Slide 22

Acesso Direto à Memória A E/S dirigida a interrupção, embora mais eficiente que a E/S programada, ainda requer uma intervenção ativa do processador para transferir dados entre a memória e o módulo de E/S. O acesso direto à memória (direct memory access DMA) é uma técnica mais eficiente para a transferência de grandes volumes de dados. Slide 23

Acesso Direto à Memória A técnica de acesso direto à memória envolve um módulo adicional no barramento do sistema, o controlador de DMA. O controlador de DMA é capaz de imitar o processador e, de fato, controlar o sistema do processador. Um módulo de DMA pode tanto usar o barramento apenas quando este não está sendo usado pelo processador quanto forçar o processador a suspender sua operação temporariamente (roubo de ciclo). Slide 24

Acesso Direto à Memória Slide 25

Acesso Direto à Memória Funcionamento do DMA Indicação de operação de leitura ou de escrita; O endereço do dispositivo de E/S envolvido é enviado nas linhas de dados; O endereço de memória para início de leitura ou escrita de dados é enviado pelas linhas de dados e armazenado no registrador de endereços; Número de palavras a serem lidas ou escritas são enviados e armazenado no registrador contador de dados. Slide 26

Acesso Direto à Memória A execução de operação de E/S é delegada ao módulo de DMA. Ele transfere diretamente todo o bloco de dados, uma palavra de cada vez, diretamente ou para a memória, sem a intervenção do processador. Slide 27

Acesso Direto à Memória Existem várias configurações do mecanismo de DMA, veremos algumas delas: Barramento único, DMA separado O DMA atua como um substituto do processador executando uma E/S programada; Configuração barata e lenta. Slide 28

Acesso Direto à Memória Existem várias configurações do mecanismo de DMA, veremos algumas delas: Barramento único, DMA-E/S integrados Mais rápida que a anterior; Um caminho entre o módulo de DMA e um ou mais módulos de E/S. Slide 29

Acesso Direto à Memória Existem várias configurações do mecanismo de DMA, veremos algumas delas: Barramento de E/S Aprimoramento da configuração anterior; O barramento separado fornece uma possibilidade maior de expansão sem afetar desempenho. Slide 30