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Instituto Universitario Politécnico
“Santiago Mariño”
Sistemas Digitales II
Escuela: #44 Ing. Electrónica
Organización de
Entrada/Salida
Profesora: Estudiante:
Ing. Carla Leal Rubén Pérez
C.I.: 27.936.438
Puerto Ordaz; Enero 2021
Introducción
El subsistema de ENTRADA/SALIDA (E/S) suministra al computador un mecanismo
eficiente de comunicación entre el procesador central y el entorno exterior. La conexión de
dispositivos periféricos a un computador no puede llevarse a cabo de forma directa
haciendo uso del bus del procesador, esta restricción es debida fundamentalmente a tres
razones:
- Existe una gran variedad de dispositivos con distintos modos de operación.
- El ritmo de transferencia de datos es, en casi todos los casos, mucho menor que hay entre
la CPU y la memoria principal.
- En ocasiones, el periférico requiere que los datos le sean suministrados en formatos
distintos al utilizado por la CPU.
Los periféricos de almacenamiento, llamados también periféricos de memoria auxiliar, son
unos dispositivos en los que se almacenan, temporal o permanente, los datos que va a
manejar la CPU durante el proceso en curso, y que no es posible mantener en la memoria
principal. Suponen un apoyo fundamental a la computadora para realizar su trabajo
habitual. Los periféricos de almacenamiento se pueden clasificar de acuerdo al modo de
acceso a los datos que contienen: Acceso secuencial o Acceso aleatorio.
La Interfaz de E/S de las aplicaciones es la que define el modelo de E/S que ven los
usuarios, por lo que cuando se diseña el Sistema Operativo se debe tener en cuenta
decisiones relativas a la funcionalidad que se va ha ofrecer al exterior: Nombres
Independientes de los Dispositivos, E/S No Bloquean o Asíncronas, Control de Acceso a
Dispositivos, Indicadores de Error y Uso de Estándares.
1. Direccionamiento de E/S
En informática, los modos de direccionamiento son las diferentes maneras de especificar un
operando dentro de una instrucción en lenguaje ensamblador.
Un modo de direccionamiento especifica la forma de calcular la dirección de memoria
efectiva de un operando mediante el uso de la información contenida en registros y/o
constantes, contenida dentro de una instrucción de la máquina o en otra parte.
No existe una forma generalmente aceptada de nombrar a los distintos modos de
direccionamiento. En particular, los distintos autores y fabricantes de equipos pueden dar
nombres diferentes para el modo de hacer frente al mismo, o los mismos nombres, a los
diferentes modos de direccionamiento.
Además, un modo de direccionamiento que en una determinada arquitectura se trata como
un modo de direccionamiento, puede representar la funcionalidad que en otra arquitectura
está cubierto por dos o más modos de direccionamiento.
1.1 Tipos de direccionamiento
- Implícito: En este modo de direccionamiento no es necesario poner ninguna dirección de
forma explícita, ya que en el propio código de operación se conoce la dirección de el/los
operando/s al (a los) que se desea acceder o con el/los que se quiere operar.
Supongamos una arquitectura de pila, las operaciones aritméticas no requieren
direccionamiento explícito por lo que se ponen como: - add - sub ...
Porque cuando se opera con dos datos en esta arquitectura se sabe que son los dos
elementos del tope de la pila. Ejemplo de una pila
1 2 3 4 5 6 <- pila top() es 1 ntop() es
- Inmediato: En la instrucción está incluido directamente el operando.
En este modo el operando es especificado en la instrucción misma. En otras palabras, una
instrucción de modo inmediato tiene un campo de operando en vez de un campo de
dirección. El campo del operando contiene el operando actual que se debe utilizar en
conjunto con la operación especificada en la instrucción. Las instrucciones de modo
inmediato son útiles para inicializar los registros en un valor constante.
Cuando el campo de dirección especifica un registro del procesador, la instrucción se dice
que está en el modo de registro.
Su valor es fijo, por lo que se suele utilizar en operaciones aritméticas o para definir
constantes y variables. Como ventaja, no se requiere acceso adicional a memoria para
obtener el dato, pero el tamaño del operando está limitado por el tamaño del campo de
direccionamiento.
Las desventajas principales son que el valor del dato es constante y el rango de valores que
se pueden representar está limitado por el tamaño de este operando.
Ejemplo: MOV AX,12
- Directo o absoluto: El campo de operando en la instrucción contiene la dirección en
memoria donde se encuentra el operando.
En este modo la dirección efectiva es igual a la parte de dirección de la instrucción. El
operando reside en la memoria y su dirección es dada directamente por el campo de
dirección de la instrucción. En una instrucción de tipo ramificación el campo de dirección
especifica la dirección de la rama actual.
Si hace referencia a un registro de la máquina, el dato estará almacenado en este registro y
hablaremos de direccionamiento directo a registro; si hace referencia a una posición de
memoria, el dato estará almacenado en esta dirección de memoria (dirección efectiva) y
hablaremos de direccionamiento directo a memoria. Estos modos de direccionamiento
tienen una forma muy simple y no hay que hacer cálculos para obtener la dirección efectiva
donde está el dato. El tamaño del operando, en el caso del direccionamiento directo a
registro, dependerá del número de registros que tenga la máquina; en el direccionamiento
directo a memoria, dependerá del tamaño de la memoria.
Ejemplo: MOV A,17H
- Indirecto: El campo de operando contiene una dirección de memoria, en la que se
encuentra la dirección efectiva del operando.
Si hace referencia a un registro de la máquina, la dirección de memoria (dirección efectiva)
que contiene el dato estará en este registro y hablaremos de direccionamiento indirecto a
registro; si hace referencia a una posición de memoria, la dirección de memoria (dirección
efectiva) que contiene el dato estará almacenada en esta posición de memoria y hablaremos
de direccionamiento indirecto a memoria.
La desventaja principal de este modo de direccionamiento es que necesita un acceso más a
memoria que el directo. Es decir, un acceso a memoria para el direccionamiento indirecto a
registro y dos accesos a memoria para el direccionamiento indirecto a memoria; por este
motivo este segundo modo de direccionamiento no se implementa en la mayoría de las
máquinas.
Ejemplo: MOV A,@17H
- Absoluto: El campo de operando contiene una dirección en memoria, en la que se
encuentra la instrucción. Y no se cancela.
- De registro: Sirve para especificar operandos que están en registros.
En este modo, los operandos están en registros que residen dentro de la CPU.
- Indirecto mediante registros: El campo de operando de la instrucción contiene un
identificador de registro en el que se encuentra la dirección efectiva del operando.
