(Dispositivos) periféricos: variedad de tasas de transferencia Para

(Dispositivos) periféricos: variedad de tasas de transferencia
de entrada
de salida
de comunicación
con personas
teclado: <0,01 KB/s
ratón: <0,02 KB/s
micrófono: 20 KB/s
escáner: 100 KB/s
webcam: 200 KB/s
de comunicación
con artefactos
CAD: entre 1 KB/s y
100 KB/s
impresora de agujas: 0,3 KB/s
impresora láser: 500 KB/s
altavoz: 20 KB/s
pantalla gráfica: 100.000 KB/s
tarjeta 3D: 1.000.000 KB/s
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
pantalla táctil:
30.000 KB/s (salida)
<0,02 KB/s (entrada)
CDA: entre 1 KB/s y
100 KB/s
CD: X×150 KB/s
(capacidad: 650–900 MiB)
DVD: X× 1.350 KB/s
(2 – 16 GiB)
Blu-ray: X×4.500 KB/s
(50 GiB)
de almacenamiento
de entrada y salida
módem (RTC): 7 KB/s
xDSL: entre 32 KB/s y
10.000 KB/s
discos y cintas:
10.000–100.000 KB/s
(100 MiB – 1 TiB)
USB flash:
3.000 – 30.000 KB/s
(256 MiB – 32 GiB)
transp. 1
Periféricos y ADM
Para tratar con la variedad: buses y controladores
bus de entrada/salida
UCP
controlador
de ADM
controlador
de impresora
controlador
de vídeo
controlador
de audio
controlador
de
conversores
controlador
de
línea serial
MP
CAD
CDA
modem
sistema
controlado
disco(s) y
cinta(s)
de almacenamiento
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
impresora(s)
pantalla
de comunicación con
personas
Periféricos y ADM
altavoces
sistema
línea telefónica
de comunicación con
otros artefactos
transp. 2
Modelos estructurales de interconexión
♣ Bus único:
bus del sistema
CE/S
MP
UCP
♣ Buses separados:
CE/S
bus del sistema
UCP
puente
MP
bus de e/s
CE/S
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
CE/S
transp. 3
Periféricos y ADM
Buses en un pecé
bus interno
(Back Side Bus)
MP
MO
UCP
256 b, 3.200 MB/s
bus del sistema (Front Side Bus):
32b,
64b, 1000 MB/s
528 MB/s (2x)
controlador
1056 (4x)
puente PCI
AGP
grafico
2112 (8x)
[PCI Express: 2,5 − 16 GB/s]
bus de e/s (PCI): 32b, 133 MB/s
16b,
20 MB/s
controlador
SCSI
16b,
16 MB/s
controlador
IDE/ATA
puente ISA
bus ISA
controlador
super IO
puertos serial,
paralelo, PS/2.
disquete...
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
16b, 16 MB/s
modem
linea
Periféricos y ADM
puente USB
bus USB
puerto
USB1
1,5 Mbps, 12 Mbps,
480 Mbps
puerto
USB2
camara escaner
transp. 4
Modelos funcionales de interconexión
Informaciones
datos
direcc. perif.
estado perif.
función
datos (ADM)
Sentido
perif.⇔UCP
UCP⇒perif.
perif.⇒UCP
UCP⇒perif.
perif.⇔MP
Origen/Destino
pto.dat. y reg.UCP
reg.UCP/contr.
pto.est./reg.UCP
reg.UCP/pto.est.
reg.perif. y MP
Tipo de perif.
de caracteres
todos
todos
todos
de bloques
Alternativas:
Espacio de direccionamiento compartido
(MP y periféricos: instrucciones LD y ST)
Espacios de direccionamiento independientes
• instrucciones IN y OUT, o bien
• instrucciones con más posibilidades:
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
CO=110011
CA
DP
transp. 5
Periféricos y ADM
Modelos procesales: protocolos de entrada/salida
ent/sal (en Simplez,lec/esc )
«Diálogo»
(handshaking):
lec/esc
SINC
UCP
MFIN
PFIN
IFIN
controlador de
periférico
MP
Protocolos:
dir
dir
ent
UCP sal
UCP
dato
PFIN
perif.
