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Capitulo 6: Entrada e Saída
Felipe Sampaio
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Introdução A arquitetura E/S de um computador constitui sua interface com o mundo exterior Existem 3 técnicas principais de E/S: E/S programada E/S dirigida por interrupção DMA (Acesso Direto à Memória) Formado por módulos E/S
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Introdução Por que existem módulos E/S?
Grande variedade de periféricos Periféricos tem velocidade baixa Usam formatos de dados e palavras diferentes
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Dispositivos Externos
Também chamados de periféricos Três tipos: Dispositivos para comunicação com o usuário Dispositivos para comunicação com a máquina Dispositivos para comunicação com dispositivos remotos
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Módulos de E/S Funções principais: Controle e temporização
Comunicação com o processador Comunicação com dispositivos Área de armazenamento temporário de dados Detecção de erros
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E/S Programada Os dados são transferidos entre o processador e o modulo de E/S O processador tem controle direto da operação de E/S O módulo E/S executa a operação e sinaliza o término através de um registrador de estado
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Comandos de E/S Controle Teste Leitura Gravação
Ativa um periférico e indica uma ação a ser executada Teste Testa as condições de estado associadas a um módulo de E/S e seus periféricos Leitura Obter um dado do periférico Gravação Faz com que o módulo E/S obtenha um dado do barramento de dados e o transmita para o periférico
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Instruções E/S Modos de endereçamento
Mapeado na memória Único espaço de endereçamento para posições de memória e dispositivos E/S Endereçamento independente Instruções dependem do modo de endereçamento Vantagem/Desvantagem
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E/S Dirigida por Interrupção
O problema da E/S programada é que o processador tem que ficar esperando o módulo E/S ficar pronto A solução são as interrupções É mais eficiente pois elimina ciclos de espera desnecessários
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Processamento de Interrupção
Feito em 9 etapas: O dispositivo envia um sinal de interrupção O processador termina a execução da instrução atual O processador testa se existe uma interrupção pendente O processador salva o contexto atual O processador carrega o contador de programa com o endereço da rotina de tratamento da interrupção A rotina de interrupção armazena os registradores na pilha A rotina então é iniciada Os registradores são restaurados O contexto é restaurado
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Aspectos de projeto Técnicas de identificação de qual dos módulos E/S enviou a interrupção: Múltiplas linhas de interrupção Identificação por software Daisy chain Arbitração do barramento
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Acesso Direto à Memória (DMA)
Desvantagens da E/S programada e da E/S dirigida por interrupção A taxa de transferência de E/S é limitada pela velocidade com que o processador pode testar e servir um dispositivo O processador se ocupa de gerenciar a transferência de dados de E/S, tendo de executar várias instruções a cada transferência
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Acesso Direto à Memória (DMA)
Módulo adicional no barramento do sistema (controlador DMA) Imita o processador Pode forçar o processador a suspender sua operação
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Acesso Direto à Memória (DMA)
Para ler ou escrever dados, o processador envia as seguintes informações para o controlador DMA: Indicação de operação (leitura ou escrita) Endereço do dispositivo de E/S envolvido Endereço de memória inicial Número de palavras a serem lidas ou escritas O processador fica liberado, e ao término da execução o controlador DMA gera uma interrupção
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Canais e Processadores de E/S
A evolução da função de E/S A CPU controla diretamente cada dispositivo periférico Um controlador ou módulo de E/S é adicionado. A CPU usa E/S programada sem interrupções E/S com interrupções DMA O módulo de E/S é aprimorado, tornando-se um processador de E/S O módulo de E/S inclui uma memória local própria, tornando-se um computador
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