aula 5 hardware - periféricos de entrada-saída
TRANSCRIPT
HardwarePeriféricos de Entrada/
Saída
Professor Wagner Gadêa [email protected]
Disciplina: Introdução a ComputaçãoCurso de Sistemas de Informação
Cachoeira do Sul, 17 de Março de 2015.
Conceitos BásicosTermos de interesse:
Periférico → qualquer dispositivo conectado a um computador que permita a comunicação ou interação do computador com o mundo externo. (Entrada, Saída e Entrada/Saída).
Interface → componente de hardware localizado entre o processador e um ou mais periféricos, função coordenação de transferência de dados.
• Recebimento dos dados e comandos enviados pelo processador ao periférico;
• Envio ao processador do estado (status) do dispositivo;
• Manipulação e transformação dos dados e sinais de uma forma que seja compatível com o periférico;
• Geração de sinais de controle e temporização durante a transferência de dados e estado.
Introdução a Computação 2
Conceitos BásicosControlador→ Componente de hardware de uma interface que realiza todo o controle necessário para a transferência de dados;
Driver→ Conjunto de rotinas encarregadas da comunicação do processador com a controladora e/ou interface do periférico;
Porta de E/S→ Corresponde a um endereço no sistema de E/S do processador. Assim como o processador tem uma determinada capacidade de endereçamento de memória, ele também tem uma certa gama de endereços destinados a portas de E/S;
Barramento→ Conjunto de fios que transportam sinais de dados, endereço e controle
Introdução a Computação 3
Esquema de Entrada e Saída
Introdução a Computação 4
Figura 1. Esquema de entrada e saída.
Periféricos• Periféricos existem em grande número;
• Entram e saem de moda de acordo com a evolução tecnológica: ISA, PCI, USB, PCI-X
• Tipos de transferência de dados:
• Por controle direto do processador;
• Por acesso direto a memória (DMA).
• Podem co-existir no computador sem um anular o outro tipo.
Introdução a Computação 5
Exemplo de E/STeclado:
Conjunto de chaves elétricas cada uma acionada por uma tecla. A cada chave dessas corresponde um código binário que é enviado para a placa-mãe e esta sabe como tratar esse código de acordo com o modelo do teclado ou com o software que está em uso.
Introdução a Computação 6
Exemplo de E/SComo funciona o teclado:
• Tecla é acionada ela gera um scan code(geração de um código numérico associado a tecla);
• Quando a tecla é liberada gera um novo código.
• Obs.: Teclado não reconhece caractere ou símbolo associado (tabela ASCII não interessa!!)
Modos:
• 1 – encontrado no teclado de 83 teclas, acionamento e liberação gera o mesmo código;
• 2 – encontrado no teclado de 84 teclas, acionamento gera um código de varredura em um byte. A liberação gera o mesmo código porém precedido de F0H;
• 3 – introduzido no teclado de 101 teclas, possui os mesmos código do modo 2 porém tem a velocidade aprimorada.
Introdução a Computação 7
Exemplo de E/SMouse:
Introdução a Computação 8
Exemplo de E/SSistema de vídeo:
Introdução a Computação 9
Exemplo de E/S• O chamado subsistema de vídeo do computador constitui-se
de uma das partes mais complexas;
• Requer um processador específico para os gráficos a serem exibidos, esses gráficos processados são armazenados na chamada memória de vídeo que recentemente passou a ser uma parte da RAM nas configurações mais populares;
• Acontece devido a novas tecnologias de barramento (também a serem vistas mais adiante). Finalmente a imagem processada e armazenada em memória específica é exibida em um monitor de vídeo, que por sua vez pode ser baseado na tecnologia de raios catódicos (CRT) ou de cristal líquido (LCD).
Introdução a Computação 10
Exemplo de E/S• Objetivo geral do monitor é criar através da emissão de luz uma imagem que seja
réplica do que o olho humano veria se estivesse observando diretamente;
• O olho humano é sensível a uma pequena faixa de espectro eletromagnético, com uma frequência central da ordem de 5x10E14 Hz.
• Formação de imagem na tela:
• Um monitor apresenta resolução de 3x4 ou 0,75. Esta é a relação definida por normas de transmissões de televisões;
• Um filme de cinema tem proporção de 2x3 ou 0,67;
• Um sistema HD tem relação de 3x5 ou 0,60;
• De acordo com a estética grega a relação para beleza superior é a solução da equação x+1=1/x. Uma proposição de solução é (sqrt(5)-1)/2 ~ 0,618;
• Isso é o que deve ser levado em consideração ao tratar de composição de imagem.
