Capitulo 6: Entrada e Saída Felipe Sampaio

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

Introdução Por que existem módulos E/S? Grande variedade de periféricos Periféricos tem velocidade baixa Usam formatos de dados e palavras diferentes

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Acesso Direto à Memória (DMA) Módulo adicional no barramento do sistema (controlador DMA) Imita o processador Pode forçar o processador a suspender sua operação

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

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