En este modo el campo de la dirección de la instrucción da la dirección en donde la
dirección efectiva se almacena en la memoria. El control localiza la instrucción de la
memoria y utiliza su parte de dirección para acceder a la memoria de nuevo para leer una
dirección efectiva. Unos pocos modos de direccionamiento requieren que el campo de
dirección de la instrucción sea sumado al control de un registro especificado en el
procesador. La dirección efectiva en este modo se obtiene del siguiente cálculo:
Dir. efectiva = Dir. de la parte de la instrucción + Contenido del registro del procesador...
- De desplazamiento: Combina el modo directo e indirecto mediante registros.
- De pila: Se utiliza cuando el operando está en memoria y en la cabecera de la pila.
Este direccionamiento se basa en las estructuras denominadas Pila (tipo LIFO), las cuales
están marcados por el fondo de la pila y el puntero de pila (*SP). El puntero de pila apunta
a la última posición ocupada. Así, como puntero de direccionamiento usaremos el SP.
El desplazamiento más el valor del SP nos dará la dirección del objeto al que queramos
hacer referencia. En ocasiones, si no existe C. de desplazamiento solo se trabajara con la
cima de la pila.
Como es un modo de direccionamiento implícito, solo se utiliza en instrucciones
determinadas, las más habituales de las cuales son PUSH (poner un elemento en la pila) y
POP (sacar un elemento de la pila).
Este tipo de direccionamiento nos aporta flexibilidad pero por el contrario, es mucho más
complejo que otros tipos estudiados más arriba.
- Relativo a un registro base: Consiste, al igual que el indirecto a través de registro, en
calcular la dirección efectiva (EA, effective address) como la suma del contenido del
registro base y un cierto desplazamiento (offset) que siempre será positivo. Esta técnica
permite códigos reentrantes y acceder de forma fácil y rápida a posiciones cercanas de
memoria. Este modo de direccionamiento es muy usado por los ensambladores cuando se
llaman a las funciones (para acceder a los parámetros almacenados en la pila).
- Relativo a un registro índice: Es similar al direccionamiento relativo a un registro base,
excepto que es el contenido del registro índice el que indica el desplazamiento que se
produce a partir de una dirección de memoria que se pasa también como argumento a la
orden que utiliza este modo de direccionamiento. Aunque en esencia son dos modos
equivalentes. La EA se calcula como la suma del contenido del registro índice y una
dirección de memoria.
- Indexado respecto a una base: Se trata de una combinación de los dos anteriores y consiste
en calcular la dirección efectiva.
- Relativo al contador de programa: Consiste en direccionar una posición de memoria
usando como registro base al contador de programa (PC), el funcionamiento es análogo al
direccionamiento respecto a registro base con la salvedad de que, en este caso, el offset
puede ser también negativo.
- Indexado con autoincremento/autodecremento: Es un modo de direccionamiento análogo
al indexado, explicado anteriormente.
La única diferencia es que permite un incremento o decremento de la dirección final o el
registro índice según los siguientes casos:
Indexado con autopreincremento: Incrementa el registro índice primero (se incrementa un
valor, según el tamaño del objeto direccionado) y luego calcula la EA al igual que el
direccionamiento indexado.
Indexado con autoposincremento: Calcula la dirección efectiva y después incrementa esta.
Indexado con autopredecremento: Decrementa el registro índice y después calcula la
dirección efectiva.
Indexado con autoposdecremento: Calcula la dirección efectiva y después decrementa esta.
- Instrucción de salto con direccionamiento absoluto: Consiste en cargar en el PC el valor
que se especifica, por ejemplo: jmp 0xAB ----> Carga 0xAB en PC
- Instrucción de salto con direccionamiento relativo: Es parecida a la especificada
anteriormente la diferencia es que el salto es relativo al PC, pongamos un ejemplo:
supongamos que PC vale = 0x0A, si nosotros interpretamos la instrucción jr +03,
saltaremos tres posiciones posteriores a PC (también podría ser -03 y serían posiciones
anteriores). Pero, ¡cuidado! si esa instrucción estaba en la posición 0x0A la dirección de PC
a incrementar será la inmediatamente posterior (ya que PC se incrementa automáticamente
después de leer la instrucción), por lo que quedaría:
PC = 0x0B ---> nuevo PC = 0x0B+0x03 = 0x0E, con lo que el PC quedaría como 0x0E.
- Direccionamiento paginado: En el paginado la memoria se encuentra actualmente dividida
en páginas (bloques de igual longitud).
Para obtener las direcciones se necesita:
Indicador de página (IP): en un registro específico o de propósito general de la máquina.
Dirección de la palabra (DP): en el campo CD de la instrucción.
Así, concatenando ambas partes se obtiene la dirección completa.
El problema viene cuando queremos referenciar un dato al que no podemos acceder de
forma relativa (p.e. porque los registros base no puedan alcanzar dicha posición aun con el
direccionamiento absoluto. Sin embargo, sólo una pequeña parte de la memoria se puede
acceder (64 kilobytes, si el desplazamiento es de 16 bits).
El desplazamiento de 16 bits puede parecer muy pequeño en relación con el tamaño de la
memoria de los equipos actuales (esta es la razón por la 80386 se expandió a 32 bits).
Podría ser peor ya que: los sevidores IBM System/360 sólo tienen un signo de 12 bits de
desplazamiento. Sin embargo, el principio de localización se aplica en un corto espacio de
tiempo, la mayoría de los elementos de datos que un programa quiere acceder están
bastante cerca uno del otro.
Este modo de direccionamiento está estrechamente relacionado con el modo de
direccionamiento absoluto.
2. Transferencias de datos
Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la transferencia
física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación punto a punto o punto
a multipunto. Ejemplos de estos canales son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales
de comunicación inalámbrica y medios de almacenamiento. Los datos se representan como
una señal electromagnética, una señal de tensión eléctrica, ondas radioeléctricas,
microondas o infrarrojos.
2.1 Tipos de transmisión
Transmisión analógica: estas señales se caracterizan por el continuo cambio de amplitud de
la señal. En ingeniería de control de procesos la señal oscila entre 4 y 20 mA, y es
transmitida en forma puramente analógica. En una señal analógica el contenido de
información es muy restringido; tan solo el valor de la corriente y la presencia o no de esta
puede ser determinado.
Transmisión digital: estas señales no cambian continuamente, sino que es transmitida en
paquetes discretos. No es tampoco inmediatamente interpretada, sino que debe ser primero
decodificada por el receptor. El método de transmisión también es otro: como pulsos
eléctricos que varían entre dos niveles distintos de voltaje. En lo que respecta a la ingeniería
de procesos, no existe limitación en cuanto al contenido de la señal y cualquier información
adicional.