Introdução a Computação 11
Formação da Imagem• Em um monitor CRT:
• Controle da emissão de feixe de elétrons que varre a tela estimulando um material fosforescente depositado sobre a mesma;
• Esse material emite luz. Cada ponto emissor de luz é chamado de pixel;
• O feixe de elétrons varre a tela da esquerda para direita e do topo para baixo numa velocidade de aproximadamente 50 a 70 telas por minuto;
• No final de cada linha o feixe é apagado e volta para inicar uma nova varredura
• Em um monitor LCD: • Depende da tecnologia;
• Feixe de luz é emitido e sofre uma torção para formar as imagens.
Introdução a Computação 12
Outros exemplosScanner: Esse aparelho é composto por uma fonte de luz que é emitida sobre o papel, ou objeto a ser “escaneado” e um sensor que capta os reflexos dessa imagem.
Esse sensor ajuda a montar a imagem na memória do computador na forma de um arquivo gráfico ou simplesmente um padrão de barras a ser convertido em um número.
Introdução a Computação 13
Outros exemplosImpressora: É o dispositivo responsável por levar ao papel tudo que se produz em termos de textos e imagens dentro de uma UCP.
Existem diversas tecnologias de impressoras, dentre elas tem-se: as de impacto, as jato de tintas, as de cera e as a laser.
Introdução a Computação 14
Outros exemplosDispositivos de Armazenamento
Introdução a Computação 15
Periféricos
Periférico é como um equipamento eletrônico conectado por um cabo ou barramento de E/S a CPU e que é usado para transferir informação de/ou para este.
De acordo com esta definição, a memória não é considerada um periférico pois está ligada ao barramento de sistema e não a um barramento de E/S.
Mas afinal o que é barramento de sistema e de E/S???
Introdução a Computação 16
Barramentos (bus)• Elementos de hardware que permitem a interconexão entre componentes;
• Podem ser seriais ou paralelos:
• Internamente nos computadores são paralelos.
• Cada sistema possui uma série de barramentos:
• Internos ao microprocessador (interliga registradores, FPU, caches internas);
• Barramentos locais (localizados na placa-mãe no microprocessador e a memória);
• Barramentos de expansão (colocadas placas controladoras e interfaces);
• Barramento para periféricos (onde as unidades periféricas estão ligadas)
Introdução a Computação 17
Barramentos - conceito• Um barramento ou bus consiste, na sua forma mais
simples, num número de linhas elétricas através das quais sinais, e desta forma também dados, são transferidos;
• Um PC tem 3 barramentos:
• de dados,
• de endereços ,
• de controle.
• Estes barramentos permitem que a CPU comunique com a memória e os periféricos.
Introdução a Computação 18
Barramentos - conceito• O barramento entre a CPU e a memória é chamado de barramento do sistema ou system
bus.
• O barramento entre a CPU e os outros componentes (os periféricos) é chamado de barramento de entrada-saída ou I/O bus.
• Este barramento tem uma velocidade de transferência de dados inferior ao barramento do sistema.
• Alguns tipos de barramentos de entrada-saída são:
• ISA (Industry Standard Architecture) paralelo de 8 e 16 bits
• EISA (Extended Industry Standard Architecture) paralelo de 32 bits
• PCI (Peripheral component interconnect) paralelo de 32 ou 64 bits
• VME (Versa Module Eurocard) paralelo de 32 bits.
• AGP (Accelerated Graphics Port) para o adaptador gráfico. Paralelo de 32 bits.
• USB (Universal serial bus) série.
Introdução a Computação 19
Barramentos - tradicional
• Utilizam controle único para todo o barramento;
• As transferências eram divididas somente em dois tipos básicos:
• De memória;
• De E/S.
• De memória é rápido, operando geralmente na mesma velocidade da memória;
• De E/S conecta diversos periféricos distintos, podendo ser lentos ou rápidos. Aumento na taxa de transferência não irá beneficiá-los.
Introdução a Computação 20
Barramentos - tradicional
Introdução a Computação 21
Próxima Aula
• Hardware: Placa mãe, Processador, Memórias, etc.
22Introdução a Computação
Dúvidas
• Conteúdo • Moodle • (http://wagnerglorenz.com.br/moodle/)
• Dúvidas
23Introdução a Computação
Referências Bibliográficas
• TANENBAUM, Andrew. S.. Organização Estruturada de Computadores. Rio de Janeiro: LTC, 2001.
• MONTEIRO, Mario A. Introdução a Organização de Computadores. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007
STALLINGS, Will iam. Arquitetura e Organização de Computadores. 8ª ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2010.
• Material Profa Eliane Cecília Gatto.
24Introdução a Computação