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Hardware de entrada/saída - Coggle Diagram
Hardware de entrada/saída
Componentes de um dispositivo
De entrada
Sensor: transforma grandeza física em sinal elétrico.
Amplificador: aumenta e limpa o sinal elétrico.
Conversor AD: converte o sinal em informação digital.
Saída de dados
Conversor DA: converte dados em sinais elétricos.
Transdutor: transforma sinais elétricos em ações físicas.
Elementos Comuns
Buffer: armazena dados coletados e/ou enviados.
Controlador de barramento: permite acesso da CPU.
Microcontrolador: gerencia o hardware do dispositivo.
Firmware: código executado pelo controlador.
Barramentos
Interliga CPU, memória e dispositivos de E/S
parte do chipset da placa-mãe
North-bridge: (componentes rápidos)
CPU e RAM
Portas AGP e PCI-express (vídeo)
South-bridge: (componentes lentos)
PCI, USB, SATA
BIOS, legacy controllers
Interface de acesso
Faz a interação CPU/device feita por portas de E/S. Existem 4 tipos de portas:
Entrada
: (disp -> CPU) Receber dados do dispositivo.
Saída
: (CPU -> disp) Enviar dados ao dispositivo.
Status
: (disp -> CPU) Consultar o estado do dispositivo; Verificar status de uma operação.
Controle
: (CPU -> disp) Enviar comandos ao dispositivo;
Alterar configuração do dispositivo.
Endereçamento
Como é feito o acesso aos registradores da interface dos dispositivos
Entrada/saída mapeada em portas
Registradores acessados por instruções específicas
Espaço de endereços de Entrada/Saída:
1 - Separado da memória principal. 2 - Geralmente de 8 ou 16 bits. 3 - CPU usa um sinal IO/M no barramento de controle.
Entrada/saída mapeada em memória
Registradores dos dispositivos vistos como RAM:
1 - São mapeados em faixas de endereços de RAM.
2 - Podem ser usadas as instruções de acesso à memória.
3 - Usado para dispositivos de rede, áudio e vídeo.
Canais de entrada/saída
Uso de um hardware independente com processador dedicado.
Deixa o processador principal livre para outras tarefas.
Adotada em sistemas de grande porte (mainframes).
Usada em periféricos de alto desempenho (GPU vídeo).
Interrupções
Requisição de interrupção (IRq - Interrupt Request)
:
Sinal elétrico enviado através do barramento de controle.
Notifica o processador sobre algum evento importante.
Desvia a execução para uma rotina de tratamento
Roteiro de uma interrupção
:
1 - A CPU está executando um programa.
2 - O usuário aciona uma tecla do teclado.
3 - O controlador gera uma interrupção.
4 - A CPU recebe a interrupção e desvia sua execução
para uma rotina de tratamento da interrupção.
5 - A rotina interage com o controlador do teclado
para buscar os dados do buffer.
6 - A rotina conclui e o programa anterior retoma a execução.
PIC - Programmable Interrupt Controller
: Organiza o sistema de interrupções de hardware:
1 - Recebe as interrupções dos dispositivos.
2 - Associa cada dispositivo a um número.
3 - Informa a CPU sobre cada interrupção ocorrida.
4 - Enfileira as interrupções não-tratadas (pendentes).
5 - Pode ser programado pela CPU.
6 - Pode ignorar/mascarar ou priorizar interrupções.