2.2 Medios de transmisión industrial
Lo que se busca en la comunicación industrial, es mayor información transmitida a mayor
velocidad de transmisión. Por lo que la demanda de mejores características para los medios
de transmisión es mayor. Esto es particularmente cierto para las redes industriales de
comunicación, en donde las condiciones distan mucho de ser ideales debido a las posibles
interferencias de máquinas eléctricas y otros. Por esta razón el mejor medio de transmisión
depende mucho de la aplicación.
Algunos de los más habituales medios de transmisión son:
- cables trenzados;
- cables coaxiales;
- fibra óptica.
3. Sincronización
Una señal de reloj (en inglés clock signal, o simplemente clock) es en la electrónica digital
una señal binaria, que sirve para coordinar las acciones de varios circuitos, en especial para
la sincronización de biestables en sistemas digitales complejos. Según su aplicación, la
señal de reloj se puede repetir con una frecuencia predefinida o también ser aperiódica.
En los casos en los que hay una señal de reloj, suele darse por medio de un generador de
reloj. La señal oscila entre un estatus alto y bajo, que se caracteriza por un período de
oscilación o bien por un valor de cambio, la frecuencia de reloj y el ciclo de trabajo.
Los circuitos que utilizan la señal de reloj para sincronizarse, pueden, según su
construcción, basarse en el flanco ascendente o en el descendente de la señal (en el caso de
DDR se utilizan ambos flancos).
En hojas técnicas y diagramas a la señal de reloj se le suele describir como CLK.
La mayoría de circuitos integrados complejos requieren una señal de reloj, para sincronizar
diferentes partes del chip y equilibrar los retrasos de las puertas. Dado que los chips son
cada vez más complejos, es cada vez más difícil proveer de una señal de reloj precisa y
homogénea en todos los sitios. Ejemplo ilustrativo de este problema son los
microprocesadores, componente central de los ordenadores modernos. Para los transistores
se suele indicar la frecuencia, hasta la que es posible amplificar una pequeña señal. Ésta
suele ser diez veces mayor a la frecuencia de reloj.
4. Manejo de interrupciones
Una interrupción es un mecanismo que permite ejecutar un bloque de instrucciones
interrumpiendo la ejecución de un programa, y luego restablecer la ejecución del mismo sin
afectarlo directamente. De este modo un programa puede ser interrumpido temporalmente
para atender alguna necesidad urgente del computador y luego continuar su ejecución como
si nada hubiera pasado.
Generalmente se aplica para realizar tareas elementales asincrónicas en el computador tales
como responder al teclado, escribir en la pantalla, leer y escribir archivos. Podemos
considerar una tarea asincrónica como aquella que es solicitada sin previo aviso y
aleatoriamente desde el punto de vista del computador. Tomemos el caso de la operación
Ctrl-Alt-Supr. En Windows tiene el efecto de que aparece en pantalla una lista de los
procesos y ventanas en ejecución en el computador. En cambio en el Sistema Operativo
DOS cuando el usuario presiona simultáneamente dichas teclas el computador procede a
reinicializarse, aunque pueda estar ocupado ejecutando un programa en ese instante. Vale
decir fuerza obligadamente a que el computador se reinicialice. Ya sea en el sistema
Windows o en DOS, el computador no está constantemente monitoreando el teclado para
ver si el usuario ha solicitado un Ctrl-Alt-Del, ya que en ese caso consumiría mucho tiempo
de proceso en ello y por ende la capacidad de proceso se vería significativamente afectada.
La solución empleada es una interrupción.
Luego cada vez que el usuario presiona una tecla, la CPU es advertida a través de una señal
especial de interrupción. Cuando la CPU advierte/recibe una señal de interrupción suspende
temporalmente el proceso actual almacenando en memoria RAM un bloque con toda la
información necesaria para restablecer posteriormente la ejecución del programa si es que
procede. Enseguida la CPU determina qué elemento ha solicitado la interrupción y para
cada caso existe un bloque de instrucciones que realiza la tarea correspondiente que es
ejecutada a continuación. Terminada la ejecución se restablece el programa original en el
mismo punto en que fue interrumpido usando para ello la información almacenada
previamente.
Cada interrupción tiene asignada un número único. El PC está diseñado de manera que la
interrupción tiene asignada 4 bytes de memoria RAM. La dirección de los cuatro bytes en
la memoria corresponde al número de la interrupción multiplicado por 4. Por ejemplo la
interrupción IRQ 5 tiene asignada 4 bytes en la dirección 0x00014 (0000:0014). El
contenido de los 4 bytes de memoria RAM asignados a una interrupción contiene a su vez
una dirección que es un puntero a un bloque de instrucciones de máquina que realiza el
procedimiento correspondiente. De este modo al iniciar la ejecución de una interrupción de
los cuatro bytes que tiene asignados se obtiene la dirección del bloque de instrucciones que
efectivamente se ejecutan. Por ejemplo si en la dirección 0000:0014 estuviera almacenado
el valor 0xFFF00, ello significa que en dicha dirección (ó (F000:FF00) se encuentra el
bloque de instrucciones a ejecutar cuando la interrupción IRQ 5 sea requerida.
Existen tres tipos de interrupciones:
- Interrupciones internas de hardware: Las interrupciones internas son generadas por ciertos
eventos que surgen durante la ejecución de un programa.
Este tipo de interrupciones son manejadas en su totalidad por el hardware y no es posible
modificarlas.
Un ejemplo claro de este tipo de interrupciones es la que actualiza el contador del reloj
interno de la computadora, el hardware hace el llamado a esta interrupción varias veces
durante un segundo para mantener la hora actualizada.
Aunque no podemos manejar directamente esta interrupción (no podemos controlar por
software las actualizaciones del reloj), es posible utilizar sus efectos en la computadora para
nuestro beneficio, por ejemplo para crear un “reloj virtual” actualizado continuamente
gracias al contador del reloj interno. Únicamente debemos escribir un programa que lea el
valor actual del contador y lo traduzca a un formato entendible para el usuario.
- Interrupciones externas de hardware: Las interrupciones externas las generan los
dispositivos perifericos como pueden ser: teclado, impresoras, tarjetoas de
comunicacioners, etc. Tambien son generadas por los coprocesadores.
No es posible desactivar a las interrupciones externas.
Estas interrupciones no son enviadas directamente a la UCP, sino que se mandan a un
circuito integrado cuya función es exclusivamente manejar este tipo de interrupciones. El
circuito, llamado PIC 8259A, si es controlado por la UCP utilizando para tal control una
serie de vias de comunicación llamadas puertos.
Una lista de las interrupciones generadas por hardware es la siguiente:
IRQ Prioridad Función
0 1 Timer
1 2 Teclado Hardware
2 Reservada
3 11 COM 2
4 12 COM 1
5 13 Tarjeta de Sonido
6 14 Controlador Floppy
7 15 Puerta Paralela
8 3 Reloj (tics)
9 4 Libre para tarjeta de red, sonido, puerta SCSI
10 5 idem
11 6 idem
12 7 PS-mouse
13 8 Co-procesador matemático
14 9 Canal IDE primario
15 10 Canal IDE secundario
- Interrupciones de software: Las interrupciones de software pueden ser activadas
directamente por el ensamblador invocando al numero de interrupcion deseada con la
instruccion INT.
