periféricos e interfaces. 2 dispositivos de e/s diversos dispositivos comportamento (entrada vs....

Periféricos e interfaces

2

Dispositivos de E/S

• Diversos dispositivos— comportamento (entrada vs. saída)— parceiro (quem está do outro lado?)— taxa de dados

Device Behavior Partner Data rate (MBit/sec)teclado input human 0.0001mouse input human 0.0038entrada de voz input human 0.2640entrada de som input machine 3.0000scanner input human 3.2000saída de voz output human 0.2640saída de som output human 8.0000impressora a laser output human 3.2000monitor gráfico output human 800.0000-8000.0000modem input or output machine 0.0160-0.0640rede/LAN input or output machine 100.0000-1000.0000rede/LAN sem fio input or output machine 11.0000-54.0000disco óptico storage machine 80.0000disco magnético storage machine 240.0000-2560.0000

3

Um sistema típico de Hardware Um sistema típico de Hardware

mainmemory

I/O bridge

bus interface

ALU

register file

CPU chip

system bus memory bus

disk controller

graphicsadapter

USBcontroller

mousekeyboard monitor

disk

I/O bus Expansion slots forother devices suchas network adapters.

4

Barramento (bus)

• Contem um conjunto de linhas de controle e um conjunto de linhas de dados, cujo acesso é compartilhado entre os dispositivos que são conectados.

• Os dispositivos conectados num barramento, podem ser em geral: processador, memória e dispositivos de E/S.

• As linhas de controle são usadas para sinalizar solicitações e confirmações e, também, para indicar que tipo de informação se encontra nas linhas de dados.

• As linhas de dados transportam informações entre a origem e o destino.

• Essa informação pode consistir de dados, comandos complexos ou endereços.

5

Barramentos (Bus)

• Projeto difícil:— pode ser um gargalo (bottleneck)— comprimento do barramento— numero de dispositivos— compromisso(buffers para bandwidth superior aumenta a

latência)— suporte para muitos dispositivos diferentes— custo

• Tipos de barramentos:— processador-memória (pequeno, alta velocidade, projeto

específico)— backplane (alta velocidade, em geral padronizado, p.ex., PCI)— E/S (dispositivos diferentes, padronizado, p.ex., SCSI)

• Síncrono vs. Assíncrono— usa um clock e um protocolo síncrono, rápido e pequeno mas todos os dispositivos devem operar a uma mesma taxa

e a distorção (skew) do clock requer barramento curto — não usar um clock e ao invés usar handshaking

6

Tipos de dispostivos conectados num barramento

• Num barramento são realizadas transações de transmissão de dados dos dispositivos origem para os dispositivos destino e para essas transações deve ter um controle.

– Mestre – é quem controla o barramento

– Normalmente é o processador.

– Escravo – é quem é controlado

– Normalmente são memórias e E/S

– Mestre temporário – é quem assume o controle temporariamente.

7

Tipos de transações do processador 8088

.

GND

A14

A13

A12

A11

A10

A9

A8

AD7

AD6

AD5

AD4

AD3

AD2

AD1

AD0

NMI

INTR

CLK

GND

VCC

A15

A16/S3

A17/S4

A18/S5

A19/S6

MN/MX´

RD´

RQ´/GT0´

RQ´/GT1´

LOCK´

S2´

S1´

S0´

QS0

QS1

TEST´

READY

RESET

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

40

39

38

37

36

35

34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

23

22

21

S2´ S1´ S0´ TIPO DE CICLO

0 0 0 Reconhecimento de interrupção

0 0 1 Leitura de porto de E/S

0 1 0 Escrita de porto de E/S

0 1 1 Halt

1 0 0 Acesso a código

1 0 1 Leitura de memória

1 1 0 Escrita de memória

1 1 1 Liberação de barramento

8088

8

Tipos de ciclos de barramento

S2´ S1´ S0´ TIPO DE CICLO

0 0 0 Reconhecimento de interrupção

0 0 1 Leitura de porto de E/S

0 1 0 Escrita de porto de E/S

0 1 1 Halt

1 0 0 Acesso a código

1 0 1 Leitura de memória

1 1 0 Escrita de memória

1 1 1 Liberação de barramento

9

Um exemplo de transação assíncrona

•

DataRdy

Ack

Data

ReadReq 13

4

57

642 2

10

Exemplo de transação síncrona

endereço

clock

Dado válido

Read request

Dado lido

11

Arbitração do Barramento

• Quando num barramento existem vários dispositivos

considerados mestres, deve existir um esquema de arbitração

para determinar quem deve exercer a função de mestre num

determinado instante.

