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Rganização de Computadores A Interface entre o Processador e os Periféricos Capítulo 8 – Patterson & Hennessy (seções 8.4 e 8.5) Organização de Computadores.

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1 rganização de Computadores A Interface entre o Processador e os Periféricos Capítulo 8 – Patterson & Hennessy (seções 8.4 e 8.5) Organização de Computadores A Interface entre o Processador e os Periféricos Capítulo 8 – Patterson & Hennessy (seções 8.4 e 8.5) Prof. Fábio M. Costa Instituto de Informática Universidade Federal de Goiás

2 Visão geral

3 Análise de desempenho Impacto da E/S no desempenho geral do sistema Benchmarks e métricas – vazão quantidade de dados transferidos por unidade de tempo quantidade de operações executadas por unid. de tempo – tempo de acesso tempo transcorrido para completar uma operação

4 Classificação de dispositivos de E/S Quanto ao comportamento – entrada, saída, armazenamento (leitura e escrita) Quanto ao usuário – Realiza a interface com uma pessoa ou com outra máquina Quanto à velocidade – em relação à taxa de transferência de dados entre o dispositivo e a memória principal ou o processador

5 Tipos de dispositivos

6 Barramentos Conjunto de linhas (fios) que ligam os componentes do sistema – Processador, memória, dispositivos de E/S Composto por: – Linhas de controle Sinalizar solicitações e reconhecimentos de solicitações Indicar o tipode informação presente nas linhas de dados – Linhas de dados Dados propriamente Comandos (e.g., para os dispositivos de E/S) Endereços (e.g., para acesso à memória)

7 Operações de barramento Entrada: – Transferência de dados de um dispositivo de E/S para a memória Saída: – Transferência de dados da memória para um dispositivo de E/S

8 Etapas em uma operação de saída

9 Etapas em uma operação de entrada

10 Tipos de Barramentos Barramento processador-memória Barramentos de E/S Barramento de backplane

11 Um único barramento

12 Configuração com dois níveis

13 Configuração com três níveis

14 Barramentos síncronos e assíncronos Síncrono – Um sinal de relógio temporiza as operações do barramento – i.e., o protocolo de comunicação do barramento é definido relativamente ao sinal de relógio Assíncrono – O protocolo do barramento é definido com base em relações de causa e efeito entre os sinais de controle – Usa-se um protocolo de handshaking

15 Barramentos Síncronos Exemplo de protocolo para acesso à memória – 1o. Ciclo: Transmite o comando de leitura da memória Transmite o endereço de memória a ser lido – 5o. Ciclo: A memória deve responder colocando o dado solicitado no barramento (nas linhas de dados) Desvantagens: – Todos os dispositivos devem trabalhar na mesma freqüência de relógio (em detrimento de dispositivos mais rápidos) – Limites no comprimento do barramento

16 Barramentos Assíncronos

17 Exercício Elaborar um diagrama de tempo semelhante ao do slide anterior para mostrar a seqüência de sinais de controle que ocorrem no barramento para realizar uma operação de transferência de dados de um dispositivo de entrada para a memória (i.e., uma escrita na memória). Descrever a seqüência de sinais gerados.

18 Obtenção de acesso ao barramento

19 Arbitração de acesso ao barramento

20 Interface entre os Dispositivos de E/S, o Processador e a Memória Envio de comandos ao dispositivo de E/S – Através das linhas de dados do barramento – Operação de escrita em relação ao dispositivo ou à sua controladora Comunicação com o processador – Polling (consulta explícita ao dispositivo) – Interrupções Transferência de dados entre um dispositivo e a memória – Através do processador – DMA: Direct Memory Access

21 DMA Implementada através de um controlador específico: o controlador de DMA Três passos: – O processador programa o controlador de DMA Identificação do dispositivo, operação a ser realizada, endereço de memória (fonte ou destino dos dados), quantidade de bytes a serem transferidos – O controlador de DMA dirige a transferência de dados entre o dispositivo e a memória Isto pode envolver várias operações de barramento em seqüência, sem incomodar o processador – Ao completar a transferência, o controlador de DMA interrompe o processador para informar o resultado da operação

22 Projeto típico de um sistema de E/S


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