El uso de las interrupciones nos ayuda en la creación de programas, utilizándolas nuestros
programas son más cortos, es más fácil entenderlos y usualmente tienen un mejor
desempeño debido en gran parte a su menor tamaño. Este tipo de interrupciones podemos
separarlas en dos categorías las interrupciones del sistema operativo DOS y las
interrupciones del BIOS. La diferencia entre ambas es que las interrupciones del sistema
operativo son más fáciles de usar pero también son más lentas ya que estas interrupciones
hacen uso del BIOS para lograr su cometido, en cambio las interrupciones del BIOS son
mucho más rápidas pero tienen la desventaja que, como son parte del hardware son muy
específicas y pueden variar dependiendo incluso de la marca del fabricante del circuito.
La elección del tipo de interrupción a utilizar dependerá únicamente de las características
que le quiera dar a su programa: velocidad (utilizando las del BIOS) o portabilidad
(utilizando las del DOS).
5. Interfaces de E/S
En electrónica, telecomunicaciones y hardware, una interfaz es el puerto (circuito físico) a
través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros. No
existe una interfaz universal, sino que existen diferentes estándares (Interfaz USB, interfaz
SCSI, etc.) que establecen especificaciones técnicas concretas (características comunes),
con lo que la interconexión sólo es posible utilizando la misma interfaz en origen y destino.
Así también, una interfaz puede ser definida como un intérprete de condiciones externas al
sistema, a través de transductores y otros dispositivos, que permite una comunicación con
actores externos, como personas u otros sistemas, a través de un protocolo común a ambos.
Una interfaz es una Conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas
independientes.
La computación de entrada salida, o E/S, se refiere a la comunicación entre un sistema de
procesamiento de información (como un computador), y los agentes humanos u otro
sistema de procesamiento de información. Las entradas son las señales o datos recibidos
por el sistema, y salidas son las señales enviadas por este.
Un dispositivo de E/S es un componente electrónico que permite la transmisión y/o
recepción de información de/hacia el ordenador. Como ejemplo el ratón y el teclado son
dispositivos de entrada, y el monitor y la impresora son dispositivos de salida. Los
dispositivos para comunicación entre computadores son típicamente dispositivos de entrada
y de salida.
En la arquitectura de computadores la combinación entre la CPU y la memoria principal
está considerada el cerebro de la computadora y desde este punto de vista cualquier
transferencia de información desde el computador es considerada entrada, y hacia el
computador es considerada Salida.
El objetivo principal es interconectar la mayor cantidad de dispositivos a un computador
pero hay que atender a las distintas características que presentan cada uno de ellos y que a
menudo suelen diferir de las propias del procesador, podemos destacar:
- Tienen, normalmente, menor velocidad que el procesador
- La longitud de palabra
- Los códigos que cada uno de ellos emplean para la representación de datos
6. Interfaces estándar de E/S
La interfaz de E/S es requerida cuando los dispositivos son ejecutados por el procesador. La
interfaz debe ser necesariamente lógica para interpretar la dirección de los dispositivos
generados por el procesador. El Handshaking deberá ser implementado por la interfaz
usando los comandos adecuados (BUSY, READY, WAIT…), y el procesador puede
comunicarse con el dispositivo de E/S a través de la interfaz. Si se intercambian diferentes
formatos de datos, la interfaz debe ser capaz de convertir datos en serie a paralelo y
viceversa. Los dispositivos de E/S se comunican por interrupciones con el procesador, si
una interrupción es recibida, el procesador la atenderá con la rutina de interrupción
correspondiente a dicha interrupción.
Un ordenador que usa E/S mapeados en memoria por lectura y escritura accede al hardware
a través de la posición de memoria específica, usando el mismo lenguaje ensamblador que
el procesador usa para el acceso a memoria.
6.1 Implementación de interfaces a alto nivel
Los sistemas operativos y lenguajes de programación de alto nivel facilitan el uso separado
de más conceptos y primitivas abstractas de E/S. Por Ejemplo: la mayoría de sistemas
operativos proporcionan aplicaciones con el concepto de fichero. Los lenguajes de
programación C y C++, y los sistemas operativos de la familia unix, tradicionalmente
abstraen ficheros y dispositivos como streams, los cuales pueden ser leídos o escritos, o
ambas cosas. La librería estándar de C proporciona funciones para la manipulación de
streams para E/S.
7. Canales de E/S
En arquitectura de computadores, el bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos
entre los componentes de una computadora. Está formado por cables o pistas en un circuito
impreso, dispositivos como resistores y condensadores, además de circuitos integrados.
Existen dos tipos de transferencia en los buses:
- Serie: El bus solamente es capaz de transferir los datos bit a bit. Es decir, el bus tiene un
único cable que transmite la información.
- Paralelo: El bus permite transferir varios bits simultáneamente, por ejemplo 8 bits.
Aunque en primera instancia parece mucho más eficiente la transferencia en paralelo, esta
presenta inconvenientes:
- La frecuencia de reloj en el bus paralelo tiene que ser más reducida.
- La longitud de los cables que forman el bus está limitada por las posibles interferencias, el
ruido y los retardos en la señal.
Además, los modernos buses serie están formados por varios canales: En este caso se
transmite por varios buses serie simultáneamente.
En los primeros computadores electrónicos, era muy habitual encontrar buses paralelos,
quedando los buses serie dedicados para funciones de menor entidad y dispositivos lentos,
como el teclado.
La tendencia en los últimos años es reemplazar los buses paralelos por buses serie (que
suelen ser multicanal). Estos son más difíciles de implementar, pero están dejando
velocidades de transferencia más elevadas, además de permitir longitudes de cable
mayores.
Conclusión
La organización de E/S en conclusión es lo que nos ayuda a manejar todos los dispositivos
conectados en un computador, mediante ella podemos administrar y controlar los
dispositivos, como los utilizamos y que tipo de uso le damos. El computador nos provee de
diferentes puerto e interfaces de conexión para estos dispositivos, con el objetivo de poder
conectarlos y desconectarlos, transferir datos desde y hacia el computador mediantes los
canales de comunicación. A medida que avanza la tecnología, tanto los computadores como
estos dispositivos son cada vez mas modernos y avanzados, a tal grado de que ahora
podemos tener todos estos dispositivos juntos en uno solo gracias a procesadores más
rápidos, estándares de transmisión de datos más rápidos, tiempos de respuesta más rápidos
y una mejor gestión de manejo de los dispositivos de E/S.