• Arbitração de barramento:

— arbitração daisy chain (não muito justo)

— arbitração centralizada (requer um árbitro), p.ex., PCI

— auto seleção, p.ex., NuBus usado no Macintosh

— detecção de colisão, p.ex., Ethernet

12

Comunicação com o Processador - Polling

• Polling – é a forma mais simples para um dispositivo de E/S se comunicar com o processador.

• O dispositivo de E/S coloca a informação no registrador de status, e o processador deve ler essa informação.

• A desvantagem do polling é que ele desperdiça tempo de processador, pois os processadores são muito mais rápidos que os dispositivos de E/S; e o processador lê o registrador de status muitas vezes enquanto o dispositivo não completa uma operação de E/S.

13

Comunicação com o processador - Interrupção

• Interrupçao – é um artifício usado para notificar o processador quando um dispositivo de E/S exige atenção do processador, interrompendo o processador.

• Uma interrupção de E/S é assíncrona com relação à execução da instrução.

• A unidade de controle do processador só verifica uma interrupção de E/S no momento em que começa uma nova instrução.

• Quando uma interrupção de E/S ocorre, são transmitidas informações adicionais, como a identidade do dispositivo que está gerando a interrupção.

• As interrupções representam dispositivos que podem ter diferentes prioridades em relação ao seu atendimento.

14

DMA – Direct Memory Access

• Nos casos de polling e interrupção, o trabalho de mover dados fica a cargo do processador.

• Para dispositivos de largura de banda (bandwidth) alta, como discos rígidos, as transferências consistem de blocos de dados relativamente grandes (centenas a milhares de bytes).

• Para esses casos, foi inventado o mecanismo chamado acesso direto à memória (DMA – Direct Memory Access).

• No DMA a interrupção é também usada, mas somente no término da transferência de dados, ou quando ocorre um erro.

• O DMA usa um controlador especializado, que transfere dados entre um dispositivo de E/S e a memória independente do processador.

• O controlador de DMA passa a ser o mestre do barramento e direciona as leituras e escritas entre si mesmo e a memória.

15

Barramentos do Pentium 4

• No Pentium 4, o processador se conecta aos periféricos por meio de dois chips principais.

• O chip próximo à CPU é o hub controlador da memória, normalmente chamado de bridge norte.

• O chip conectado a ele é o hub controlador de E/S, chamado de bridge sul.

• O Bridge norte basicamente é um controlador de DMA, conectando o processador à memória, ao barramento gráfico AGP e ao chip da bridge sul.

• O Bridge sul conecta a uma série de barramentos de E/S.

• A Intel e outros fabricantes oferecem uma grande variedade de conjunto de chips para conectar o Pentium 4 ao mundo exterior.

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DISCO

DISCO

Hubcontrolador

de E/S(bridge SUL)

82801EB

ATA serial(150 MB/s)

ATA serial(150 MB/s)

Estéreo(som)

AC/97(1MB/s)

USB 2.0(60MB/s)

ATA paralelo(100 MB/s)

CD/DVD

ATA paralelo(100 MB/s)

FITA

20 MB/sETHERNET10/100 Mbit

Hubcontroladorde memória

(dridge NORTE)82875P

DIMMs damemóriaprincipal

DDR400(3,2 GB/s)

DDR400(3,2 GB/s)

Saídagráfica

AGP 8X(2,1 GB/s)

CSA(0,266 GB/s)

