organizacion de dispositivos de ENTRDA / SALIDA

1. Organización de
Entrada / Salida
Republica Bolivariana de Venezuela
Instituto universitario politécnico
“Santiago Mariño”
Sede Barcelona
Ingeniería Electrónica
Tutora: Estudiante:
Elian Martinez
C.I: 28172248
Barcelona; Enero del 2021

2. Introducción
Los dispositivos E/S son una parte muy importante de los ordenadores,
debido a que gracias a esta podemos establecer una conexión entre el
ordenador y el entorno que lo rodea.
Debido a la gran gama de dispositivos de E/S que existen en el mercado
y la demanda e n la rápida manipulación de los ordenadores, la E/S es
una de las áreas mas complejas en el diseño de procesadores.
En este trabajo conoceremos un poco sobre los dispositivos de E/S, la
transferencia de datos, interfaces y otros aspectos de estos.

3. Direccionamiento de E/S
Existen dos tipos de direccionamiento de E/S, los cuales vienen dados
por la naturaleza de los dispositivos a conectar. Estos se conocen como
direccionamiento delicado, el cual se usa para dispositivos de
media/baja velocidad como los puertos serie y paralelo, teclado, etc. Y
el direccionamiento mapeado en memoria, usado para dispositivos
rápidos normalmente adaptadores gráficos.

4. Direccionamiento delicado
En este direccionamiento existen ciertas direcciones que se usen para
dispositivos determinados. Algunas de estas direcciones están en una
tabla adjunta en la siguiente pagina, los chips de la siguiente tabla son
los usados en los primeros PC´s, los cuales ya han sido sustituidos.
En la tabla pueden notar que algunos dispositivos tienen mas de un
registro y/o son programables, estos envían normalmente datos por
solo una dirección pero pueden ser programados y necesitar otra.

5. Algunas direcciones de puertos en el PC XT/AT

6. Direccionamiento mapeado en memoria
Estas direcciones se eligieron para el uso de dispositivos que necesiten
una gran cantidad de datos con una alta velocidad como los
adaptadores gráficos. algunas de estas direcciones fueron mapeadas
fuera de la memoria convencional para así no causar conflictos entre la
RAM y este. Normalmente la memoria que se usa para este
direccionamiento aparece como “apartada para el sistema”.

7. Transferencia de datos
La transferencia de datos es la fase donde se hace la transferencia de
información entre el procesador y el modulo de E/S. la información que
transmiten estos dispositivos siempre es guardada en la memoria, para su
posterior uso.
Para la transferencia de datos de los dispositivos de E/S distintas técnicas, las
cuales algunas usan la CPU como intermediario y otros transfieren datos
directamente hacia y/o desde la memoria. Estos modos son 4:
• Transferencia controlada por programa.
• Transferencia de datos mediante interrupción.
• Transferencia con acceso directo a memoria.
• Transferencia mediante un procesador de E/S.

8. Transferencias controladas por programas
Estas transferencias son controladas mediante instrucciones de E/S
escritas en el programa del procesador. Cada una de las transferencias
de datos se inicia mediante una instrucción, una vez que empieza la
transferencia, la CPU debe monitorizar constantemente al periférico
para ver cuando se hace una nueva transferencia, lo que hace que sea
un poco lenta esta transferencia, debido a que se usa la capacidad del
procesador de manera innecesaria.

9. Transferencia iniciada por interrupción
Para evitar la constante monitorización que usa de la CPU de una manera no
deseada, esta técnica envía un informe al procesador de cuando va a
transferir datos, para así solo usar el CPU cuando se transfieren datos.
Cuando la interfaz envía el informe al CPU este interrumpe
momentáneamente el programa que se esta ejecutando para ocuparse de la
transferencia de entrada o salida de datos. Luego que esta se completa, el
procesador vuelve al programa para continuar con lo que estaba haciendo.
Las interrupciones pueden ser vectorizada o no vectorizada, en las no
vectorizadas, la dirección de ramificación se asigna a una posición fija en la
memoria, mientras que en la interrupción vectorizada, la fuente que
interrumpe proporciona al procesador la dirección de salto, llamada vector
de dirección.

10. Transferencia de acceso directo a memoria
Cuando se necesita una rápida velocidad de transferencia y con una
alta tasa de datos, se deja que los dispositivos de E/S gestionen los
buses de memoria de manera directa. Debido a que si se usa el CPU,
puede ocupar la mayor parte de su capacidad, o hasta la totalidad de
esta, privando a este de realizar otras tareas.
En esta técnica el controlador DMA gestiona la transferencia directa de
información entre el dispositivo de E/S y la memoria. Pero a
consecuencia de esto la CPU queda privada de acceso a la memoria y el
control de los buses de esta.