Bibliografía
Wikipedia:
- Direccionamiento de E/S
- Transferencias de datos
- Sincronización. Señal de reloj
- Interfaces de E/S
- Interfaces estándar de E/S
- Canales de E/S
http://logica-reptilia.blogspot.com
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  • 1. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Sistemas Digitales II Escuela: #44 Ing. Electrónica Organización de Entrada/Salida Profesora: Estudiante: Ing. Carla Leal Rubén Pérez C.I.: 27.936.438 Puerto Ordaz; Enero 2021
  • 2. Introducción El subsistema de ENTRADA/SALIDA (E/S) suministra al computador un mecanismo eficiente de comunicación entre el procesador central y el entorno exterior. La conexión de dispositivos periféricos a un computador no puede llevarse a cabo de forma directa haciendo uso del bus del procesador, esta restricción es debida fundamentalmente a tres razones: - Existe una gran variedad de dispositivos con distintos modos de operación. - El ritmo de transferencia de datos es, en casi todos los casos, mucho menor que hay entre la CPU y la memoria principal. - En ocasiones, el periférico requiere que los datos le sean suministrados en formatos distintos al utilizado por la CPU. Los periféricos de almacenamiento, llamados también periféricos de memoria auxiliar, son unos dispositivos en los que se almacenan, temporal o permanente, los datos que va a manejar la CPU durante el proceso en curso, y que no es posible mantener en la memoria principal. Suponen un apoyo fundamental a la computadora para realizar su trabajo habitual. Los periféricos de almacenamiento se pueden clasificar de acuerdo al modo de acceso a los datos que contienen: Acceso secuencial o Acceso aleatorio. La Interfaz de E/S de las aplicaciones es la que define el modelo de E/S que ven los usuarios, por lo que cuando se diseña el Sistema Operativo se debe tener en cuenta decisiones relativas a la funcionalidad que se va ha ofrecer al exterior: Nombres Independientes de los Dispositivos, E/S No Bloquean o Asíncronas, Control de Acceso a Dispositivos, Indicadores de Error y Uso de Estándares.
  • 3. 1. Direccionamiento de E/S En informática, los modos de direccionamiento son las diferentes maneras de especificar un operando dentro de una instrucción en lenguaje ensamblador. Un modo de direccionamiento especifica la forma de calcular la dirección de memoria efectiva de un operando mediante el uso de la información contenida en registros y/o constantes, contenida dentro de una instrucción de la máquina o en otra parte. No existe una forma generalmente aceptada de nombrar a los distintos modos de direccionamiento. En particular, los distintos autores y fabricantes de equipos pueden dar nombres diferentes para el modo de hacer frente al mismo, o los mismos nombres, a los diferentes modos de direccionamiento. Además, un modo de direccionamiento que en una determinada arquitectura se trata como un modo de direccionamiento, puede representar la funcionalidad que en otra arquitectura está cubierto por dos o más modos de direccionamiento. 1.1 Tipos de direccionamiento - Implícito: En este modo de direccionamiento no es necesario poner ninguna dirección de forma explícita, ya que en el propio código de operación se conoce la dirección de el/los operando/s al (a los) que se desea acceder o con el/los que se quiere operar. Supongamos una arquitectura de pila, las operaciones aritméticas no requieren direccionamiento explícito por lo que se ponen como: - add - sub ... Porque cuando se opera con dos datos en esta arquitectura se sabe que son los dos elementos del tope de la pila. Ejemplo de una pila 1 2 3 4 5 6 <- pila top() es 1 ntop() es - Inmediato: En la instrucción está incluido directamente el operando. En este modo el operando es especificado en la instrucción misma. En otras palabras, una instrucción de modo inmediato tiene un campo de operando en vez de un campo de dirección. El campo del operando contiene el operando actual que se debe utilizar en conjunto con la operación especificada en la instrucción. Las instrucciones de modo inmediato son útiles para inicializar los registros en un valor constante. Cuando el campo de dirección especifica un registro del procesador, la instrucción se dice que está en el modo de registro. Su valor es fijo, por lo que se suele utilizar en operaciones aritméticas o para definir constantes y variables. Como ventaja, no se requiere acceso adicional a memoria para obtener el dato, pero el tamaño del operando está limitado por el tamaño del campo de direccionamiento.
  • 4. Las desventajas principales son que el valor del dato es constante y el rango de valores que se pueden representar está limitado por el tamaño de este operando. Ejemplo: MOV AX,12 - Directo o absoluto: El campo de operando en la instrucción contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando. En este modo la dirección efectiva es igual a la parte de dirección de la instrucción. El operando reside en la memoria y su dirección es dada directamente por el campo de dirección de la instrucción. En una instrucción de tipo ramificación el campo de dirección especifica la dirección de la rama actual. Si hace referencia a un registro de la máquina, el dato estará almacenado en este registro y hablaremos de direccionamiento directo a registro; si hace referencia a una posición de memoria, el dato estará almacenado en esta dirección de memoria (dirección efectiva) y hablaremos de direccionamiento directo a memoria. Estos modos de direccionamiento tienen una forma muy simple y no hay que hacer cálculos para obtener la dirección efectiva donde está el dato. El tamaño del operando, en el caso del direccionamiento directo a registro, dependerá del número de registros que tenga la máquina; en el direccionamiento directo a memoria, dependerá del tamaño de la memoria. Ejemplo: MOV A,17H - Indirecto: El campo de operando contiene una dirección de memoria, en la que se encuentra la dirección efectiva del operando. Si hace referencia a un registro de la máquina, la dirección de memoria (dirección efectiva) que contiene el dato estará en este registro y hablaremos de direccionamiento indirecto a registro; si hace referencia a una posición de memoria, la dirección de memoria (dirección efectiva) que contiene el dato estará almacenada en esta posición de memoria y hablaremos de direccionamiento indirecto a memoria. La desventaja principal de este modo de direccionamiento es que necesita un acceso más a memoria que el directo. Es decir, un acceso a memoria para el direccionamiento indirecto a registro y dos accesos a memoria para el direccionamiento indirecto a memoria; por este motivo este segundo modo de direccionamiento no se implementa en la mayoría de las máquinas. Ejemplo: MOV A,@17H - Absoluto: El campo de operando contiene una dirección en memoria, en la que se encuentra la instrucción. Y no se cancela. - De registro: Sirve para especificar operandos que están en registros.
