Arquitetura e Organização de Computadores I

OUTPUT (SAÍDAS)

Saídas Introdução

Interface de Saída

Técnicas de Operação de Saída

Periféricos de Saída (exemplos, evoluções e curiosidades)

IntroduçãoComputadores são formados por:

– Unidade de Controle, ULA, Memória, Unidades de E/S;– Unidade de Controle determina através de sinais obtidos o tipo de

operação a ser executada;– Unidade Lógica e Aritmética é o local onde são executadas as

operações lógicas;– Memória é o local onde são armazenados os dados e instruções a

serem utilizados na ULA;– Dispositivos de Entrada recebem dados a serem trabalhados;– Dispositivos de Saída exibem resultados das execuções e

das instruções.

IntroduçãoA arquitetura de Output (Saída) é projetada para permitir um

controle sistemático da interação com o mundo exterior, ou seja, fornece um modo eficiente de comunicação entre o sistema central e o ambiente externo.

Fornece ao sistema operacional as informações de que ele necessita para gerenciar a atividade de Saída de maneira efetiva.

IntroduçãoFinalidades:

Troca de informações com os usuários do sistema;

Acessar dispositivos de armazenamento de dados;

Comunicar-se com outros equipamentos (computadores, equipamentos científicos e industriais, modems, etc.).

Interface de Saída A interface de saída fornece um método para

transferência de informações entre o armazenamento interno e dispositivos externos.

Periféricos, conectados ao computador, necessitam de links especiais de comunicação para fazer interface com a unidade central de processamento.

O propósito do link de comunicação é resolver as diferenças que existem entre o computador central e cada periférico.

Interface de SaídaBarramento

O barramento de saída forma um padrão de comunicação entre o processador e os dispositivos. Ele consiste em um caminho comum pelo qual os dados trafegam.

Interface de SaídaBarramento

Há três conjuntos de barramentos:Barramento de endereço (unidirecional; os endereços de

memória e dispositivos trafegam do processador), barramento de dados (bidirecional; os dados da memória

e dos dispositivos de E/S trafegam do e para o processador)

barramento de controle (bidirecional; os sinais de controle da memória e dos dispositivos E/S trafegam do e para o processador; indica estado ou determina operação de leitura/gravação).

Os eventos de interação com o barramento ocorrem em sincronia com o sinal do clock.

Interface de SaídaMódulos de BarramentoControle e temporização

– Controla o fluxo de dados entre os recursosComunicação com o processador

– Decodificação do comando, dados, informação de estado e reconhecimento de endereço

Comunicação com dispositivos

– Dados, informação de estado e reconhecimento de endereçoÁrea de armazenamento temporário de dados

– Interface entre os dispositivos e a memória (velocidades diferentes)Detecção de erros

– Informação de mau funcionamento mecânico, elétrico, etc.

Técnicas de Operação de SaídaTrês técnicas principais de operação de Saída:

Saída programadaSaída dirigida por interrupçãoAcesso direto a memória (DMA)

Técnicas de Operação de SaídaSaída Programada

A E/S é efetuada sob controle direto e contínuo do programa que requisitou a operação de E/ S;

Processador, além de executar o programa, possui controle total sobre as operações de E/S.

Este controle inclui desde a detecção do estado do dispositivo, o envio e comandos para o módulo de E/S (leitura ou escrita) e a transferência de dados.

Toda vez que o programa em execução realiza alguma operação de I/O, o processador tem que interromper sua execução para tratar da operação solicitada. A execução do programa fica interrompida até que a operação de E/S seja finalizada.

Técnicas de Operação de SaídaSaída dirigida por interrupçãoO programa envia um comando de E/S e então continua a execução

de instruções até que ocorra uma interrupção gerada pelo hardware de E/S, que sinaliza o término da operação de E/S requerida;

Serviços de interrupção livram a UCP de estar periodicamente testando o estado do dispositivo de E/S. O processador não fica esperando que a operação de E/S seja finalizada para continuar a execução do programa.

Emite um sinal para a controladora (módulo de E/S) com a operação solicitada e continua executando outras instruções do programa. Quando a controladora tiver finalizado a operação solicitada pela CPU ela emite um sinal de interrupção ao processador indicando o término da operação.

Técnicas de Operação de SaídaSaída dirigida por interrupçãoPrincipal problema do E/S programada é o longo

tempo em que o processador fica ocupado apenas verificando estado;

E/S Dirigida por Interrupção, processador envia um comando e continua executando as demais instruções até que haja uma interrupção e assim o processador executa o comando relacionado a E/S

Técnicas de Operação de SaídaAcesso Direto a Memória (DMA) Técnica é mais interessante de realizar as operações de E/S.Proporciona transferência de dados entre o módulo de E/S e a

memória principal.Transferência feita diretamente sem a necessidade de

envolver o processador.Capaz de imitar o processador e transferir dados diretamente

de e para a memória através do barramento do sistema.

Técnicas de Operação de SaídaAcesso Direto a Memória (DMA)

Programa X solicita uma leitura de um arquivo em disco. O DMA será o responsável por controlar a operação e armazenar os dados lidos do disco direto na memória principal, no endereço transmitido pela CPU durante a solicitação.Ao finalizar a transferência, o DMA emite um sinal de interrupção ao processador indicando o término da operação. Nesse instante, o processador busca os dados direto na memória, poupando tempo de acesso à controladora do disco e, conseqüentemente, melhorando o desempenho do sistema computacional.

Periféricos Dispositivos de saída conectados ao computador podem ser chamados de periféricos.Exemplos:• Monitor;• Impressora;• Caixas de som;• Joystick (controles de jogos) com funções de vibração ;•Modem;•Pen drive.

Evoluções e CuriosidadesOs Dispositivos de saída, ao longo dos anos vêm

sofrendo grande avanço tecnológico principalmente as impressoras e monitores que podem ser considerados os principais dispositivos de saídas. Citaremos alguns exemplos e curiosidades sobre esses dispositivos de saída.

Evoluções e CuriosidadesImpressoras:• Impressora matricial;• Jato de Tinta;• Laser;• Sublimação;• Impressoras 3D

Evoluções e CuriosidadesCuriosidades Sobre Impressoras:• Arma de fogo feita pelo grupo americano Defense

Distributed onde queriam demonstrar como essa tecnologia traria uma nova dinâmica de fabricação de produtos.

• Multifuncional criada pela Toshiba (A e-STUDIO 306LP/RD30) que apaga e reutilizar um papel em até 5 vezes fazendo-a soar interessante para poupar custos e deixar tranquila a consciência ambiental do comprador.

Evoluções e CuriosidadesMonitores:

Fosforo Verde (P1);Padrão CGA;Padrão EGA;Padrão VGA;Padrão SVGA;Plasma;DVI;HDMI;Displayport;Monitor 3D; OLEDs ;Monitor Holográfico.

Evoluções e CuriosidadesCuriosidade Sobre Monitores:

Talvez um dos mais interessantes avanços nesse dispositivo de saída é o monitor transparente em a que a empresa HP conseguiu a patente.

A partir desta tecnologia seria interessante o uso em automóveis.  Sistemas de navegação por GPS poderiam ter algumas informações exibidas no para-brisa do automóvel, por exemplo.

Engenharia de Computação/Elétrica