Ethernet de 1Gbit

266 MB/s)

Processadorpentium 4

Barramento do sistema(800 MHz, 604 GB/s)

Barramento PCI(132 MB/s)

Barramentos do PENTIUM 4

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Exemplos de conjunto de chips (bridge norte)

Chip set 875P Chip set 845GL

Barram. sistema (64 bits) 800/533MHz 400MHz

Tamanho do chip, pinos 42,5x42,5 mm, 1005 37,5x37,5, 760

Velocidade de memória DDR400/333/266 SDRAM DDR266/200, PC133 SDRAM

Barram. de memória, larguras

2x72 1x64

Número de DIMMs, suporte a Mbit da DRAM

4,128/256/512 MBits 2, 128/256/512MBits

Cap. máxima de memória 4GB 2GB

Correção de erro da memória disponível?

Sim não

Barram. gráfico AGP, veloc.

Sim, 8x ou 4x Não

Controlador gráfico externo Interno (extreme graphics)

Int. CSA Gigabit Ethernet sim Não

Velocidade de interface com bridge sul (8bits)

266MHz 266 MHz

18

Exemplos de conjunto de chips (bridge sul)

Chip set 875P Chip set 845GL

Tamanho do chip, pinos 31x31 mm, 460 31x31, 421

Barram. PCI: largura, velocidade, masters

32 bits, 33 MHz, 6 masters 32 bits, 33 MHz, 6 masters

Controlador MAC ethernet, interface

100/10 Mbits 100/10 Mbits

portas USB 2.0, controladores

8, 4 6, 3

Portas ATA 100 2 2

Controlador serial ATA 150, portas

Sim, 2 não

Controlador RAID 0 Sim Não

Controlador de audio AC/97, interface

sim sim

Gerenciamento de E/S SMbus 2.0, GPIO SMbus 2.0, GPIO

19

Exemplo de uso de um barramento

• ACESSO A DISCO RÍGIDO

Leitura de setor

20

Leitura de um setor de disco: passo 1Leitura de um setor de disco: passo 1

•

mainmemory

ALU

register file

CPU chip

disk controller

graphicsadapter

USBcontroller

mousekeyboard monitor

disk

I/O bus

bus interface

O CPU inicia uma leitura de disco escrevendo um comando, número de bloco lógico e endereço de memória num porto associado a um controlador de disco.

21

Leitura de um setor de disco: passo 2Leitura de um setor de disco: passo 2

mainmemory

ALU

register file

CPU chip

disk controller

graphicsadapter

USBcontroller

mousekeyboard monitor

disk

I/O bus

bus interface

O controlador de disco lê o setor e realiza a transferência usando o acesso direto à memória (DMA- Direct Memory Access).

22

Leitura de um setor de disco: passo 3Leitura de um setor de disco: passo 3

mainmemory

ALU

register file

CPU chip

disk controller

graphicsadapter

USBcontroller

mousekeyboard monitor

disk

I/O bus

bus interface

Quando a transferência usando DMA termina, o controlador de disco notifica a CPU usando uma interrupção (usando um pino especial de “interrupt” da CPU)

23

drives de Disco

• Para fazer acesso a dados:— busca: posicionar a cabeça sobre a trilha ( média 3 a 14 ms)— latência rotacional: espera por um setor desejado (.5 / RPM)— transferência: leitura dos dados (um ou mais setores) 30 a 80 MBits/s

Platter

Track

Platters

Sectors

Tracks

24

Drives de disco

• A latência média para a informação desejada está a meio caminho ao redor do disco. Como os discos giram entre 5.400 rpm a 15.000 rpm, a latência rotacional média está entre:

0.5 / 5.400 rpm = 0.5 /(5.400/60) = 5,6 ms e

0.5 / 15.000 rpm = 0.5/(15.000/60) = 2,0 ms.

O tempo de transferência é uma função do tamanho do setor, da velocidade de rotação e da densidade de gravação de uma trilha.

Ex. 30 a 80 Mbits/s.

A maioria dos controladores tem uma cache interna que armazena setores; as taxas de transferência da cache são da ordem de 320 Mbits/s.

