Entrada e Saída (E/S ou I/O)

1. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Livro Introdução à Organização de Computadores Capítulo: 10 – Entrada e Saída

2. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Qual a utilidade de um sistema capaz de fazer milhões de cálculos por segundo, se não pudermos dizer a ele que cálculos deve fazer, ou então vermos os resultados destes cálculos?

3. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Modelo de estrutura de um sistema de computação Processador Memória cache Interface de E/S Interface de E/S Interface de E/S Memória principal Disco Vídeo Rede

4. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Fonte: http://www.pcmag.com/encyclopedia/term/48076/northbridge

5. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Interfaces E/S Interfaces de E/S podem ter velocidades diferentes, de acordo com o que esta conectado; E/S é usualmente assíncrona; A transmissão, devido à distância, pode ser corrompida, exigindo mecanismos de controle de erro; Cada dispositivo de E/S tem natureza própria, considerando velocidade, formato dos dados, quantidade de informações envolvidas, etc.

6. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Barramento do sistema Dispositivo de E/S Dados Registrador de endereço Endereço Dados Registrador de dados Registrador de dados Dados Controle Lógica Sinais de controle

7. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Funções (interface de E/S): Controla e sincroniza o fluxo de dados; Realiza a comunicação com a UCP; Serve de memória auxiliar para o trânsito de informações; Realiza algumas funções de detecção e correção de erros na transmissão.

8. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Tipos de transmissão: Comunicação homem-máquina; Comunicação máquina-máquina; Comunicação remota.

9. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Tipos de transmissão – Serial Antigamente era a mais lenta; Informações são transmitidas bit a bit; Ambas as partes (transmissor e receptor) precisam estar sincronizados ou pelo menos trabalhando na mesma velocidade; A transmissão pode ser síncrona ou assíncrona.

10. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Tipos de transmissão – Assíncrona Não usa sinais de relógio para sincronizar a transmissão; Pra indicar o inicio de um byte envia um sinal 0 (zero), e dois sinais 1 (um) para indicar o final do byte; Um dispositivo comum para transmissão e recepção é denominado UART (Universal AsynchronousReceiver/Transmitter), representado a seguir;

11. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dados de entrada (1 caractere) Buffer de saída: dados para transmissão Sinal de controle Unidade de controle Registrador de transmissão Dados em série Relógio externo Sinal de controle Registrador de recepção Dados em série Sinal de controle Buffer de saída: dado recebido Registrador de estado Dados de saída

12. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Tipos de transmissão – Síncrona Transmissor e receptor tem os relógios sincronizados: • Através de um canal separado; • Através de uma sinalização específica junto com os dados transmitidos; Mais eficiente, pois não precisam ser transmitidos bits de sincronização entre os bytes (somente no início da transmissão) Dispositivo típico é a USART (Universal SynchronousAsynchronousReceiverTransmitter)

13. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Tipos de transmissão – Paralela Bits são transmitidos por vários fios em paralelo; Além dos barramentos de comunicação, interfaces mais comuns são a Centronics e a SCSI; É tipicamente usada hoje somente dentro dos computadores; Velocidade é limitada pelo alinhamento entre os bits.

14. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Teclado Tipos comuns: Numérico, dedicado e geral; Tecnologias: Mecânica, capacitiva, efeito-hall;

15. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Teclado Processo de leitura: Processador interno procura sinais de teclas; Confirma se tecla foi pressionada; Gera código da tecla pressionada; Gera um sinal de interrupção; Troca sinais com o processador para transmissão; BIOS analisa se tecla foi pressionada em alguma combinação (ALT, Shift, outros).

16. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo Tipos mais comuns: CRT, LCD, LED, Flat; Dois modos de utilização principais: Modo texto e modo gráfico;

17. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo Modo texto: Tela dividida em linhas e colunas, em cada local podendo representar algum símbolo válido; Cada campo tem um número de pontos usados para representar o caractere, mais pontos em volta para dar espaço entre os caracteres e as linhas;

18. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Monitor de vídeo Modo gráfico: Tela é mapeada em uma única matriz de pontos, não em linhas e colunas; Flexibilidade muito maior; Exige muito mais memória e capacidade de processamento, principalmente quando inclui também cores;

19. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Impressoras Tecnologia típicas: Matriciais, jato de tinta, Laser, Transferência de cera, sublimação de tinta;

20. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Dispositivos de E/S – Mouse Tecnologias típicas: Mecânico; Opto-mecânico; Ótico.

21. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Métodos de E/S: E/S por programa Interrupção Acesso direto à memória (DMA – DirectMemory Access)

22. Entrada e saída Leitura de E/S Há três formas básicas: Por programa Por interrupção Por acesso direto à memória (DMA – DirectMemoryAcess)

23. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Programa envia comando à interface E/S por programa Interrogação do estado do dispositivo Pronto? Não Sim Ler (ou escrever) dado Terminou? Não Sim Continua

24. Entrada e saída Leitura de E/S – Por programa A CPU fica verificando continuamente a situação do dispositivo a ser tratado, e quando este está pronto, lê ou escreve dados no mesmo.

25. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Leitura de E/S – Por interrupção Ao invés de ficar verificando a interface, a interface interrompe a CPU indicando que está pronta para transmitir ou receber. Interrupção de teclado Interrupção de teclado Programa principal Tempo Interrupção de impressora

26. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Interrupções podem ser: Internas: De programas, erros como overflow, etc; Externas: Interrupções externas à CPU. Usualmente de interfaces de E/S.

27. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Leitura de E/S – DMA Em uma leitura/escrita por DMA, a interface de E/S transfere os dados diretamente da/para a MP, e somente sinaliza à CPU quando a transferência está concluída, liberando a CPU para outras tarefas

28. Entrada e Saída (E/S ou I/O) Barramento de endereços Barramento de dados Chave 3 Chave 1 Chave 2 Controlador DMA Registrador de endereço Memória principal UCP Periférico (disco,...)