Arquitecura de computadoras E/S

Unidad de Entrada / Salida
Universidad Nacional de La Matanza
Dpto. Ingeniería e Inv. Tecnológicas
Sistemas de Computación I
Arquitectura de Computadoras
Profesor Titular: Ing. Fernando Szklanny
Autor: Jaír E. Hnatiuk
Rev. 1.5 (2011)

Entrada / Salida

Diagrama Von Neumann

Unidad de
proceso

Unidad de
memoria

Unidad de
E/S

Dispositivo
Periférico

Bus

Sistemas deComputación I / Arquitectura de Computadoras

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Entrada / Salida

Necesidad y propósito de la unidad de E/S

•Adecúa velocidades de distintos dispositivos
Ejemplos:

Teclado ~ 102 bps
Ethernet ~ 107 bps
Disco rígido ~ 108 bps

•Provee una interfaz uniforme hacia la CPU
•Permite transferencias desde y hacia dispositivos asincrónicos
•Verifica (y opcionalmente corrige) erroresSistemas de Computación I / Arquitectura de Computadoras - 2011

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Entrada / Salida

Dispositivos e interfaces: clasificación

Dispositivos

•Entrada
•Salida
•Bidireccionales
•Orientados a caracteres (lentos)
•Orientados a bloques (rápidos)

Interfaces

•Dedicadas
•Genéricas

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Entrada / SalidaInterfaces de Entrada / Salida: Funciones
•Comunicación con el procesador o almacenamiento interno
•Comunicación con el dispositivo de entrada salida
•Control y temporización
•Almacenamiento temporal de datos
•Detección de errores

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Entrada / Salida

Diagrama básico de una interfaz
Bus de direcciones
Registro buffer

Busde control

Decoder

Entrada
Salida

Comparador

Registro de
direccionamiento
base

Dispositivo

Datos
Control
Estado

Control
Estado
Registro buffer

Bus de datos
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Entrada / Salida

Transferencia de datos (I)
Interfaz - CPU
•

Sincrónica
•
•

•

CPU e interfaz E/S comparten reloj
Latemporización interna generalmente difiere

Asincrónica
•

CPU e interfaz E/S tienen temporización independiente

•

Requiere señales de control para indicar transferencia
• Pulso de habilitación
• Handshaking (reconocimiento mutuo) {ACK, timeout, etc.}

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Entrada / Salida

Transferencia de datos (II)
Interfaz -dispositivo

• Serie
Permite distancias largas
Envía bit a bit
Simplex, Half dúplex y Full Dúplex

• Paralelo
Distancias muy cortas
Envía palabras (bytes o multi bytes)

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Entrada / Salida

Administración de Entrada / Salida

•Lentos
E/S Programada (Software): Polling
E/S por Interrupciones (Hardware)
Interconexiónpor daisy chain
Organización por controlador de interrupciones
•Rápidos
Acceso directo a Memoria (DMA)

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Entrada / Salida

Administración de Entrada / Salida: Polling (I)
Descripción
• La CPU tiene control directo sobre E/S
• Verifica estado de dispositivos
• Envía comandos de lectura/escritura
• Transfiere datos
•La CPU espera que el módulo de E/S complete la operación
• Ineficiente: Desperdicia tiempo de CPU

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Entrada / Salida

Administración de Entrada / Salida: Polling (II)
CPU verifica el estado de cada dispositivo
Entrada

Leer registro
de estado

No

Requiere
atención?

Si
Atender

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Entrada / Salida

Administración de Entrada / Salida: Polling (III)
Entrada

Ronda
Leer registro
de estado P1

Requiere
atención?

Si

Rutina
atención P1

No

¿Cuáles son los pro y contra de cada
variante?

Leer registro
de estado P2

Requiere
atención?

Si la cantidad de registros a leer es
muy grande existen dos...