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  • Manejo de Entrada-SalidaArquitectura de Computadoras

  • Agenda1.2.3.1Mdulos de entrada/salida. 1.2.3.2Entrada/salida programada. 1.2.3.3Entrada/salida mediante interrupciones. 1.2.3.4Acceso directo a memoria. 1.2.3.5Canales y procesadores de entrada/salida

  • Entrada/Salida Una computadora no puede estar formado slo

    por la CPU y la memoria.

    Para darle alguna utilidad debe de comunicarse con el mundo exterior a travs del subsistema de entrada/salida (I/O input/output).

  • Entrada/Salida

  • Entrada/Salida

    La misin principal del subsistema de E/S es adaptar los dispositivos externos antes de conectarlos al bus del sistema.

  • Entrada/Salida Por qu no se conectan directamente al

    bus del sistema?

    1.

    La velocidad de transmisin de datos de los perifricos es siempre menor que la de la memoria y la CPU.

    2.

    Debido a la gran diversidad de perifricos no es posible incorporar toda la lgica necesaria en el computador para manejar cada uno de stos.

    3.

    Los formatos de datos de los perifricos son diferentes a los del resto de la computadora.

  • Entrada/Salida Hay dos formas de implementar la E/S en una

    computadora:1.Construir a medida el subsistema utilizando elementos bsicos2. o bien incorporar y programar dispositivos estndares ms complejos y genricos.

  • Funciones del Sistema de E/S

    1.

    DIRECCIONAMIENTO: seleccin del dispositivo correspondiente de entre los dispositivos disponibles en el sistema. 2.

    SINCRONIZACIN: ha de posibilitar que la CPU y la memoria (alta velocidad transferencia de datos) se puedan comunicar con los dispositivos de E/S (baja velocidad) sincronizando los envos de datos entre ambos. 3.

    TRANSFERENCIA: el sistema E/S debe de tener toda la circuitera y seales de comunicacin apropiadas para llevar a cabo la comunicacin con cada uno de los dispositivos del sistema.

  • Mdulos de Entrada/SalidaComunicacin CPU-Perifrico

    La E/S se implementa mediante dispositivos perifricos.

    DISPOSITIVO PERIFRICO: Elemento que permiten la transferencia de

    informacin entre la CPU y el mundo exterior. Interfaz que traduce la informacin asncrona y

    analgica del mundo exterior a la informacin sncrona y codificada del computador.

    Dos partes: mdulo de E/S y dispositivo (externo).

  • Mdulos de Entrada/Salida

    Coordina el correcto flujo de informacin entre uno o varios dispositivos externos (impresora, monitor, ...) e internos (memoria, procesador).

    FUNCIONES: 1. Reconocer la direccin de la CPU que identifica al dispositivo externo. 2. Transferencia de datos entre el CPU y el dispositivo externo. 3. Recepcin comandos desde el CPU. 4. Mantener informacin del estado del perifrico y mantener el protocolo de

    comunicaciones con el perifrico.

    Un mdulo de E/S puede controlar varios dispositivos externos.

  • Mdulos de Entrada/Salida

    El mdulo de E/S tambin almacena datos temporalmente debido a las diferencias de velocidades entre los perifricos y el CPU o la memoria.

    Dispone de un mecanismo de deteccin de errores tales como el uso del bit de paridad.

    Los trminos controlador, procesador de E/S y mdulo de E/S son equivalentes. La diferencia radica en su complejidad.

  • Mdulos de Entrada/Salida

  • Dispositivo Externo La forma de comunicacin con el mdulo de E/S se hace mediante:

    SEALES DE CONTROL (mandatos/comandos enviados por el CPU), ESTADO (informacin sobre el funcionamiento del dispositivo) DATOS.

    Internamente suele haber una serie de buffers que son capaces de almacenar temporalmente datos o informacin adicional de contexto.

    Un componente importante suele ser el transductor que transforma la informacin analgica en digital.

  • Dispositivo Externo

  • Entrada/Salida Programada

    (Encuesta o Polling)

    El CPU tiene el control absoluto de la operacin de E/S: inicia y lleva a cabo la transferencia.

    La CPU est dedicndose por completo a realizar la operacin de E/S: realiza tanto la comprobacin de estado como la transferencia y la inicializacin: poco eficiente.

    Hardware mnimo.

  • Entrada/Salida Programada

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

    La E/S le indica al CPU cuando est preparada para transferir datos (genera una interrupcin al CPU), activando una lnea especial conectada al CPU (lnea de interrupcin).

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

    Funcionamiento1. El procesador ejecuta instrucciones de un programa. Al finalizar cada

    instruccin comprueba si se ha producido una interrupcin.

    2. En caso afirmativo se salva el estado actual del programa (contador del programa y registros) y se salta a ejecutar la rutina de servicio correspondiente.

    3. La rutina de servicio efecta las operaciones apropiadas en la E/S para realizar la transferencia de datos solicitada.

    4. Al finalizar la rutina de servicio se recupera el estado de la CPU y se contina ejecutando el programa que se estaba ejecutando antes de la interrupcin.

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

    Las interrupciones pueden ser: ENMASCARABLES (se pueden dejar de atender por software) o NO ENMASCARABLES (siempre atendidas).

    Dos formas de conocer la direccin/posicin (vector) donde se encuentra la rutina de servicio de la interrupcin:

    Vector de interrupciones siempre FIJO el perifrico suministra el vector de interrupcin.

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

    Generalmente existen VARIOS PERIFRICOS (y no uno slo) conectados que pueden realizar interrupciones,

    Esto obliga a ESTABLECER PRIORIDADES y decidir cmo se conectan a la CPU.

    Tambin hay que determinar para cada perifrico su vector de interrupciones.

    SOLUCIONES ms extendidas:

    A.

    Una sola lnea de interrupcin

    B.

    Varias lneas de interrupcin

    C.

    Lneas de interrupcin y aceptacin

  • Entrada/Salida mediante Interrupciones

  • Tarea

    Explique en que consisten los siguientes metodos de manejo de interrupciones

    Daisy-chain o encadenamiento. Interrupciones vectorizadas. Gestin centralizada por un

    controlador de interrupciones (PIC, programmable interrupt controller)

  • Acceso directo a memoria

    El DMA (Direct Memory Access) es un procesador/controlador especializado en transferencias muy grandes desde perifricos a memoria y viceversa.

    Es programable. La CPU no realiza ninguna tarea (salvo programar el DMA) ya que la inicializacin y transferencia son gobernadas por el perifrico.

  • Acceso directo a memoria

    Para programar el DMA hay que enviarle al menos los siguientes datos:

    Direccin/puerto perifrico E/S. Posicin/direccin en memoria principal. Tamao (nmero de bytes a transferir). Tipo transferencia: lectura o escritura.

  • Acceso directo a memoria

    Al finalizar el DMA avisa mediante una interrupcin.

    Esta interrupcin al igual que el resto de interrupciones son normalmente atendidas al final de cada instruccin.

    La rutina de servicio asociada comprobar el estado del DMA para ver si se han producido errores al ejecutar la transferencia que se le ha encomendado.

  • Acceso directo a memoria

  • Acceso directo a memoria

    A diferencia del mecanismo por interrupcin convencional, una orden DMA puede transferir muchsimos datos de una sola vez. Por lo tanto, el nmero de interrupciones por byte transferido es mucho menor que con las interrupciones convencionales: se gana en rapidez.

    El procesador no se encarga de la transferencia de datos.