dato
perif. PFIN
t
0
t
1
t
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
2
t
3
t
4
t
5
t
t0
6
Periféricos y ADM
t
1
t2
t3
t4
t5
transp. 6
Protocolo de interrupciones
INT
Diálogo:
aint
UCP
IT PR
controlador de
periférico
ITPR
controlador de
periférico
Protocolo:
____
INT
aint (UCP)
dir
IFIN
t0
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
t
1
t2
t3
t4
t5
t6
transp. 7
Periféricos y ADM
Memorias secundarias: cintas
♣ De papel (obsoletas)
Formato de pistas paralelas, con 1 byte/pista
1 byte
♣ Magnéticas
cabeza de
lectura/escritura
Formato:
marca inicio
• registro físico: {bytes}
• fichero: {registros}
intervalo
registro
intervalo
sentido del
desplazamiento
Capacidad: 100 MiB – 100 GiB
Tasa de transferencia: 100 KB/s – 40 MB/s
intervalo
registro
intervalo
marca fin
Acceso secuencial
Uso para copias de seguridad (backup) ⇒ streamers
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Periféricos y ADM
transp. 8
Memorias secundarias: discos magnéticos
sentido de
la rotación
Formato:
pista
cabeza
• sector: {bytes}; pista: {sectores}
• cilindro: {pistas} en varias superficies
• fichero: {sectores} (dispersos)
Capacidad: 1.440 KiB – 1 TiB
cilindro
brazo
móvil
Tasa de transferencia: 60 KB/s–320 MB/s
Acceso cíclico
pista
tiempo búsqueda (seek time) (1–200 ms)
sector
tiempo espera (latency) (3–200 ms)
(Las peores cifras para el caso de disquetes)
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Periféricos y ADM
transp. 9
Acceso directo a la memoria (ADM, o DMA)
♣ Concepto:
Transferencia directa (sin pasar por la UCP) de datos entre el
controlador del periférico y la MP
♣ Implica:
Que el controlador «se apodere» del bus del sistema (A, D y C)
robo de ciclo, o bien
robo de bus
♣ Justificación:
Cintas y discos: tasas de transferencia elevadas
⇒ no hay tiempo para ejecutar RS
Memorias de vídeo para pantallas gráficas
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
Periféricos y ADM
transp. 10
Conexión de controladores de ADM
bus A
esc
lec
UCP
controlador
de ADM
MP
controlador
de ADM
abus
____
DBUS
bus D
Árbitro del bus: controla quién accede en cada momento a la MP
(puede estar incluido en la UCP, como se supone en la figura)
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
transp. 11
Periféricos y ADM
Tipos de controladores de ADM
♣ Dedicado
♣ Selector
♣ Flotante:
MP
MP
bus A
bus D
bus E/S
UCP
CADM
flot 1
CADM
flot 2
perif.1
bus A
bus D
bus E/S
UCP
CADM
flot 1
perif.2
CADM
flot 2
perif.1
perif.2
bus selector
(a) conexión de periféricos por bus selector
♣ Multiplexador:
(b) conexión de periféricos por bus de E/S
MP
bus A
bus D
bus E/S
UCP
CADM
multipl.
perif.1
perif.2
ADEM
_____
DEM
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
Periféricos y ADM
transp. 12
Un controlador de ADM (dedicado o selector): modelo estructural
dir
abus
aint
datos
____
DBUS
___
INT
bus e/s
control
REST
lec
esc
RLOC
RCDB
−1
secuenciador
Perif.
RDAT
+1
RDEC
bus D
bus A
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Periféricos y ADM
transp. 13
Controlador de ADM: modelo procesal
1. Valores iniciales a RDEC, RCDB y RLOC
(con instrucciones OUT, o ST sobre puertos, depende de la
UCP)
2. Permiso de petición de bus
(1→biestable de REST («ADM»), con instrucción OUT o ST)
3. Protocolo DBUS/abus; RDEC se va incrementando, y RCDB
decrementando
4. Cuando (RCDB) = 0, el controlador pone 0→ADM y genera
interrupción
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
Periféricos y ADM
transp. 14
Uso del controlador de ADM con una zona de e/s
Programa que tiene que leer 10 bloques
(1 bloque = 1 sector) y procesarlos uno tras otro
Zona de MP (buffer) de 512 bytes (= 1 sector)
Seudocódigo:
iniiar(RLOC);
desde CONT = 1 hasta CONT = 10 {
RCDB = 512;
RDEC = dire.zonaMP;
iniiar(REST);
esperar a que ADM = 0;
proesar(zonaMP);
atualizar(RLOC)
}
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
• Resultado:
UCP:
inicia
controlador
espera
servicio
inicia
procesamiento
controlador
interrupción
tiempo
Controlador de ADM:
lee y
transfiere
a zona
transp. 15
Periféricos y ADM
Uso del controlador de ADM con dos zonas de e/s
iniiar(RLOC);
RCDB = 512;
RDEC = dire.ZONA0;
iniiar(REST);
mara = falso;
desde CONT = 1 hasta CONT = 9 {
esperar a que ADM = 0;
atualizar(RLOC);
RCDB = 512;
si mara es verdadero entones {
RDEC = dire.ZONA0;
iniiar(REST);
mara = falso;
proesar(ZONA1)
}
si no {
RDEC = dire.ZONA1;
iniiar(REST);
mara = verdadero;
proesar(ZONA0);
}
}
esperar a que ADM = 0;
si mara es verdadero entones
proesar(ZONA1)
si no proesar(ZONA0)
c 2009 DIT-ETSIT-UPM
UCP:
inic.
serv.
int.
procesa
ZONA0
inic.
serv.
int.
procesa
ZONA1
Controlador de ADM:
lee y
transfiere
a ZONA1
lee y
transfiere
a ZONA0
(a) lectura más lenta que el procesamiento
UCP:
inic.
procesa
ZONA0
serv. procesa inic.
int.
ZONA0
procesa
ZONA1
serv. procesa
int.
ZONA1
Controlador de ADM:
lee y
transfiere
a ZONA1
lee y
transfiere
a ZONA0
(b) procesamiento más lento que la lectura
Periféricos y ADM
transp. 16