Organização e Arquitetura de Computadores
Carlos Augusto de S. Almeida
prof . c augusto almeida @gmail.com
Universidade Federal de Sergipe (UFS)
São Cristovão – Sergipe
Abril de 2012
Dispositivos de Entrada/Saída
Roteiro da Aula
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Dispositivos de Entrada / Saída
•Além do processador e da memória, existe um terceiro elemento
fundamental de um sistema de computação,
o conjunto de módulos de Entrada e Saída ( E / S );
•Mas qual é a melhor forma de conectar o periférico a CPU ?
–(1) conecta-lo diretamente a CPU ou
–(2) conecta-lo a CPU via Barramento do Sistema (FSB)
•E qual a melhor forma de conectar um periférico ao barramento (FSB) ?
–(1) conecta-lo diretamente ao barramento (FSB) ou
–(2) conecta-lo através de um módulo de E/S
•Um módulo de E/S é um dispositivo inserido entre o periférico e o
barramento, responsável por:
–(1) "traduzir" a conversa entre os dispositivos e a CPU;
–(2) realizar algumas tarefas de controle do dispositivo.
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[certo]
[errado]
[certo]
[errado]
Dispositivos de Entrada / Saída
•Os módulos de E/S também são chamados de:
–(1) controladora + <nome do dispositivo> (p.ex. controladora de disco)
•Termo mais usado quando o módulo de E/S é bastante simples,
requer maior intervenção da CPU.
–(2) canal de E/S; ou
(3) processador de E/S (ou processador de periferíco);
•Termo mais usado quando o módulo de E/S é complexo, abstraindo a maioria
dos detalhes de implementação da CPU;
•Apresenta uma interface com alto nível de abstração para a CPU;
•Realiza a maioria das tarefas sozinha (p.ex. detecção de erros).
–(4) interface de E/S;
(5) comutador;
(6) adaptador;
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Dispositivos de Entrada / Saída
•Algumas razões para conectar um periférico ao barramento,
passando por uma controladora:
–Variedade de periféricos
•É impraticável incorporar ao processador a lógica para lidar com toda a variedade
de periféricos.
–Taxas de transferências distintas
•P.ex. o teclado tem uma taxa de transf. muito mais baixa do que a MM, não faz
sentido ligar o teclado no FSB (barramento do sistema), q é alta velocidade.
•Tb existem alguns periféricos cuja taxa de transf. e maior que o da FSB.
–Diferentes (i) formatos de dados, (ii) palavras, e (iii) unidades de transf.
•P.ex.no disco a unid. de transf. é o cluster, enquanto na MM é o bloco. Sendo o
cluster > bloco.
–As atividades de E/S são assíncronas
•P.ex. no teclado, não é possível prever quando o usuário irá pressionar uma tecla.
Mas antes do teclado despejar dados no barramento, ele precisa saber se pode
fazer isso. Mas como?
•Através da controladora, que gerencia as comunicações com o barramento
(como um guarda de trânsito). 5
Componentes de um Dispositivo de E/S
1. Transdutor: faz a comunicação entre o dispositivo meio-físico
2. Lógica de Controle: faz a comunicação dispos itivo módulo de E/S,
para isso, implementa um protocolo de comunicação
3. Buffer (opcional): agiliza e/ou ameniza a transmissão de dados com a módulos
de E/S, depende do dispositivo.
–Pode armazenar dados temporariamente antes de: (1) envia-los ao módulo de
E/S; e/ou (2) recebe-los do módulo de E/S p/ depois envia-los ao meio-físico.
•Sinais de Controle p.ex. READ ou WRITE
•Sinais de Estado p.ex. IDLE (disponível), BUSY (ocupado), READY (pronto), ...
•Dados
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Lógica de
Controle
Buffer
Transdutor
módulo de E/S
dados
sinais de estado
sinais de controle
meio-físico
dados
Periférico de E/S
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Módulo de E/S
•Funções Básicas:
1. [intermediário, ou atravessador]: intercepta e traduz toda a comunicação
entre a CPU Periférico.
2. [controle]: intercepta e traduz:
•(i) as instruções enviadas pelo processador; e
•(ii) os sinais de controle recebidos pelo barramento (afinal, nem sempre o
periférico está se comunicando com a CPU, p.ex. disco MM).
–[buffering](opcional): para agilizar ou amenizar a trans. de dados,
visto que os periféricos possuem velocidades diferentes.
–[detecta e corrige os erros na transmissão]
•P.ex. alguns periféricos possuem cabos longos, no SCSI o cabo pode chegar
até 25 m, havendo perda de força.
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Controladora de E/S
•É formada por 3 componentes principais:
1. (FSB Controladora): formada pelos registradores que fazem a interação
entre controladora e o barramento (FSB)
•Registradores: (i) endereço; (ii) dados; e (iii) controle
2. (Controladora Periférico): contém um buffer de dados para agilizar ou
amortecer a transf. de dados;
3. (Lógica da Controladora): circuito responsável "traduzir" a comunicação
entre o CPU Periférico, como tbdetectar e corrigir erros na transmissão
dos dados.
•Uma controladora pode se
comunicar com N periféricos.
Até mesmo periféricos
diferentes.
•O FSB (barramento) pode se
comunicar com diversas
controladoras. 8
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