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Operaciones de entrada y salida - Coggle Diagram
Operaciones de entrada y salida
DMA/Direct Memory Access: el controlador del dispositivo se pueda encargar de efectuar la transferencia de datos, liberando de este trabajo a la UCP, e interrumpir a la UCP sólo cuando haya terminado la operación completa de E/S
Es el controlador el que se encarga directamente de transferir los datos entre el periférico y la memoria principal, sin requerir intervención alguna por parte del procesador. Esta técnica envía una orden al controlador indicándole la siguiente información
Periférico involucrado en la operación
La dirección de memoria desde la que se va a leer o a la que va a escribir directamente con el controlador de dispositivo
Tipo de operación: Lectura, Escritura
El número de bytes a transferir(contador)
La CPU debe encargarse de la transferencia de datos una vez que sabe que hay datos disponibles en el controlador
Tipos de operaciones
Escritura
El canal transfiere datos de memoria principal al dispositivo. Las palabras se transfieren en el mismo orden que en la operación de lectura
Control
Se utiliza esta orden para enviar instrucciones específicas al dispositivo de E/S, como rebobinar una cinta magnética, etc.
Lectura
El canal transfiere a memoria principal un bloque de palabras de tamaño especificado en el campo nº de palabras, en orden ascendente de direcciones, empezando en la dirección especificada en el campo dirección del dato
Bifurcación
Cumple en el programa de canal la misma función que una instrucción de salto en un programa normal. El canal ejecuta las CCW en secuencia, salvo cuando aparece una CCW de este tipo, que utiliza el campo dirección del dato como la dirección de la siguiente CCW a ejecutar
Pasos a seguir en una operación de Entrada/Salida con Acceso Directo de Memoria
El controlador le ordena al dispositivo que lea (para operación de lectura) una cierta cantidad de datos desde una posición determinada del dispositivo a su memoria interna
Cuando los datos están listos, el controlador los copia a la posición de memoria que tiene en sus registros, incrementa dicha posición de memoria y decremento el contador de datos pendientes de transferir
El controlador contesta aceptando la petición de E/S
Los pasos 3 y 4 se repiten hasta que no quedan más datos por leer
Programación de la operación de E/S. Se indica al controlador la operación, los datos a transferir y la dirección de memoria sobre la que se efectuará la operación
Cuando el registro de contador está a cero, el controlador interrumpe a la UCP para indicar que la operación de DMA ha terminado
Inicio y control de los programas del canal
HALT I/O
Finaliza la operación del canal
TEST CHANNEL
Prueba el estado del canal
Start I/O
Inicia una operación de E/S. El campo de dirección de la instrucción se emplea para especificar el canal y el dispositivo de E/S que participa en la operación
TEST I/O
Prueba el estado del canal, el subcanal y el dispositivo de E/S
Funciones implicadas en las operaciones de Entrada/Salida
Para que una computadora ejecute un programa
Debe ser ubicado previamente en la memoria, junto con los datos sobre los que opera
Debe existir una unidad funcional de entrada de información capaz de escribir en la memoria desde el exterior
La unidad de Entrada/Salida soporta estas funciones, realizando las comunicaciones del computador con el mundo
Tipos de dispositivos periféricos
De almacenamiento e 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
De comunicación con otros procesadores
Permiten la comunicación con procesadores remotos a través de redes, por ejemplo, las redes de área local o global
De presentación de datos
dispositivos con los que interactúan los usuarios, portando datos entre éstos y la máquina, por ejemplo, ratón, teclado, pantalla, impresora, etc.
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
Parámetros de transferencia para los dispositivos modernos de E/S multimedia
El problema del vídeo es simplemente la animación de los problemas gráficos, ya que debe crearse una nueva imagen cada 1/30 de segundo
El procesamiento de la voz es también elevado porque exige la creación o el reconocimiento de varios fonemas en tiempo real. De hecho es el medio que más capacidad de procesamiento requiere
Los gráficos requieren una gran capacidad de procesamiento de datos, hasta el punto que se han diseñado procesadores de propósito especial para manejar de forma eficiente las representaciones gráficas
Características de los dispositivos periféricos
Diferentes
Velocidad de transferencia de datos
Suelen utilizar datos con formatos y longitudes de palabra diferentes
Formas de funcionamiento distintas
Comúnes
Identificación única del dispositivo por parte del CPU
Capacidad de envío y recepción de datos
Sincronización de la transmición
Funciones básicas
Las tres funciones básicas se pueden realizar a través del bus del sistema que conecta la memoria y la CPU, o bien se puede utilizar un bus específico para las operaciones de E/S
Estas alternativas se traducen en dos formas de organización de los espacios de direcciones
Espacios de direcciones independientes
Las unidades de E/S se ubican en un espacio de direcciones diferente al de memoria
La interacción entre CPU y unidad de E/S se realiza a través de instrucciones específicas de E/S. La separación de espacios de direcciones puede soportarse con un bus único de uso compartido entre Memoria y E/S en función del estado de una línea de control MEM/IO
Pero el desdoblamiento de espacios de direcciones puede responder a la existencia de dos buses independientes, uno para memoria (bus del sistema) y otro para E/S
Funcionalmente son equivalentes, pero desde el punto de vista de la codificación de programas difieren en el uso de las instrucciones
En el caso de E/S asignada en memoria se utilizan instrucciones de referencia a memoria
Para E/S aislada existe un grupo particular de instrucciones para realizar esta función
Espacios de direcciones unificados
A cada unidad de E/S se le asigna un conjunto de direcciones
La interacción entre CPU y unidad de E/S se realiza a través de instrucciones de referencia a memoria. El bus del sistema es único
Las unidades de E/S se ubican en el espacio único de direcciones como si fuesen elementos de Memoria