25

Exemplo: Tempo de leitura do disco

• Qual é o tempo médio para ler ou escrever um setor de 512 bytes em um disco rígido girando a 10.000 rpm? O tempo de seek médio anunciado é de 6 ms, a taxa de transferência é de 50 Mbytes/s e o overhead da controladora é de 0,2 ms. Suponha que o disco esteja ocioso, de modo que não existe um tempo de espera.

• O tempo médio de acesso é igual ao tempo médio de seek + latência rotacional média + tempo de transferência média + overhead da controladora.

6,0 ms + 0,5/(10/60) + 512/50.000 + 0,2 ms =

6,0 ms + 3,0 ms + 0,01 ms + 0,2 ms = 9,2 ms

26

RAID – Redundant Arrays of Inexpensive Disks

• Substituindo discos grandes por muitos discos pequenos, o desempenho melhora porque há mais cabeças de leitura, e há vantagens no custo, consumo e espaço ocupado, pois discos menores são mais eficientes que os discos maiores.

• A redundância é necessária porque muito mais discos menores tem menor confiabilidade do que alguns discos grandes.

• De quanta redundância é necessária?

• Evolução do número de discos de verificação extras:– RAID 0 – nenhuma redundância– RAID 1 – espelhamento– RAID 2 – Não usado– RAID 3 - paridade intercalada por um bit– RAID 4 – paridade intercalada por bloco– RAID 5 – paridade distribuída intercalada por bloco– RAID 6 – redundância P + Q

27

Estudos sobre razões de falhas

operador software hardware sistema Ano da pesquisa

42% 25% 18% Data center (Tandem)

1985

15% 55% 14% Data center

(Tandem)

1989

18% 44% 39% Data center

(DEC VAX)

1985

50% 20% 30% Data center

(DEC VAX)

1993

50% 14% 19% US Public telephone network

1996

54% 7% 30% US Public telephone network

2000

60% 25% 15% Internet services

2002

28

RAID 0 – sem redundância

• Striping – espalhamento de dados por vários discos.

• O striping por um conjunto de discos faz com que pareça como um único disco grande.

• O desempenho é melhor que um único disco, pois muitos discos operam ao mesmo tempo.

• Os sistemas de edição de vídeo, por exemplo, normalmente repartem dados e podem não se preocupar com a confiabilidade tanto quanto a um banco de dados.

• Muito usado.

Discos de dados

RAID 0Strip 0 Strip 1 Strip 2 Strip 3Strip 4 Strip 5 Strip 6 Strip 7Strip 8 Strip 9 Strip10 Strip11

29

RAID 1 - ESPELHAMENTO OU SHADOWING

• Utiliza o dobro da quantidade de discos do RAID 0.

• Sempre que os dados são gravados em disco, esses dados também são gravados em um disco redundante.

• Se um disco falhar, o sistema simplesmente vai ao “espelho” e lê seu conteúdo para obter a informação desejada.

• O espelhamento é solução de RAID mais dispendiosa, pois exige mais discos.

• USADO POR: EMC, HP (Tandem), IBM

Discos de dados Discos de verificação

RAID 1Strip 0 Strip 1 Strip 2 Strip 3Strip 4 Strip 5 Strip 6 Strip 7Strip 8 Strip 9 Strip10 Strip11

Strip 0 Strip 1 Strip 2 Strip 3Strip 4 Strip 5 Strip 6 Strip 7Strip 8 Strip 9 Strip10 Strip11

30

RAID 2

• Utiliza um esquema de detecção e correção de erros que é mais usado para memórias.

• Caiu em desuso

RAID 2Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Bit 7

Bits de dados Bits de detecção e correção

31

RAID 3 – usa bit de paridade

• Só acrescenta informações redundantes suficientes para restaurar a informação perdida em uma falha.

• Todos os discos do grupo são usados simultaneamente, com um disco extra para manter as informações para verificação e correção de falha – Paridade.

• A correção é possível quando se sabe o disco que apresentou “crash”.