  • 5. En este modo, los operandos están en registros que residen dentro de la CPU. - Indirecto mediante registros: El campo de operando de la instrucción contiene un identificador de registro en el que se encuentra la dirección efectiva del operando. En este modo el campo de la dirección de la instrucción da la dirección en donde la dirección efectiva se almacena en la memoria. El control localiza la instrucción de la memoria y utiliza su parte de dirección para acceder a la memoria de nuevo para leer una dirección efectiva. Unos pocos modos de direccionamiento requieren que el campo de dirección de la instrucción sea sumado al control de un registro especificado en el procesador. La dirección efectiva en este modo se obtiene del siguiente cálculo: Dir. efectiva = Dir. de la parte de la instrucción + Contenido del registro del procesador... - De desplazamiento: Combina el modo directo e indirecto mediante registros. - De pila: Se utiliza cuando el operando está en memoria y en la cabecera de la pila. Este direccionamiento se basa en las estructuras denominadas Pila (tipo LIFO), las cuales están marcados por el fondo de la pila y el puntero de pila (*SP). El puntero de pila apunta a la última posición ocupada. Así, como puntero de direccionamiento usaremos el SP. El desplazamiento más el valor del SP nos dará la dirección del objeto al que queramos hacer referencia. En ocasiones, si no existe C. de desplazamiento solo se trabajara con la cima de la pila. Como es un modo de direccionamiento implícito, solo se utiliza en instrucciones determinadas, las más habituales de las cuales son PUSH (poner un elemento en la pila) y POP (sacar un elemento de la pila). Este tipo de direccionamiento nos aporta flexibilidad pero por el contrario, es mucho más complejo que otros tipos estudiados más arriba. - Relativo a un registro base: Consiste, al igual que el indirecto a través de registro, en calcular la dirección efectiva (EA, effective address) como la suma del contenido del registro base y un cierto desplazamiento (offset) que siempre será positivo. Esta técnica permite códigos reentrantes y acceder de forma fácil y rápida a posiciones cercanas de memoria. Este modo de direccionamiento es muy usado por los ensambladores cuando se llaman a las funciones (para acceder a los parámetros almacenados en la pila). - Relativo a un registro índice: Es similar al direccionamiento relativo a un registro base, excepto que es el contenido del registro índice el que indica el desplazamiento que se produce a partir de una dirección de memoria que se pasa también como argumento a la orden que utiliza este modo de direccionamiento. Aunque en esencia son dos modos equivalentes. La EA se calcula como la suma del contenido del registro índice y una dirección de memoria.
  • 6. - Indexado respecto a una base: Se trata de una combinación de los dos anteriores y consiste en calcular la dirección efectiva. - Relativo al contador de programa: Consiste en direccionar una posición de memoria usando como registro base al contador de programa (PC), el funcionamiento es análogo al direccionamiento respecto a registro base con la salvedad de que, en este caso, el offset puede ser también negativo. - Indexado con autoincremento/autodecremento: Es un modo de direccionamiento análogo al indexado, explicado anteriormente. La única diferencia es que permite un incremento o decremento de la dirección final o el registro índice según los siguientes casos: Indexado con autopreincremento: Incrementa el registro índice primero (se incrementa un valor, según el tamaño del objeto direccionado) y luego calcula la EA al igual que el direccionamiento indexado. Indexado con autoposincremento: Calcula la dirección efectiva y después incrementa esta. Indexado con autopredecremento: Decrementa el registro índice y después calcula la dirección efectiva. Indexado con autoposdecremento: Calcula la dirección efectiva y después decrementa esta. - Instrucción de salto con direccionamiento absoluto: Consiste en cargar en el PC el valor que se especifica, por ejemplo: jmp 0xAB ----> Carga 0xAB en PC - Instrucción de salto con direccionamiento relativo: Es parecida a la especificada anteriormente la diferencia es que el salto es relativo al PC, pongamos un ejemplo: supongamos que PC vale = 0x0A, si nosotros interpretamos la instrucción jr +03, saltaremos tres posiciones posteriores a PC (también podría ser -03 y serían posiciones anteriores). Pero, ¡cuidado! si esa instrucción estaba en la posición 0x0A la dirección de PC a incrementar será la inmediatamente posterior (ya que PC se incrementa automáticamente después de leer la instrucción), por lo que quedaría: PC = 0x0B ---> nuevo PC = 0x0B+0x03 = 0x0E, con lo que el PC quedaría como 0x0E. - Direccionamiento paginado: En el paginado la memoria se encuentra actualmente dividida en páginas (bloques de igual longitud). Para obtener las direcciones se necesita: Indicador de página (IP): en un registro específico o de propósito general de la máquina. Dirección de la palabra (DP): en el campo CD de la instrucción. Así, concatenando ambas partes se obtiene la dirección completa.
  • 7. El problema viene cuando queremos referenciar un dato al que no podemos acceder de forma relativa (p.e. porque los registros base no puedan alcanzar dicha posición aun con el direccionamiento absoluto. Sin embargo, sólo una pequeña parte de la memoria se puede acceder (64 kilobytes, si el desplazamiento es de 16 bits). El desplazamiento de 16 bits puede parecer muy pequeño en relación con el tamaño de la memoria de los equipos actuales (esta es la razón por la 80386 se expandió a 32 bits). Podría ser peor ya que: los sevidores IBM System/360 sólo tienen un signo de 12 bits de desplazamiento. Sin embargo, el principio de localización se aplica en un corto espacio de tiempo, la mayoría de los elementos de datos que un programa quiere acceder están bastante cerca uno del otro. Este modo de direccionamiento está estrechamente relacionado con el modo de direccionamiento absoluto. 2. Transferencias de datos Transmisión de datos, transmisión digital o comunicaciones digitales es la transferencia física de datos (un flujo digital de bits) por un canal de comunicación punto a punto o punto a multipunto. Ejemplos de estos canales son cables de par trenzado, fibra óptica, los canales de comunicación inalámbrica y medios de almacenamiento. Los datos se representan como una señal electromagnética, una señal de tensión eléctrica, ondas radioeléctricas, microondas o infrarrojos. 2.1 Tipos de transmisión
  • 8. Transmisión analógica: estas señales se caracterizan por el continuo cambio de amplitud de la señal. En ingeniería de control de procesos la señal oscila entre 4 y 20 mA, y es transmitida en forma puramente analógica. En una señal analógica el contenido de información es muy restringido; tan solo el valor de la corriente y la presencia o no de esta puede ser determinado. Transmisión digital: estas señales no cambian continuamente, sino que es transmitida en paquetes discretos. No es tampoco inmediatamente interpretada, sino que debe ser primero decodificada por el receptor. El método de transmisión también es otro: como pulsos eléctricos que varían entre dos niveles distintos de voltaje. En lo que respecta a la ingeniería de procesos, no existe limitación en cuanto al contenido de la señal y cualquier información adicional. 2.2 Medios de transmisión industrial Lo que se busca en la comunicación industrial, es mayor información transmitida a mayor velocidad de transmisión. Por lo que la demanda de mejores características para los medios de transmisión es mayor. Esto es particularmente cierto para las redes industriales de comunicación, en donde las condiciones distan mucho de ser ideales debido a las posibles interferencias de máquinas eléctricas y otros. Por esta razón el mejor medio de transmisión depende mucho de la aplicación. Algunos de los más habituales medios de transmisión son: - cables trenzados; - cables coaxiales; - fibra óptica. 3. Sincronización Una señal de reloj (en inglés clock signal, o simplemente clock) es en la electrónica digital una señal binaria, que sirve para coordinar las acciones de varios circuitos, en especial para la sincronización de biestables en sistemas digitales complejos. Según su aplicación, la señal de reloj se puede repetir con una frecuencia predefinida o también ser aperiódica.
