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Introdução à Organização de Computadores

Entrada e Saída

Sistemas da ComputaçãoProf. Rossano Pablo Pinto, Msc.

rossano at gmail com2 semestre 2007

Copyleft Rossano Pablo Pinto 2

Tópicos

● Processadores● Memória Principal ● Memória Secundária● Entrada e Saída (Seção 2.4)


Entrada e Saída (E/S)(Input / Output - I/O)


Entrada e Saída

Impressoras, Scanners,Modems, Teclado,

Mouse, etc..


Entrada e Saída

(Gabinete)

● Gabinete

● Placa mãe composta por:– CPU

– slots de memória

– vários chips de suporte

– barramentos + sockets p/ placas de E/S


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● Estrutura lógica de um computador:

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Barramento

MonitorEste exemplo mostraapenas um barramento p/ conectar todas as partes. A maioria dos sistemasatuais possui 2 ou maisbarramentos.


● Cada dispositivo é composto por 2 partes:– controlador– dispositivo propriamente dito (ex.: drive de

disco)

● O controlador fica geralmente em uma placa que é conectada em algum slot da placa mãe (quando for off-board)

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● Um controlador recebe comandos de programas

● Alguns controladores podem acessar diretamente a memória s/ a intervenção da CPU:– DMA (Direct Memory Access)– Quando a transferência termina, a

controladora geralmente gera uma interrupção

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● Interrupção (no caso de DMA):– CPU suspende execução do programa

corrente– CPU passa a rodar um procedimento especial

(interrupt handler - tratador de interrupção)– verificação de erros– toma ações dependentes de dispositivo– informa o SO que a E/S foi finalizada– CPU volta a executar programa suspenso

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● O barramento também é utilizado pela CPU - Busca de dados + instruções

● Quem controla o acesso ao barramento é o elemento chamado árbitro de barramento

● Geralmente, em uma disputa entre CPU e E/S, quem ganha o acesso ao barramento são os dispositivos de E/S

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● Motivo de priorização de E/S na disputa:– discos e outros dispositivos não podem ser

parados - se pararem podem perder dados

● Um barramento apenas (e lento) acaba sendo um gargalo no sistema

● Era PC: quando é feita uma atualização de CPU e Memória no sistema, os outros dispositivos (scanner, impressora, disco) são geralmente aproveitados!!!

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● Fabricantes de placas de E/S não querem perder seus investimentos (projeto e fabricação de placas p/ barramentos antigos e LENTOS):– Barramento original do PC - ISA (Industry

Standard Architecture)● 8 e 16 bits / EISA (Extended ISA): 32 bits

● Solução: máquinas com vários barramentos !

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● PCI - Barramento popular e mais rápido que EISA:– PCI (Peripheral Component Interconnect)– Projetado pela Intel– 32 e 64 bits– 33 e 66 MHz – Qual a taxa máxima de transferência?

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Configuração típica de sistemas com barramento PCI


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CPU interage com controlador de memória via barramento dedicado de alta-velocidade


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Controlador interage DIRETAMENTE com memória e barramento PCI


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Comunicação CPU-Memória não passa pelo barramento PCI !!!


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Dispositivos rápidos como controladoras SCSI se conectam diretamento no barramento PCI


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Barramento PCI possui uma ponte p/

barramento ISA


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Dispositivos + lentos são conectados no barramento ISA


● Terminais– Teclado + Monitor

● Mundo Mainframe: Terminal + Teclado integrados ligados no mainframe via linhas seriais

● Mundo da computação Pessoal: Terminal e Teclado separados (com exceção de dispositivos móveis)

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● Teclado– quando pressionado gera uma interrupção de

hardware– CPU suspende processo corrente– Executa rotina (handler) de interrupção (IH)– IH lê registrador do controlador de teclado p/

obter número da tecla (1 à 102)– quando tecla é solta, outra interrupção é

gerada

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● Monitores CRT (Cathode Ray Tube) - Tubo de raios catódicos

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● Monitores coloridos possuem 3 canhões de elétrons, um para cada uma das cores primárias:– Red (Vermelho)– Green (Verde)– Blue (Azul)– Conhece o padrão RGB ?

