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Capitulo 6:Entrada e Saída
Felipe Sampaio
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Introdução
A arquitetura E/S de um computador constitui sua interface com o mundo exterior
Existem 3 técnicas principais de E/S:E/S programadaE/S dirigida por interrupçãoDMA (Acesso Direto à Memória)
Formado por módulos E/S
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Introdução
Por que existem módulos E/S?Grande variedade de periféricosPeriféricos tem velocidade baixaUsam formatos de dados e palavras
diferentes
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Dispositivos Externos
Também chamados de periféricos Três tipos:
Dispositivos para comunicação com o usuárioDispositivos para comunicação com a
máquinaDispositivos para comunicação com
dispositivos remotos
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Módulos de E/S
Funções principais:Controle e temporizaçãoComunicação com o processadorComunicação com dispositivosÁrea de armazenamento temporário de dadosDetecção de erros
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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
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Comandos de E/S
Controle 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
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Instruções E/S
Modos de endereçamentoMapeado na memória
Único espaço de endereçamento para posições de memória e dispositivos E/S
Endereçamento independente Instruções dependem do modo de
endereçamento Vantagem/Desvantagem
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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
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Processamento de Interrupção
Feito em 9 etapas:1. O dispositivo envia um sinal de interrupção2. O processador termina a execução da instrução atual3. O processador testa se existe uma interrupção pendente4. O processador salva o contexto atual5. O processador carrega o contador de programa com o
endereço da rotina de tratamento da interrupção6. A rotina de interrupção armazena os registradores na pilha7. A rotina então é iniciada8. Os registradores são restaurados9. O contexto é restaurado
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Aspectos de projeto
Técnicas de identificação de qual dos módulos E/S enviou a interrupção:Múltiplas linhas de interrupção Identificação por softwareDaisy chainArbitração do barramento
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Acesso Direto à Memória (DMA) Desvantagens da E/S programada e da
E/S dirigida por interrupção1. A taxa de transferência de E/S é limitada
pela velocidade com que o processador pode testar e servir um dispositivo
2. O processador se ocupa de gerenciar a transferência de dados de E/S, tendo de executar várias instruções a cada transferência
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Acesso Direto à Memória (DMA) Módulo adicional no barramento do
sistema (controlador DMA) Imita o processador Pode forçar o processador a suspender
sua operação
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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
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Canais e Processadores de E/S
A evolução da função de E/S1. A CPU controla diretamente cada dispositivo
periférico2. Um controlador ou módulo de E/S é adicionado. A
CPU usa E/S programada sem interrupções3. E/S com interrupções4. DMA5. O módulo de E/S é aprimorado, tornando-se um
processador de E/S6. O módulo de E/S inclui uma memória local própria,
tornando-se um computador