• RAID 3 é popular para aplicações com grande conjunto de dados, como multimídia.

• Todos os discos precisam ser lidos para determinar os dados, diferentemente do RAID 1

• USADO PELA: Storage Concepts

RAID 3Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 P

32

RAID 4 – paridade por bloco (strip)

• Usa a mesma quantidade de discos de verificação que o RAID 3, mas eles acessam dados de forma diferente.

• A paridade é armazenada por blocos e associada a um conjunto de bloco de dados.

• USADA POR: Network Appliance

RAID 4Strip 0 Strip 1 Strip 2 Strip 3 P0-3 Strip 4 Strip 5 Strip 6 Strip 7Strip 8 Strip 9 Strip10 Strip11

P4-7P8-11

33

RAID 5 – paridade por blocos distribuída

• A informação de paridade é espalhada por todos os discos, de modo que não haja um único gargalo para escritas, como no RAID 4.

• BASTANTE USADO

RAID 5Strip 0 Strip 1 Strip 2 Strip 3 P0-3 Strip 4 Strip 5 Strip 6 P4-7Strip 8 Strip 9 P8-11 Strip10

Strip 7Strip11

Strip 12 P16-19

P12-15 Strip13 Strip14 Strip15Strip16 Strip17 Strip18 Strip19

34

RAID 6

• Redundãncia P + Q

• Os esquemas baseados em paridade protegem contra uma única falha auto-identificável.

• Quando uma correção de única falha não é suficiente, a paridade pode ser generalizada para ter um segundo cálculo sobre os dados e outro disco de verificação.

• Esse segundo bloco de verificação permite a recuperação de uma segunda falha.

• O overhead de armazenamento é o dobro do RAID 5.

• RARAMENTE USADO

35

FORMAS DE GRAVAÇÃO EM DISCO MAGNÉTICO

• FMCADA BIT É REPRESENTADO POR UM CLOCK E DADO

• MFM X FM

• RLL (Run Length Limited) 1,5 X MFM

• ARLL (Advanced RLL) 2XMFM

36

Modo FM

37

Modo MFM

38

CÓDIGO RLL 2.7

• DATA BIT RLL 2.7

000 000100

10 0100

010 100100

0010 00100100

11 1000

011 001000

0011 00001000

Cada 2 bits 1 deve ter no máximo 7 bits 0.

O dado deve ser re-codificado usando a tabela:

Ex: 011010010 (011)-001000(010)-100100(010)-100100

001000100100100100

39

RLL 2.7

Exemplo: para 001000100100100100

Só tem pulsos para bits de dados iguais a 1.

40

Cache de disco

• Os discos rígidos IDE tem uma pequena memória.

• Quanto o SO lê um setor, o disco rígido lê a trilha inteira e armazena nessa memória

• Como é muito provável, pelo princípio da localidade espacial, que o próximo setor que o SO irá pedir se encontre na mesma trilha, existe uma alta probabilidade de acerto.

41

Interface IDE (Integrated Drive Electronics)

• Para eliminar o ruído no cabo da interface controladora com o disco, a Western Digital criou um disco rígido com a interface controladora integrada diretamente na mesma placa dos circuitos de controle do mecanismo do disco.

• Essa tecnologia passou a ser chamada de IDE

42

Interface IDE: ATA e ATAPI

– A conexão de um disco IDE ao computador é chamada ATA (AT Attachment – Ligação AT), provida através de um conector para flat-cable de 40 pinos

– Há um segundo padrão de conexão, ATAPI ( AT Attachment Packet Interface) ou ATA-2. Esse padrão, permite conexão de outros dispositivos IDE ao computador, como unidades de CD-ROM, DVD, gravadores de CD-R e CD-RW, unidades Zip, etc. Fisicamente o flat-cable é também de 40 pinos. A única mudança é o protocolo de transferência de dados, que permite transferência de dados em taxas mais elevadas.

