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8/18/2019 Aula8 Componentesdeumcomputador 140616184938 Phpapp02

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Técnico em InformáticaOrganização de Computadores

Aula 8 – Componentes de um computador

Prof. Vitor Hugo Melo Araújo


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INTERFACES DE E/S

O subsistema de E/S tem duas funções básicas:• Receber/Enviar informações ao meio exterior• Converter as informações em uma forma inteligível

para a máquina ou usuário.

Os dispositivos tem taxa de transmissão de dadosdiferentes. Ex: Teclado 0,001 KB/s, Scanner 400KB/s

As atividades de E/S são assíncronas (não estão emsincronia com o clock do processador), entretanto há regrasque devem ser seguidas entre os dispositivos e os

barramentos.


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INTERFACES DE E/S

Não há comunicação direta entre os dispositivos de E/S e oprocessador, devido, principalmente, às diferentescaracterísticas dos mesmos;

Interfaces de E/S são dispositivos que fazem a tradução, acompatibilização e o controle das características de umdispositivo de E/S para a memória/processador/barramento.


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INTERFACES DE E/S


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INTERFACES DE E/S

Objetivo: Compatibilizar as diferentes características de umperiférico com as do barramento onde são conectados econtrolar a operação do respectivo dispositivo.

As interfaces de E/S também são chamadas de:• Controlador• Modulo de E/S

• Processador de periféricos• Canal• Adaptador


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FLUXO DE INFORMAÇÕES


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Primeira parte do Módulo de E/S:Constituída pelos registradores que fazem a interação básicaentre a interface e sua conexão com o barramento do

sistema.


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Registrador de dadosLigado ao barramento de dados do Sistema.

Registrador de endereçosLigado ao barramento de endereços do Sistema

Registrador de controle

Armazena os sinais de controle trocados entre obarramento e o módulo de E/S durante uma operação


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Segunda parte do Módulo de E/S:Consiste no espaço de armazenamento dos dados que vão circulardurante a operação de E/S. O módulo age como um amortecedor ouacelerador das diferentes velocidades entre o dispositivo e obarramento.


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Terceira parte do Módulo de E/S:Lógica de funcionamento do módulo, permitindo sua interação com osdispositivos e barramentos. A lógica contém métodos para detecçãode erros e outros processos. A complexidade varia conforme afinalidade e natureza do dispositivo.


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Terceira parte do Módulo de E/S:Algumas interfaces se conectam a apenas um dispositivo, enquantooutras a várias.Ex: IDE permite conexão a duas unidades de disco. SCSI pode controlaraté 8 dispositivos periféricos.


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Linhas de comunicaçãoEntre o módulo e o dispositivo.Módulo Dispositivo: informação do estado, solicitação deleitura/escrita.

Dispositivo Módulo: estado pronto ou ocupado.


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Linhas de conexãoEntre o barramento e o módulo.


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Controle

• Realizar a comunicação com o processador –

interpretando suas instruções/sinais de controlepara acesso físico ao periférico

• Realizar algum tipo de detecção e correção deerros durante as transmissões

• O módulo de E/S se comunica com oprocessador via barramento

• O módulo de E/S se comunica com o periféricoatravés de várias ações previamente

programadas


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Controle• Exemplo: Imprimindo um caractere

Antes de enviar um caractere, o processador

deve interrogar o módulo para verificar seuestado, que está armazenado em umregistrador denominado REGISTRADOR DEESTADO. Exemplo de interrogações: A

impressora está ociosa? A impressora estáocupada? Etc.

O registrador de estado armazena o estadodo dispositivo em bits. Exemplo: 0 para

ocioso e 1 para ocupado.


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Controle• Exemplo: Imprimindo um caracter

O caractere é enviado, pelo processador,

apenas se a impressora estiver no estadoocioso. O caractere é então armazenado noREGISTADOR DE DADOS.

O REGISTRADOR DE CONTROLE do módulo

de E/S recebe também, neste momento, otipo de operação que se deseja executar. Nocaso da impressora a operação é “enviar ocaractere que está armazenado no

registrador de dados para impressora”.


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Controle

• A sequência de execução da comunicação entrea impressora e o processador na verdade édenominada de PROTOCOLO DE COMUNICAÇÃO.


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TIPOS DE TRASMISSÃO

Dividida em três categorias:

• Comunicação máquina – ser humano:Transmitem e recebem informações inteligíveis

para o ser humano, sendo adequados aoestabelecimento de comunicação com o usuário.Ex: Impressora, vídeos, teclados, etc.