  • 9. En los casos en los que hay una señal de reloj, suele darse por medio de un generador de reloj. La señal oscila entre un estatus alto y bajo, que se caracteriza por un período de oscilación o bien por un valor de cambio, la frecuencia de reloj y el ciclo de trabajo. Los circuitos que utilizan la señal de reloj para sincronizarse, pueden, según su construcción, basarse en el flanco ascendente o en el descendente de la señal (en el caso de DDR se utilizan ambos flancos). En hojas técnicas y diagramas a la señal de reloj se le suele describir como CLK. La mayoría de circuitos integrados complejos requieren una señal de reloj, para sincronizar diferentes partes del chip y equilibrar los retrasos de las puertas. Dado que los chips son cada vez más complejos, es cada vez más difícil proveer de una señal de reloj precisa y homogénea en todos los sitios. Ejemplo ilustrativo de este problema son los microprocesadores, componente central de los ordenadores modernos. Para los transistores se suele indicar la frecuencia, hasta la que es posible amplificar una pequeña señal. Ésta suele ser diez veces mayor a la frecuencia de reloj. 4. Manejo de interrupciones Una interrupción es un mecanismo que permite ejecutar un bloque de instrucciones interrumpiendo la ejecución de un programa, y luego restablecer la ejecución del mismo sin afectarlo directamente. De este modo un programa puede ser interrumpido temporalmente para atender alguna necesidad urgente del computador y luego continuar su ejecución como si nada hubiera pasado. Generalmente se aplica para realizar tareas elementales asincrónicas en el computador tales como responder al teclado, escribir en la pantalla, leer y escribir archivos. Podemos considerar una tarea asincrónica como aquella que es solicitada sin previo aviso y aleatoriamente desde el punto de vista del computador. Tomemos el caso de la operación Ctrl-Alt-Supr. En Windows tiene el efecto de que aparece en pantalla una lista de los procesos y ventanas en ejecución en el computador. En cambio en el Sistema Operativo DOS cuando el usuario presiona simultáneamente dichas teclas el computador procede a reinicializarse, aunque pueda estar ocupado ejecutando un programa en ese instante. Vale decir fuerza obligadamente a que el computador se reinicialice. Ya sea en el sistema Windows o en DOS, el computador no está constantemente monitoreando el teclado para
  • 10. ver si el usuario ha solicitado un Ctrl-Alt-Del, ya que en ese caso consumiría mucho tiempo de proceso en ello y por ende la capacidad de proceso se vería significativamente afectada. La solución empleada es una interrupción. Luego cada vez que el usuario presiona una tecla, la CPU es advertida a través de una señal especial de interrupción. Cuando la CPU advierte/recibe una señal de interrupción suspende temporalmente el proceso actual almacenando en memoria RAM un bloque con toda la información necesaria para restablecer posteriormente la ejecución del programa si es que procede. Enseguida la CPU determina qué elemento ha solicitado la interrupción y para cada caso existe un bloque de instrucciones que realiza la tarea correspondiente que es ejecutada a continuación. Terminada la ejecución se restablece el programa original en el mismo punto en que fue interrumpido usando para ello la información almacenada previamente. Cada interrupción tiene asignada un número único. El PC está diseñado de manera que la interrupción tiene asignada 4 bytes de memoria RAM. La dirección de los cuatro bytes en la memoria corresponde al número de la interrupción multiplicado por 4. Por ejemplo la interrupción IRQ 5 tiene asignada 4 bytes en la dirección 0x00014 (0000:0014). El contenido de los 4 bytes de memoria RAM asignados a una interrupción contiene a su vez una dirección que es un puntero a un bloque de instrucciones de máquina que realiza el procedimiento correspondiente. De este modo al iniciar la ejecución de una interrupción de los cuatro bytes que tiene asignados se obtiene la dirección del bloque de instrucciones que efectivamente se ejecutan. Por ejemplo si en la dirección 0000:0014 estuviera almacenado el valor 0xFFF00, ello significa que en dicha dirección (ó (F000:FF00) se encuentra el bloque de instrucciones a ejecutar cuando la interrupción IRQ 5 sea requerida. Existen tres tipos de interrupciones: - Interrupciones internas de hardware: Las interrupciones internas son generadas por ciertos eventos que surgen durante la ejecución de un programa. Este tipo de interrupciones son manejadas en su totalidad por el hardware y no es posible modificarlas. Un ejemplo claro de este tipo de interrupciones es la que actualiza el contador del reloj interno de la computadora, el hardware hace el llamado a esta interrupción varias veces durante un segundo para mantener la hora actualizada. Aunque no podemos manejar directamente esta interrupción (no podemos controlar por software las actualizaciones del reloj), es posible utilizar sus efectos en la computadora para nuestro beneficio, por ejemplo para crear un “reloj virtual” actualizado continuamente gracias al contador del reloj interno. Únicamente debemos escribir un programa que lea el valor actual del contador y lo traduzca a un formato entendible para el usuario. - Interrupciones externas de hardware: Las interrupciones externas las generan los dispositivos perifericos como pueden ser: teclado, impresoras, tarjetoas de comunicacioners, etc. Tambien son generadas por los coprocesadores.