Conector IDE/ATA

43

Exemplo 1: Placa Multi-IO com interface IDE

Conector IDE (ATA)

44

Exemplo 2: Placa multi-IO

45

Exemplo 3: placa mãe com conector IDE

Conector IDE (ATA)

46

Cuidado! interconexão do disco com flat-cable 40 pinos funcionando como antena

evitar

Funciona como antena

47

Desempenho

Modo PIO (Processador de IO)

Taxa de transferência Conexão

Modo 0 3,3 MB/s ATA

Modo 1 5,2 MB/s ATA

Modo 2 8,3 MB/s ATA

Modo 3 11,1MB/s ATA-2

Modo 4 16,6MB/s ATA-3

48

SATA – Serial ATA

Pin Name Description

1 GND Ground

2 A+ Transmit +

3 A- Transmit -

4 GND Ground

5 B- Receive -

6 B+ Receive +

7 GND Ground

SATA 1.5 Gb/s

SATA 3.0 Gb/s

VELOCIDADE

49

SATA

• Serial ATA conecta todos os dispositivos ATA e ATAPI, incluindo CDs, DVDs, fitas, dispositivos removíveis, zip drives, e CD-RW’s à placa mãe e substitui a interface paralela ATA.

• Serial ATA reduz o custo e aumenta o desempenho incluindo a possibilidade de conexão quente (hot-plugability)

• Serial ATA começa com throughput de 1.5 Gbps, e é escalável para 2x, 4x em diante.

• Serial ATA é compatível com os drivers de software atualmente existente para ATA e roda em SOs padrões sem modificação.

50

Comparação ATA x Serial ATA

Modo PIO (Processador de IO)

Taxa de transferência Conexão

Modo 0 3,3 MB/s ATA

Modo 1 5,2 MB/s ATA

Modo 2 8,3 MB/s ATA

Modo 3 11,1MB/s ATA-2

Modo 4 16,6MB/s ATA-3

SATA 1.5 Gb/s

SATA 3.0 Gb/s

51

INTERFACES SCSI

• INTERFACE SCSI (Small Computer Systems Interface) – pronúncia = scûzi

• É um padrão de conexão de periféricos ao micro- barramento de periféricos

• Periféricos que podem ser conectados:– Discos rígidos, CD-ROM, CD-R, DVD, ZIP drives, Scanners de

mesa, Fitas streammer, etc.

– Permite conectar até 15 periféricos usando o SCSI-3– E usar cabos de até 6 metros

52

SCSI usa um controlador (host adapter)

53

PADRÕES SCSI x ATA x Serial ATA

PADRÃO 8 BITS (50 PINOS)

16 BITS(68 PINOS)

32 BITS

SCSI-1 5MB/s - -

Fast SCSI (SCSI-2) 10 MB/s 20MB/s 40MB/s

Fast-20(Ultra SCSI, SCSI-3) 20MB/s 40MB/s 80MB/s

Fast-40(Ultra-2, SCSI-3) 40MB/s 80MB/s 160MB/s

Fast-80(Ultra-3,SCSI-3) 80MB/s 160MB/s 320MB/s

Modo PIO (Processador de IO)

Taxa de transferência

Conexão

Modo 0 3,3 MB/s ATA

Modo 1 5,2 MB/s ATA

Modo 2 8,3 MB/s ATA

Modo 3 11,1MB/s ATA-2

Modo 4 16,6MB/s ATA-3

ATA

SCSI

SATA 1.5 Gb/s

SATA 3.0 Gb/s

54

Transação no barramento SCSI

ocorre entre o iniciador e target

55

FASES DO BARRAMENTO SCSI

• Barramento Livre : o barramento pode ser usado • Arbitração :

– uma unidade (iniciador) ativa o sinal BSY e coloca o SCSI-ID no bus de dados– após um pequeno delay verifica se alguma outra unidade com prioridade

maior está tentando fazer uso do bus. Caso contrário, a unidade toma o controle do bus, ativando o sinal SEL.

• Seleção:– O iniciador seleciona uma outra unidade (target) e o avisa para realizar certas

funções (por ex., ler ou escrever bloco de dados). – O iniciador calcula e coloca o OR da sua identificação (SCSI-ID) e da

identificação do target , no bus, identificando os dois dispositivos – O target deve detectar que foi selecionado por um iniciador e ativa o sinal

BSY.