• Comunicação máquina – máquina:

Transmitem e recebem informações inteligíveispara a máquina, sendo adequados para acomunicação máquina a máquina (ouinternamente a uma máquina). Ex: discos

magnéticos, sensores, etc.


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Dividida em três categorias:

• Comunicação remota:Transmitem e recebem de e para outrosdispositivos remotamente instalados.Ex: modens, regeneradores digitais em redes de

comunicação de dados, etc.


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Dividida em dois tipos:

•

SERIALA informação é recebida e transmitida bit a bit, umem seguida ao outro

•

PARALELAA informação é recebida e transmitida em gruposde bits – um grupo de bits é transmitidosimultaneamente de cada vez.


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TRASMISSÃO SERIAL

• Transmissor e receptor devem trabalhar na mesmavelocidade.

• O receptor dever saber quando um bit começa e aduração do bit.

•

Exemplo: – A cada 1ms o transmissor envia um bit. Isso significa quea cada 1ms o receptor deve descobrir o nível de tensãoque está na linha de comunicação.

– Nível de tensão baixo= 0 bit e nível de tensão alto = 1 bit;


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TRASMISSÃO SERIAL

• É preciso definir quando a informação, umcaractere, por exemplo, começa e termina, isto é,

onde começa e termina o grupo de bits quecompões aquele caractere.

• Para aumentar a confiabilidade do processo, oreceptor tenta descobrir qual o bit que está sendo

transmitido no instante em que o bit está nametade de sua duração, evitando possíveis erros.


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TRASMISSÃO SERIAL


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TRASMISSÃO PARALELA

• Um grupo de bits é transmitido de cada vez, cadaum sendo enviado por uma linha de transmissãoseparada

• Mais utilizado para a transmissão interna nosistema (barramentos) e periféricos de curtadistância (impressoras)

• Custo da transmissão paralela é maior

• Usa uma linha de transmissão para cada bit• Quanto maior a distância, maior o comprimento da

conexão


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CENTRONICS

•

Padrão muito utilizado para conexão deimpressoras• Define um conjunto de sinais que fluem pelas

linhas de conexão•

Estabelece o formato e a quantidade de pontos quedevem existir no conector associado


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SCSI (Small Computer System Interface)

•

Controla dispositivos com elevado volume evelocidade de transmissão• Em transmissão paralelas não pode haver atrasos

nos sinas que estão sendo transmitidos pelas linhas

de transmissão, os dados devem ser enviados edevem chegar juntos• Esse fator faz com que a transmissão paralela não

seja tão rápida quanto se imagina


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SCSI (Small Computer System Interface)

•

Pode ocorrer que os bits de uma transmissão nãocheguem ao destino exatamente no mesmoinstante, isso ocorre devido a ligeiras diferenças noscabos que constituem os canais;

• Conforme a velocidade aumenta, esse problematorna-se mais grave. Na transmissão serial esseproblema não existe, o que é uma grandevantagem.


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OPERAÇÕES DE E/S

• O processador tem que indicar o endereçocorrespondente ao periférico desejado nomomento de enviar/receber dados;

• Endereço da porta de E/S: É o endereço doperiférico conectado ao sistema computacional;

• O acesso do processador a um periférico é obtidoatravés do barramento do sistema e do módulorespectivo;

• A comunicação então ocorre por um dos trêsmétodos:


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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída por programa

• O processador é utilizado intensamente pararealização de uma operação de E/S;

• O processador questiona, o tempo todo, se umdeterminado dispositivo está pronto;

• Enquanto o dispositivo estiver ocupado, o

processador continua questionando;• Quando o dispositivo estiver pronto, o processador

comanda a operação de escrita ou leitura até ofinal.


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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída por programa

Desvantagem:

• Desperdício de uso doprocessador, ele poderia estarexecutando atividades mais

importantes que ficarmonitorando os dispositivos.