  • 11. No es posible desactivar a las interrupciones externas. Estas interrupciones no son enviadas directamente a la UCP, sino que se mandan a un circuito integrado cuya función es exclusivamente manejar este tipo de interrupciones. El circuito, llamado PIC 8259A, si es controlado por la UCP utilizando para tal control una serie de vias de comunicación llamadas puertos. Una lista de las interrupciones generadas por hardware es la siguiente: IRQ Prioridad Función 0 1 Timer 1 2 Teclado Hardware 2 Reservada 3 11 COM 2 4 12 COM 1 5 13 Tarjeta de Sonido 6 14 Controlador Floppy 7 15 Puerta Paralela 8 3 Reloj (tics) 9 4 Libre para tarjeta de red, sonido, puerta SCSI 10 5 idem 11 6 idem 12 7 PS-mouse 13 8 Co-procesador matemático 14 9 Canal IDE primario 15 10 Canal IDE secundario - Interrupciones de software: Las interrupciones de software pueden ser activadas directamente por el ensamblador invocando al numero de interrupcion deseada con la instruccion INT. El uso de las interrupciones nos ayuda en la creación de programas, utilizándolas nuestros programas son más cortos, es más fácil entenderlos y usualmente tienen un mejor desempeño debido en gran parte a su menor tamaño. Este tipo de interrupciones podemos separarlas en dos categorías las interrupciones del sistema operativo DOS y las interrupciones del BIOS. La diferencia entre ambas es que las interrupciones del sistema operativo son más fáciles de usar pero también son más lentas ya que estas interrupciones hacen uso del BIOS para lograr su cometido, en cambio las interrupciones del BIOS son mucho más rápidas pero tienen la desventaja que, como son parte del hardware son muy específicas y pueden variar dependiendo incluso de la marca del fabricante del circuito. La elección del tipo de interrupción a utilizar dependerá únicamente de las características que le quiera dar a su programa: velocidad (utilizando las del BIOS) o portabilidad (utilizando las del DOS).
  • 12. 5. Interfaces de E/S En electrónica, telecomunicaciones y hardware, una interfaz es el puerto (circuito físico) a través del que se envían o reciben señales desde un sistema o subsistemas hacia otros. No existe una interfaz universal, sino que existen diferentes estándares (Interfaz USB, interfaz SCSI, etc.) que establecen especificaciones técnicas concretas (características comunes), con lo que la interconexión sólo es posible utilizando la misma interfaz en origen y destino. Así también, una interfaz puede ser definida como un intérprete de condiciones externas al sistema, a través de transductores y otros dispositivos, que permite una comunicación con actores externos, como personas u otros sistemas, a través de un protocolo común a ambos. Una interfaz es una Conexión física y funcional entre dos aparatos o sistemas independientes. La computación de entrada salida, o E/S, se refiere a la comunicación entre un sistema de procesamiento de información (como un computador), y los agentes humanos u otro sistema de procesamiento de información. Las entradas son las señales o datos recibidos por el sistema, y salidas son las señales enviadas por este. Un dispositivo de E/S es un componente electrónico que permite la transmisión y/o recepción de información de/hacia el ordenador. Como ejemplo el ratón y el teclado son dispositivos de entrada, y el monitor y la impresora son dispositivos de salida. Los dispositivos para comunicación entre computadores son típicamente dispositivos de entrada y de salida. En la arquitectura de computadores la combinación entre la CPU y la memoria principal está considerada el cerebro de la computadora y desde este punto de vista cualquier
  • 13. transferencia de información desde el computador es considerada entrada, y hacia el computador es considerada Salida. El objetivo principal es interconectar la mayor cantidad de dispositivos a un computador pero hay que atender a las distintas características que presentan cada uno de ellos y que a menudo suelen diferir de las propias del procesador, podemos destacar: - Tienen, normalmente, menor velocidad que el procesador - La longitud de palabra - Los códigos que cada uno de ellos emplean para la representación de datos 6. Interfaces estándar de E/S La interfaz de E/S es requerida cuando los dispositivos son ejecutados por el procesador. La interfaz debe ser necesariamente lógica para interpretar la dirección de los dispositivos generados por el procesador. El Handshaking deberá ser implementado por la interfaz usando los comandos adecuados (BUSY, READY, WAIT…), y el procesador puede comunicarse con el dispositivo de E/S a través de la interfaz. Si se intercambian diferentes formatos de datos, la interfaz debe ser capaz de convertir datos en serie a paralelo y viceversa. Los dispositivos de E/S se comunican por interrupciones con el procesador, si una interrupción es recibida, el procesador la atenderá con la rutina de interrupción correspondiente a dicha interrupción. Un ordenador que usa E/S mapeados en memoria por lectura y escritura accede al hardware a través de la posición de memoria específica, usando el mismo lenguaje ensamblador que el procesador usa para el acceso a memoria. 6.1 Implementación de interfaces a alto nivel
  • 14. Los sistemas operativos y lenguajes de programación de alto nivel facilitan el uso separado de más conceptos y primitivas abstractas de E/S. Por Ejemplo: la mayoría de sistemas operativos proporcionan aplicaciones con el concepto de fichero. Los lenguajes de programación C y C++, y los sistemas operativos de la familia unix, tradicionalmente abstraen ficheros y dispositivos como streams, los cuales pueden ser leídos o escritos, o ambas cosas. La librería estándar de C proporciona funciones para la manipulación de streams para E/S. 7. Canales de E/S En arquitectura de computadores, el bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores, además de circuitos integrados. Existen dos tipos de transferencia en los buses: - Serie: El bus solamente es capaz de transferir los datos bit a bit. Es decir, el bus tiene un único cable que transmite la información. - Paralelo: El bus permite transferir varios bits simultáneamente, por ejemplo 8 bits. Aunque en primera instancia parece mucho más eficiente la transferencia en paralelo, esta presenta inconvenientes: - La frecuencia de reloj en el bus paralelo tiene que ser más reducida. - La longitud de los cables que forman el bus está limitada por las posibles interferencias, el ruido y los retardos en la señal.
  • 15. Además, los modernos buses serie están formados por varios canales: En este caso se transmite por varios buses serie simultáneamente. En los primeros computadores electrónicos, era muy habitual encontrar buses paralelos, quedando los buses serie dedicados para funciones de menor entidad y dispositivos lentos, como el teclado. La tendencia en los últimos años es reemplazar los buses paralelos por buses serie (que suelen ser multicanal). Estos son más difíciles de implementar, pero están dejando velocidades de transferencia más elevadas, además de permitir longitudes de cable mayores.
  • 16. Conclusión La organización de E/S en conclusión es lo que nos ayuda a manejar todos los dispositivos conectados en un computador, mediante ella podemos administrar y controlar los dispositivos, como los utilizamos y que tipo de uso le damos. El computador nos provee de diferentes puerto e interfaces de conexión para estos dispositivos, con el objetivo de poder conectarlos y desconectarlos, transferir datos desde y hacia el computador mediantes los canales de comunicación. A medida que avanza la tecnología, tanto los computadores como estos dispositivos son cada vez mas modernos y avanzados, a tal grado de que ahora podemos tener todos estos dispositivos juntos en uno solo gracias a procesadores más rápidos, estándares de transmisión de datos más rápidos, tiempos de respuesta más rápidos y una mejor gestión de manejo de los dispositivos de E/S.
  • 17. Bibliografía Wikipedia: - Direccionamiento de E/S - Transferencias de datos - Sincronización. Señal de reloj - Interfaces de E/S - Interfaces estándar de E/S - Canales de E/S http://logica-reptilia.blogspot.com Manejo de interrupciones