56

FASES DO BARRAMENTO SCSI (cont.)

• Reseleção:– Nesta fase o target pode re-estabelecer uma conexão com o iniciador

para continuar uma operação interrompida– Por ex., se o iniciador emite um comando de leitura a um drive target.

Neste caso, o target libera o bus e realiza a leitura, mas lembra-se do SCSI-ID do iniciador. O bus fica então livre e pode ser usado para outra transação. Quando o target termina a operação de leitura, re-estabelece o contato com o iniciador, usando a fase de reseleção e faz a transferência do dado

• Comando: – Nesta fase o target pode requisitar os dados de comando do iniciador.

• Dado:– Nesta fase o target pode instruir o iniciador a transferir dados (em

ambas as direções)

• Mensagem:– Nesta fase o target pode instruir o iniciador a transferir mensagens (em

ambas as direções)

• Status:– Nesta fase o target fornece a informação de status para o iniciador

57

Conectores SCSI

50 pinos

25 pinos

68 pinos

58

BARRAMENTO USB (UNIVERSAL SERIAL BUS)

– Pode conectar até 127 dispositivos ao barramento

– Uma grande vantagem é que o próprio usuário pode instalar um novo periférico, sem nenhum conflito ou acidente.

– Cada cabo USB pode ter até 5 ms de comprimento em cada trecho, entre um periférico e uma tomada. Como cada periférico concentrador amplifica o sinal do barramento que vem pelo cabo, pode-se ter um barramento muito grande.

– O barramento é plug-and-play, ou seja, é possível encaixar e desencaixar periféricos com o computador ligado.

– Isso é possível porque em geral o controlador USB está presente na placa-mãe, integrado no chipset (ponte sul)

59

Topologia do USB

Combinação de daisy-chain/estrela

60

Exemplo

61

Barramento USB (cont.)

• Utiliza três taxas de transferência:

USB 2.0 - 480 Mbps, usada para dados de audio e MPEG-2

USB 1.1 - 12 Mbps, usada por periféricos como câmeras digitais, modens, impressoras e scanners

USB 1.0 - 1,5 Mbps, para periféricos mais lentos (teclados, joysticks e mouse).

62

Comparação SCSI x USB x SATA

PADRÃO 8 BITS (50 PINOS)

16 BITS(68 PINOS)

32 BITS

SCSI-1 5MB/s - -

Fast SCSI (SCSI-2) 10 MB/s 20MB/s 40MB/s

Fast-20(Ultra SCSI, SCSI-3) 20MB/s 40MB/s 80MB/s

Fast-40(Ultra-2, SCSI-3) 40MB/s 80MB/s 160MB/s

Fast-80(Ultra-3,SCSI-3) 80MB/s 160MB/s 320MB/s

USB 2.0 - 480 Mbps

USB 1.1 - 12 Mbps

USB 1.0 - 1,5 Mbps

MB/s = Mega Bytes por segundo

Mbps = Mega bits por segundo

SATA 1.5 Gb/s

SATA 3.0 Gb/s

63

conector

Pin Name Description

1 VBUS +5 VDC

2 D- Data -

3 D+ Data +

4 GND Ground

64

Linhas

• Consiste de 4 linhas

• São usadas duas linhas diferenciais D+ e D- para dados

• A diferença é no máximo de 4 V (tipicamente 3.3V).

• O sinal lógico é 1 quando D+ ... D- > 200 mV

• O sinal lógico é 0 quando D- ... D+ > 200 mV

• Não tem clock, usa o código NRZI (Non Return to Zero Inverted)

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Codificação NRZI (Non Return do Zero Inverted)

Cada vez que ocorre um “0” no dado o NRZI gera uma mudança de polarização. A polarização não muda se ocorre um “1”, mas após 6 ocorrências de “1”s é inserido um zero (no Bit-stuffed data stream)forçando a mudança de polarização.

