Aula_10

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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
Aula 10 – Dispositivos de Entrada e Saída
Tema da Apresentação
AULA 10 – DISPOSITIVOS DE E/S
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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ESTRUTURA DA DISCIPLINA
AULA 1 – Fundamentos
AULA 2 – Sistemas de Numeração
AULA 3 – Representação de dados
AULA 4 – Lógica Digital
AULA 5 – Álgebra Booleana
AULA 6 – Modelo de Von Neumann
AULA 7 – Conjunto de Instruções
AULA 8 – Processador
AULA 9 – Memória
AULA 10 – Dispositivos de Entrada e Saída
Tema da Apresentação
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ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
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Conteúdo Programático AULA 10
Componentes de E/S
Endereçamento de E/S
Tipos de Transmissão
Funcionamento do disco rígido
Tema da Apresentação
AULA 10 – DISPOSITIVOS DE E/S
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Um sistema de E/S deve ser capaz de receber e enviar informações ao meio externo e converter as informações de forma que ser tornem legíveis para o computador ou para o usuário.
Taxa de transmissão
Aplicação
Complexidade do controle
Unidade de transferência
Representação de dados
Condições de erro
Características dos dispositivos
Tema da Apresentação
AULA 10 – DISPOSITIVOS DE E/S
ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
*
Um sistema de E/S deve ser capaz de receber e enviar informações ao meio externo e converter as informações de forma que ser tornem legíveis para o computador ou para o usuário.
Taxa de transmissão
Aplicação
Complexidade do controle
Unidade de transferência
Representação de dados
Condições de erro
Características dos dispositivos
Tornam os dispositivos diferentes 
Combinadas especificam um determinado dispositivo ou grupo
Tema da Apresentação
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PERIFÉRICO: dispositivo conectado a um computador de forma a permitir a comunicação com o mundo externo
INTERFACE: componente que conecta o periférico aos barramentos do computador 
CONTROLADOR: implementa as operações (lê, escreve...)
BARRAMENTO: conjunto de fios que transportam os sinais
PORTA DE E/S: endereço no sistema de E/S
Componentes: Quem é quem ???
Tema da Apresentação
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Diagrama de Blocos
Interface
 com o 
Dispositivo
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Em espaço de memória
Na fase de projeto do computador é definida uma zona do endereçamento de memória que será utilizada para dispositivos de E/S
Exemplo: Processadores da família Motorola
Em espaço de E/S
Instruções especiais para manipulação de dispositivos
No projeto do processador são definidos dois espaços distintos de endereçamento:
Espaço de memória: acessado via instruções de acesso à memória (MOV) 
Espaço de E/S: acessado via instruções de acesso específicas (IN, OUT)
Exemplo: Processadores da família Intel
Tipos de Endereçamento de E/S
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Tema da Apresentação
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SERIAL
O periférico é conectado ao controlador por apenas uma linha de comunicação de dados. Exemplos de barramento com transmissão serial:
USB: Univeral Serial Bus
PCI Express (substituto do AGP)
Firewire (IEEE 1394)
SATA: Serial Advanced Technology Attachment
PARALELA
Um grupo de bits é transferido simultaneamente através de um conjunto de linhas de comunicação. Exemplos de barramento com transmissão paralela:
MCA (IBM): Micro Channel Architecture
ISA/EISA: Industry Standard Adapter
PCI: Peripheral Component Interconnect
AGP: Accelerated Graphics Port
Tipos de Transmissão
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Seek (Tseek) :
Tempo gasto para posicionar o cabeçote em uma trilha
Atraso rotacional (Tatraso) : Tempo gasto para posicionar um setor
Transferência (Ttransf) : 
Tempo gasto para a transferência de dados
Disco Magnético
T = Tseek + Tatraso + Ttransf
Tema da Apresentação
�
cabeçotes para leitura / gravação
 gravação
face inferior
face superior
cilindro
braço dos cabeçotes
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Seek
	
	Tseek = n . m + S 	n = nº. de trilhas							m = constante (depende do disco)
				S = Startup time
Atraso rotacional médio (meia volta)
	
	Tatraso = 1/2r		r =velocidade de rotação
 
Transferência de uma trilha	
	
	Ttrasnf= b/rN		N = qtd de bytes na trilha
Medidas de Desempenho
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Qual é o tempo médio para ler ou escrever um setor de 512 bytes em um disco típico girando a 10.000 rpm?
Considere que fabricante informou os seguintes tempos:
Tempo de seek médio: 6 ms
Taxa de transferência: 50 KB/s 
EXERCÍCIO
Tema da Apresentação
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Qual é o tempo médio para ler ou escrever um setor de 512 bytes em um disco típico girando a 10.000 rpm?
Considere que fabricante informou os seguintes tempos:
Tempo de seek médio: 6 ms
Taxa de transferência: 50 KB/s 
Tseek = 6 ms 
Tatraso = 1/2r = 60/2*10000 = 0.003 s = 3 ms
Ttransf = 0,5KB / 50 KB/s = 0,01 s = 10 ms
	T = Tseek + Tatraso +Ttransf = 6 + 3 + 10 = 19 ms 
EXERCÍCIO
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Considere um disco magnético com as seguintes características:
	Rotação = 3600 rpm 	Tseek = 20ms 
	1 setor = 512 bytes 	1 trilha = 32 setores
Calcule o tempo de transferência de um arquivo de 128 Kb armazenado de forma sequencial.
1) 220 ms 2) 360 ms 3) 512 ms 4) não é possível calcular com as informações fornecidas 
EXERCÍCIO
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Se o arquivo é sequencial basta posicioná-lo a primeira vez.
Rotação = 3600rpm 
seek time = 20ms
1 setor = 512 bytes
1 trilha = 32 setores	T = Tseek + Tatraso + Ttransf
Roteiro:
Calcular a quantidade de trilhas
Calcular o tempo para a primeira trilha (T1)
Calcular o tempo para as próximas 7 trilhas (Tseek ~ 0) (T2)
Tempo total = T1 + T2
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Calcular a quantidade de trilhas
128 Kb => 217 / 29 = 28 = 256 setores
Então, o arquivo ocupa 256/32 = 8 trilhas
2) Calcular o tempo para a primeira trilha
Tseek = 20 ms
Tatraso = 1/2r = 60/(2x3600)s = 8,3 ms
Ttransf = 60/3600 = 16,7 ms (leitura de 32 setores, ou seja 1 trilha)
					
	T1 = 20 +8,3 + 16,7 = 45ms
3) Calcular o tempo para as próximas 7 trilhas (Tseek ~ 0)
	
	T2 = 8,3 +16,7 = 25ms para cada trilha			
4) Tempo total
	T = 45 + 7 x 25 = 220 ms
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RESUMINDO
 Dispositivos de E/S têm características distintas, e devem ser estudados individualmente
 Os dispositivos podem ser endereçados em espaço de memória ou em espaço próprio para E/S
 Discos magnéticos podem ser considerados dispositivos de E/S e possuem características que determinam seu desempenho
Tema da Apresentação
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