11. Procesadores de E/S
Esta es la opción mas rápida para la transferencia de datos de dispositivos de
E/S, pero también es la mas costosa de todas, ya que en esta se usa un
procesador externo para que se comunique directamente con los
dispositivos de E/S y la memoria. Estos procesadores son conocidos como
procesadores de entrada-salida “IOP” (por sus siglas en ingles).
Con esta configuración, un sistema basado en procesador, se puede dividir
en una unidad de memoria y un nuero de procesadores conformados por
una CPU y uno o mas IOP´s.
Los IOP´s se encargarían de las tareas de entrada y salida, relevando a la CPU
de los procesos de transferencia de E/S. teniendo así el CPU un mejor
rendimiento.

12. Sincronización
La sincronización es la fase de la transmisión en donde el dispositivo mas rápido espere al
dispositivo mas lento para asi intercambiarlos datos. Asi se evita de que queden datos sin
procesar, pero a cambio de esto, la velocidad de transferencia es la velocidad del
dispositivo mas lento. Siendo normalmente el dispositivo de E/S el dispositivo mas lento,
aunque en algunas ocasiones el procesador es el que tiene la menor velocidad de
transferencia, debido a que no se puede dedicar exclusivamente a esto. En la transmisión
sincrónica los dispositivos tienen relojes internos que se cambian a la velocidad del mas
lento para la sincronización.
Podemos ver en la figura que hay algunos datos que se pierden (D1, D3, D4, D6, D8, D9) si
no hay sincronización.

13. Manejo de interrupciones
Los procesadores tienen conectados cierto numero de dispositivos de E/S los
cuales cada uno hace peticiones de interrupción, con la posibilidad de que
mas de uno haga una petición de manera simultanea. Por lo cual el sistema
debe decidir a cual atender primero.
Para esta decisión el procesador debe tener un sistema de prioridad para las
interrupciones. Teniendo mayor prioridad los dispositivos que podrían tener
consecuencias si se interrumpen como los discos magnéticos.
Los sistemas de prioridad de interrupciones pueden ser por hardware o por
software, por software se usa un procedimiento de sondeo para identificar la
fuente de interrupción con mayor prioridad
Mientras que por hardware, funciona como un gestor general para un
sistema de interrupciones. La unidad acepta las peticiones de interrupción
de varias fuentes y determina cual tiene la mayor prioridad para enviarlo al
procesador.

14. Interfaces de E/S
Los dispositivos de E/S conectados aun procesador tienen algunas
diferencias con respecto a la CPU, para esto necesitan enlaces especiales
como interfaces entre ellos que resuelvan dichas diferencias. Las principales
diferencias son:
• Los periféricos son con frecuencia dispositivos electromecánicos, que funcionan de manera
diferente a la CPU y memoria.
• Las tasa de transferencia de los periférico es diferente a la velocidad del CPU.
• Los códigos de datos de los periféricos difieren del lenguaje del CPU.
• Los modos de operación de los periféricos difieren unos de otros.
Para resolver dichas diferencias se usan dispositivos de interfaces que
conectan los periféricos con los buses de la CPU e incluyen hardware especial
que supervisa y sincroniza todas las transferencias de entrada y salida.
Cada dispositivo tiene su propio controlador para supervisar sus operaciones.

15. Canales de E/S
El cana de E/S es una extensión del bus 8088, que contiene un bus de
datos direccional de 8 bits, 20 líneas de dirección, 6 niveles de
interrupción, líneas de control para las operaciones de lectura y
escritura, líneas de control de 3 canales de DMA y líneas de control
para el tiempo de refresco de memoria.
Existen tres tipos de canales:
• Canales multiplexores.
• Canales selectores.
• Canales multiplexores por bloques.

16. Canal multiplexor
Un canal multiplexor se utiliza para conectar dispositivos de baja y
media velocidad . Estos transmiten datos a mayor velocidad que los
dispositivos individuales, permitiéndole operar con varios dispositivos
de E/S.
Los parámetros de cada dispositivos
se almacenan en posiciones fijas de
la memoria principal. cuando el
canal direcciona un dispositivo,
busca en la memoria los parámetros
y los lleva a los registros de uno de
los subcanales.

17. Canal selector.
El canal selector controla varios dispositivos de alta velocidad, pero a
diferencia del canal multiplexor, este solo puede transferir datos a
través de solo un dispositivo. El canal selector selecciona un dispositivo
y efectúa la transferencia completa.

18. Canal multiplexado por bloques
Este tipo de canal es un hibrido entre el canal multiplexor y el selector.
Este permite la transferencia de datos de varios dispositivos de alta
velocidad, bloque por bloque.
Este canal es de mucha utilidad para las operaciones de alta velocidad
con grandes retrasos, ya que mientras se espera por esa operación se le
puede dar servicio a otros dispositivos de E/S. A diferencia del canal
selector, en el cual se debe esperar a que termine una operación para
poder comenzar otra.

19. FIN