Estructura de computadores

Sistema de entrada/salida

Miquel Albert Orenga Gerard Enrique Manonellas

PID_00177074

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Índice

Introducción............................................................................................... 5

Objetivos....................................................................................................... 7

1. Aspectos básicos del E/S................................................................... 9 1.1. Estructura del sistema de E/S del computador ............................ 10 1.1.1. Periféricos ....................................................................... 11 1.1.2. Módulos de E/S .............................................................. 12 1.1.3. Sistemas de interconexión externos .............................. 16 1.1.4. Mapa de memoria e instrucciones de E/S ...................... 17 1.2. Operación de E/S ......................................................................... 19 1.2.1. Programación de la operación de E/S ............................ 20 1.2.2. Transferencia de datos ................................................... 21 1.2.3. Finalización de la operación de E/S ............................... 23 1.3. Gestión de múltiples dispositivos ............................................... 23 1.4. Técnicas de E/S ............................................................................ 24

2. E/S programada................................................................................. 26 2.1. Gestión de múltiples dispositivos ............................................... 27

3. E/S con interrupciones..................................................................... 29 3.1. Gestión de una interrupción con un único módulo de E/S ........ 31 3.2. Gestión de interrupciones con múltiples módulos de E/S .......... 38 3.3. Sistema con una única línea de petición de interrupción .......... 38 3.4. Sistema con una línea de petición de interrupción y una

línea de reconocimiento con encadenamiento .......................... 40 3.4.1. Interrupciones vectorizadas ........................................... 41 3.5. Sistema con líneas independientes de petición de

interrupciones y de reconocimiento ........................................... 43 3.6. Sistema con controladores de interrupciones ............................. 47

4. E/S con acceso directo a memoria................................................ 50 4.1. Acceso concurrente a memoria ................................................... 50 4.2. Operación de E/S con acceso directo a memoria ........................ 52 4.3. Controladores de DMA ............................................................... 52 4.3.1. Formas de conexión de los controladores de DMA ....... 54 4.3.2. Operación de E/S mediante un controlador de DMA .... 56 4.4. Controlador de DMA en modo ráfaga ........................................ 58 4.5. Canales de E/S ............................................................................. 59

5. Comparación de las técnicas de E/S............................................. 60

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Resumen....................................................................................................... 68

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Introducción

Todo computador necesita llevar a cabo intercambio de información con per- sonas u otros computadores mediante unos dispositivos que denominamos de manera genérica dispositivosperiféricos. Para hacer una operación de E/ S entre el computador y un periférico, es necesario conectar estos dispositivos al computador y gestionar de manera efectiva la transferencia de datos. Para hacerlo, el computador dispone del sistemadeentrada/salida(E/S).

Este sistema de E/S es la interfaz que tiene el computador con el exterior y el objetivo que tiene es facilitar las operaciones de E/S entre los periféricos y la memoria o los registrosdelprocesador. Para gestionar las operaciones de E/ S es necesario un hardware y la ayuda de un software.

Dada la gran variedad de periféricos, es necesario dedicar un hardware y un software específicos para cada uno. Por este motivo se ha intentado normalizar la interconexión de los periféricos y el computador mediante lo que se deno- mina módulosdeE/S o controladoresdeE/S. Eso nos permite tener, por una parte, una conexión, entre el módulo de E/S y el periférico, específica y con unas características propias que difícilmente se pueden generalizar para utili- zarlas en otros dispositivos y, por otra parte, una conexión entre los módulos de E/S y el computador común a todos los controladores, pero estos módulos, además de permitir la conexión de los periféricos al computador, disponen de la lógica necesaria para tener cierta capacidad de procesamiento y gestionar las transferencias de información.

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Hay que tener presente que la gestión global del sistema de E/S de un compu- tador la hace el sistema operativo (SO). Las técnicas para controlar este siste- ma de E/S las utiliza el SO y el programador cuando quieren acceder al peri- férico, pero en las máquinas actuales, a causa de la complejidad de controlar y gestionar los periféricos, el acceso se lleva a cabo generalmente mediante llamadas al SO, que es quien gestiona la transferencia. El conjunto de rutinas que permiten controlar un determinar periférico es lo que denominamos ha- bitualmente programascontroladores o drivers y cuando el SO quiere hacer una operación de E/S con un periférico llama a una de estas rutinas.

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