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OPERAÇÕES DE E/S

Entrada/Saída com Emprego de Interrupção

• O processador emite a instrução de E/S para omódulo;

• Se o processador não obtiver uma respostaimediata ele desvia-se para realizar outra atividade,suspendendo a execução do programa que

necessita da E/S• Quando o módulo está finalmente pronto para a

comunicação, ele avisa o processador pelo sinal deinterrupção;


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OPERAÇÕES DE E/S


• Assim o módulo de E/S interrompe, de fato, o que oprocessador está fazendo para ganhar a sua“atenção”;

• O processador retoma então a atividade suspensaanteriormente;


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OPERAÇÕES DE E/S


INTERRUPÇÃO• Consiste em uma série de procedimentos que

suspendem o funcionamento do processador,desviando sua atenção para outra atividade;

• Quando esta outra atividade é concluída, o

processador retorna à execução anterior, do pontoonde foi interrompido


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OPERAÇÕES DE E/S


INTERRUPÇÃO• Existe duas classes de interrupções;

– Internas ou de programas (traps ou exception)Ocorrem devido a algum tipo de evento gerado pela

execução de alguma instrução;

– ExternasSinal externo ao processador que o interrompe (e/s)


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OPERAÇÕES DE E/S


Desvantagem:

• Continua gastando tempo para executar oprograma de E/S para fazer a transferência dosdados

Vantagem:

• Melhorou o desempenho em relação à entrada esaída por programa.


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OPERAÇÕES DE E/S

Acesso direto à memória

• Melhor alternativa com o máximo de desempenho

da CPU;• Transfere os dados entre um módulo de E/S para a

memória principal;• O processador apenas solicita a transferência para

o controlador de acesso direto à memória – DMAController;

• Quando o DMA Controller termina ele emite umsinal de interrupção ao processador avisando que

terminou.


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TECLADO

• Está na categoria máquina-usuário;• Contém mecanismos que reconhecem os símbolos

da língua “dos humanos”;

• O reconhecimento é feito pela interpretação dosinal elétrico de cada tecla ao ser pressionada;

• Teclado se divide em três categorias – Teclados apenas numéricos: calculadoras de bolsa

e de mesa; – Teclados para sistemas dedicados: controle

remoto de televisão, aparelho de som, etc. – Teclado comum para uso geral: todas as teclas

alfanuméricas contem de 80 a 125 teclas;


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TECLADO

• Uma tecla é uma chave que quando pressionada éativa e inicia uma ação (ou várias) que deverão serexecutadas pelos circuitos de controle do teclado;

• Um teclado é composto por um circuito impresso eum microprocessador

• Três tecnologia de fabricação de teclas: – Mecânicas –

Capacitivas – Efeito-Hall


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TECLADO

TECLAS CAPACITIVAS

• Funciona na base da variação de capacitância doacoplamento entre duas placas metálicas;

• A variação ocorre quando uma tecla é pressionada;• Tem baixo custo de fabricação;• Tamanho pequeno;• Não possui contatos mecânicos que oxidam com o

tempo


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TECLADO

Funcionamento de um teclado

• Detectar o pressionamento de uma tecla: um

processador faz a varredura para detectar opressionamento de tecla.

• Confirmação do pressionamento: o processadorrepete várias vezes a varredura sobre a tecla

referida para confirmar seu pressionamento;• Geração do código e identificação: um circuito

codificador de linhas e colunas gera um códigobinário referente à tecla pressionada, identificando.


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TECLADO


•

O processador e o processador do teclado trocamsinais (solicitação do uso do barramento) e o códigode varredura é enviada para a MP.

• Na MP o código é interpretado por um programa

de E/S, BIOS (sistema básico de entrada e saída)


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TECLADO


• O BIOS realiza detalhada verificação do código: – Verifica se a tecla foi pressionada sozinha ou em

conjunto (apenas a letra A ou entãoCTRL+ALT+DEL);

– Verifica se uma tecla foi acionada anteriormente(caps lock , num lock, scroll lock);

– Coloca o código ASCII correspondente na área dememória apropriada;

– Assim o valor pode ser utilizado pela aplicação emque o usuário estava trabalhando no momento

em que pressionou a tecla


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TECLADO

Vantagem

– Configuração das teclas de atalho: cadadesenvolvedor pode definir qual será a tecla de

atalho para as funcionalidades do programa;Questões ergonômicas:

– O teclado, em seu funcionamento, quantidade edisposição das teclas, mudou pouco ao longo dos

anos – Entretanto, vem evoluindo na questão

ergonômica e no design do produto; – Padrão QWERTY que é o mesmo padrão das

máquinas de escrever


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MONITOR

• Dispositivo que permite aos seres humanosidentificar uma informação. É um elemento de

exibição de informações• Os primeiros monitores na verdade era painéis de

luzes que representam a forma binária docomputador;


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MONITOR

• Classificação dos vídeos quanto à tecnologia: – CRT: Cathode-Ray tube (válvula de raios catódicos –

LED: Light Emitting Diodes (Diodos Emissor de Luz) – LCD: Liquid-Crystal Display (Vídeo de Cristal

Líquido) – PDP: Plasma Display Panel (Vídeo de Plasma)


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