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Sistemas de Entrada e Saídas José Costa Introdução à Arquitetura de Computadores Departamento de Engenharia Informática (DEI) Instituto Superior Técnico
2013-12-06
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
1
Sumário Entradas, Saídas e Comunicações Arquitetura de Entradas/Saídas Interfaces Tipos de Endereçamentos dos Portos Periféricos Teclados Monitores Discos Magnéticos Comunicação Paralela Interfaces Sem Sincronização
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
2
Entradas, Saídas e Comunicações
Se o Computador fosse apenas processamento e memória não teria utilidade nenhuma!
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Sistemas de Entrada e Saídas
3
Periféricos
Periféricos são os dispositivos de entrada e saída de um computador. teclados rato écrans discos rígido
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Sistemas de Entrada e Saídas
4
Mecanismos de Interacção
Muito variados
Responsáveis por uma complexidade significativa dos sistemas operativos actuais
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
5
Arquitetura de Entradas/Saídas UCPs funcionam na ordem dos GHz Periféricos funcionam a velocidades tipicamente, mais baixas de centenas de milissegundos a microssegundos
Necessário adaptar entre si estas velocidades de processamento muito diversas
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
6
Sistema de Barramentos
Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo
Processador
Interface
Interface
Periférico
Periférico
...
Interface
Memória
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Sistemas de Entrada e Saídas
Periférico
7
Interfaces Promover adaptações do ponto de vista físico Esconder ao processador a velocidade dos periféricos (mais baixa) Descodificar os endereços presentes no respectivo barramento a que está ligada Controlar vários modos de funcionamento Controlar a comunicação física com o periférico Sinalizar ao processador a presença de dados ou disponibilidade para receber dados através do sistema de interrupções Participar em modos de transferência mais avançados (DMA) José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
8
Descodificação de endereços
Barramento de controlo
Barramento de dados
Barramento de endereços
Interfaces
...
Controlo
Registos
Comunicação com o periférico
José Costa (DEI/IST)
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9
Descodificação de Endereços Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Ai a An-1 Descodificação Externa
A0 a Ai-1
... Interface A
En Descodificação Interna 0 n-1 ...
...
Interface X
Controlo Escrita Leitura
Porto 0
... OEn Porto n-1
Periférico X
Periférico A José Costa (DEI/IST)
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10
Tipos de Endereçamentos dos Portos
Barramentos separados para entradas/saídas e para acessos a memória
Mesmo barramento e o mesmo espaço de endereçamentos para as entradas/saídas e para os acessos à memória
Mesmo barramento, mas diferentes espaços de endereçamento para as entradas/saídas e para os acessos à memória
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
11
Periféricos Teclado Rato Ecran tátil Leitor de código de barras Scanner Microfone Webcam Display Monitor de computer ...
José Costa (DEI/IST)
Projetor Impressora Disco duro Pen USB SMD CD-ROM DVD-ROM Modem Controlador de rede ...
Discos Magnéticos Entrada e saída Usado para: Armazenar dados de maneira permanente Memória virtual
Funções controladas pelo Sistema Operativo Dividido em partições
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Sistemas de Entrada e Saídas
16
Organização Interna de Um Disco
Disco Rígido
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Cilindro
Sistemas de Entrada e Saídas
Pista
Sector
17
Tempos de Acesso tempo de procura (seek time) tempo que a cabeça magnética demora até chegar à pista onde o sector se encontra média de 4ms para discos rígidos de gama alta
atraso rotacional (rotational latency) tempo que demora desde que a cabeça magnética se encontra em posição até que o sector desejado passe por baixo desta 3ms em média para disco de 10000 rotações por minuto
tempo de leitura (access time) tempo que demora a leitura ou a escrita de um sector valor típico de 0,09 ms
Tudo somado: 7,1ms José Costa (DEI/IST)
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18
Comunicação com os Dispositivos
comunicação entre o processador e a interface de um periférico é comunicação paralela
comunicação entre interface e dispositvo pode ser paralela ou série
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19
Comunicação Paralela
Tipicamente largura da palavra do processador está desadaptada à comunicação com o periférico Pode ser necessário sincronização
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
20
Interfaces Sem Sincronização Leitura Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação externa ...
Controlo
Enable da interface
Leitura OEn
V
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
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Interfaces Sem Sincronização Escrita Barramento de endereços Barramento de dados Barramento de controlo Descodificação externa ...
Controlo
Enable da interface
Escrita
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
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Sumário Entradas, Saídas e Comunicações Arquitetura de Entradas/Saídas Interfaces Tipos de Endereçamentos dos Portos Periféricos Teclados Monitores Discos Magnéticos Comunicação Paralela Interfaces Sem Sincronização
José Costa (DEI/IST)
Sistemas de Entrada e Saídas
23
Referências
Arquitectura de Computadores: dos Sistemas Digitais aos Microprocessadores, G. Arroz, J. Monteiro, A. Oliveira, Secção 14