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● Monitores de raios catódicos:– Freqüência Horizontal– Freqüência Vertical– Dot Pitch– Resolução– Flicker (Cintilação)

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● Monitores LCD– Cristal líquido – Intensidade de luz emitida pelos cristais pode

ser controlada eletronicamente– Linhas verticais e horizontais que ativadas

ascendem um Pixel no cruzamento das 2 linhas - Formam uma “matriz de Pixels”

● Quais outras tecnologias existem HOJE?– Pesquisar

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● Terminais com mapa de caracteres

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● Terminais com mapa de caracteres

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Memória de Vídeo


● Terminais com mapa de caracteres– Cada posição de memória de vídeo

representa um caractere que vai ser apresentado no monitor na posição correspondente

– Cada 2 bytes representam um CARACTERE e um ATRIBUTO:

● cor, intensidade, piscante, etc..

– tela de 25x80 caracteres precisa de 4000 bytes de memória (2000 caractere, 2000 at.)

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● Terminais com mapa de caracteres– Geralmente as placas de vídeo possuem

memória p/ armazenar várias imagens de tela.

– O trabalho da placa de vídeo: ● buscar caracteres na RAM de vídeo ● gerar os sinais necessários para apresentação no

monitor● Linhas inteiras de caracteres são lidas de uma vez

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● Terminais com mapa de bits– Array de elementos de figura (picture

elements) - Pixels– Cada Pixel está ligado ou desligado– Matriz de 640x480, 800x600, 1024x768,

1280x960● Geralmente na proporção 4:3 - largura:altura (as

widescreen são diferentes. Ex.: 1280x800)

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● Terminais com mapa de bits– Todas as placas de vídeo atuais podem

operar em modo caractere ou bitmap (sob controle de software)

– Memória de vídeo opera de forma similar. Ao invés de representar caracteres, representa pixels individuais.

– É possível utilizar os termos modo texto e modo gráfico. COMENTE !!!

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● Terminais com mapa de bits– Displays coloridos utilizam 8, 16 ou 24 bits p/

cada pixel.– Quanto de memória de vídeo é necessária p/

uma configuração 1280x1024, true color (24 bits)?

– Quanto de memória de vídeo é necessária p/ uma configuração 1280x768, true color (24 bits)?

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● Terminais com mapa de bits– Alternativa ao uso de 24 bits direto: Paleta de

cor (cor indexada):● reduz requisitos de memória em 2/3● permite apenas 256 cores ao mesmo tempo tela● 8 bits são utilizados p/ acessar até 256 paletas de

cores● cada paleta de cor é armazenada em hardware.

Somente um por vez está ativa.● Cada entrada da paleta de cores possui um valor

RGB de 24 bits

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● Terminais com mapa de bits– É necessário o uso de barramentos RÁPIDOS

● 1024x768 full-screen, full-color multimídia requer– copiar da memória RAM p/ RAM de vídeo 2.3 MB por

quadro– P/ vídeo full-motion é necessário no mínimo 25 quadros

por segundo● Qual a taxa total necessária para manter o full-

motion?

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● Terminais com mapa de bits– É necessário o uso de barramentos RÁPIDOS

● 1024x768 full-screen, full-color multimídia requer– copiar da memória RAM p/ RAM de vídeo 2.3 MB por

quadro– P/ vídeo full-motion é necessário no mínimo 25 quadros

por segundo● Qual a taxa total necessária para mater o full-

motion?– 1024x768 x 3 x 25 = 58.982.400 – aproximadamente 56 MB/s

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● Terminais com mapa de bits– Qual barramento é necessário p/ suportar a

taxa de full motion? Qual a taxa de cada um?● ISA - 8.33 MHz, 16 bits● EISA- 8.33 MHz, 32 bits● PCI 33/66 MHz, 32/64 bits

– E para suportar 30 quadros por segundo ?

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Entrada e Saída

Barramento e slots ISA - 8,33 MHz, 8 e 16 bits. Seção 3.6


Entrada e Saída

Sistemas Atuais

Linhas + grossas+ BANDA

Seção 3.6

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