claves

Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 11-12

Tema 8: Organización de la Entrada/salida
Objetivos:


Identificar las funciones básicas que debe disponer una unidad de E/S con independencia
del periférico conectado.



Analizar los mecanismos de sincronización entre la unidad de E/S y la CPU, con especial
énfasis en el sistema de interrupciones.

Estudiar el sistema de acceso directo a memoria (DMA) utilizado cuando la velocidad y el
volumen de datos es elevado.



Introducir la estructura, funcionamiento y programación de los procesadores de E/S o
canales.
Contenido:

1. Funciones implicadas en las operaciones de entrada/salida
2. Estructura del sistema de E/S: módulos de e/s y controladores de dispositivos
3. Mecanismos básicos dee/s: sincronización
4. E/S controlada por programa
5. E/S por interrupción: gestión de interrupciones
6. E/S por acceso directo a memoria (DMA): motivación
7. Procesadores de E/S: tipos y estructura.

1.

Funciones implicadas en las operaciones de entrada/salida

Para que un computador pueda ejecutar un programa debe ser ubicado previamente en la
memoria, junto con los datos sobre losque opera, y para ello debe existir una unidad funcional de
entrada de información capaz de escribir en la memoria desde el exterior. Análogamente, para
conocer los resultados de la ejecución de los programas, los usuarios deberán poder leer el
contenido de la memoria a través de otra unidad de salida de datos. La unidad de Entrada/Salida
(E/S) soporta estas funciones, realizando lascomunicaciones del computador (memoria) con el
mundo exterior (periféricos). Los dispositivos periféricos que se pueden conectar a un computador
se suelen clasificar en tres grandes grupos:
a) Dispositivos de presentación de datos. Son dispositivos con los que interactúan los usuarios,
portando datos entre éstos y la máquina, por ejemplo, ratón, teclado, pantalla, impresora, etc.
b) Dispositivos dealmacenamiento de datos. Son dispositivos que forman parte de la jerarquía de
memoria del computador. Interactúan de forma autónoma con la máquina, aunque también
sirven para el intercambio de datos con el usuario, por ejemplo, los discos magnéticos.
c)

Dispositivos de comunicación con otros procesadores. Permiten la comunicación con
procesadores remotos a través de redes, por ejemplo, lasredes de área local o global.

d) Dispositivos de adquisición de datos. Permiten la comunicación con sensores y actuadores que
operan de forma autónoma en el entorno del computador. Se utilizan en sistemas de control
automático de procesos por computador y suelen incorporar conversores de señales A/D y D/A.

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25 CCinta

CRT

Disco

Impresora

Teclado

A/D-D/A

E/S

Memoria

CPU

Los dispositivos de transporte y presentación de datos representan una carga muy baja de
trabajo para el procesador comparados con los dispositivos de almacenamiento. La siguiente tabla
muestra las velocidades de transferencia típicas para diferentes dispositivos:
Dispositivos

Velocidad

Sensores

1Bps – 1 KBps

Teclado

10 Bps

Línea de comunicaciones

30 Bps – 20 MBps

Pantalla (CRT)

2 KBps

Impresora de línea

1 – 5 KBps

Cinta (cartridge)

0.5 – 2 MBps

Disco

4.5 MBps

Cinta

3-6 MBps

Aunque la velocidad de transferencia de los dispositivos de presentación de datos ha sido
tradicionalmente lenta comparada con la de los dispositivos de almacenamiento, enlos últimos
tiempos la situación está cambiando. Cada vez más, los computadores se utilizan para manejar
documentos multimedia que constan de gráficos, vídeos y voz. La siguiente tabla presenta algunos
parámetros de transferencia para los dispositivos modernos de E/S multimedia:
Medio

1 - 5 segundos

100 MBps

20 milisegundos

Voz



1 MBps

Vídeo



Retardo máximo...