66

Linhas (cont.)

• Vbus – representa a alimentação (power supply)• GND – terra

67

Cabo USB

Sinal diferencial trançado e helicoidal

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Barramento FireWire (IEEE 1394)

• Também conhecido como High Performance Serial

Bus/HPSB)

• Voltado para substituir o padrão SCSI

• Taxa de transferência muito maior que o USB.

• Atualmente a taxa de transferência é de 200 Mbps, podendo atingir 400 Mbps em sua segunda versão

• Periféricos alvo:– Câmera de vídeo, scanners de mesa, videocassetes, aparelhos de som, etc.

69

Conector de 4 pinos

4 PIN IEEE1394 (without Power)

Pin Name Description

1 TPB- Twisted-pair B, differential signals

2 TPB+ Twisted-pair B, differential signals

3 TPA- Twisted-pair A, differential signals

4 TPA+ Twisted-pair A, differential signals

Shell Outer cable shield

70

Conector de 6 pinos

6 PIN IEEE1394 (with Power)

Pin Name Description

1 Power Unregulated DC; 30 V no load

2 Ground Ground return for power and inner cable

shield

3 TPB- Twisted-pair B, differential signals

4 TPB+ Twisted-pair B, differential signals

5 TPA- Twisted-pair A, differential signals

6 TPA+ Twisted-pair A, differential signals

Shell Outer cable shield

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Conector de 9 pinos

9 PIN IEEE1394b (with Power)

Pin Name Description

1 TPB- Twisted-pair B, differential signals

2 TPB+ Twisted-pair B, differential signals

3 TPA- Twisted-pair A, differential signals

4 TPA+ Twisted-pair A, differential signals

5 A Shield Inner shield for TPA

6 PWR GND Ground for power

7 -

8 PWR + Unregulated DC; 30 V no load

9 B Shield Inner shield for TPB

72

Características do FireWire – IEEE 1394

Fatores. Hot plug e umplug . 63 dispositivos físicos

"S" number Data rate (Mbit/sec) relevant standard

S100 98.304 (100 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S200 196.608 (200 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S400 393.216 (400 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S800 786.432 (800 Mbps) 1394b-2002, p1394c

S1600 1572.864 (1,6 Gbps) 1394b-2002*

S3200 3145.728 (3,2 Gbps) 1394b-2002*

Throughput

73

Comparação FireWire x SATA x USB

SATA 1.5 Gb/s

SATA 3.0 Gb/s

"S" number Data rate (Mbit/sec) relevant standard

S100 98.304 (100 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S200 196.608 (200 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S400 393.216 (400 Mbps) 1394-1995, 1394a-2000

S800 786.432 (800 Mbps) 1394b-2002, p1394c

S1600 1572.864 (1,6 Gbps) 1394b-2002*

S3200 3145.728 (3,2 Gbps) 1394b-2002*

USB 2.0 - 480 Mbps

USB 1.1 - 12 Mbps

USB 1.0 - 1,5 Mbps

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Barramento IrDA (Infrared Developers Association)

• É um barramento sem fios

• A comunicação usa luz infravermelha.

• Pode ter até 126 periféricos IrDA conversando com a mesma porta.

• Comuns em notebooks

• O barramento pode ser conectado diretamente à placa-mãe do computador ou através de um adaptador IrDA conectado à porta serial.

• Existem dois padrões:– IrDA 1.0: comunicações até 115.200 bps– IrDA 1.1: comunicações até 4.194.304 bps (4Mbps)

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Comparação IrDA x USB

USB 1.0 - 1,5 Mbps USB 1.1 - 12 Mbps

USB 2.0 - 480 Mbps

IrDA 1.0: comunicações até 115.200 bps (~100Kbps)IrDA 1.1: comunicações até 4.194.304 bps (4Mbps)

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Motherboard IrDA

Macho de 5 PIN IDC

Pin Name Description

1 +5v Power

2 n/c Not connected

3 IRRX IR Module data received

4 GND System GND

5 IRTX IR Module data transmit