Aula 8 – Componentes de um computador
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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 osbarramentos.
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INTERFACES DE E/S
Diferenças entre os dispositivos de E/S:• Velocidade,• Formato dos dados. Ex: teclado enviam os bits uma
um; O vídeo e a impressora recebem as informações,do processador, byte a byte; Discos dearmazenamento trocam grandes blocos de bits paraotimizar a transferência.
• Quantidade de sinais.
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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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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Primeira parte do Módulo de E/S:Constituída pelos registradores que fazem a interação básicaentre a interface e sua conexão com o barramento dosistema.
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Registrador de dadosLigado ao barramento de dados do Sistema.
Registrador de endereçosLigado ao barramento de endereços do Sistema
Registrador de controleArmazena os sinais de controle trocados entre o
barramento e o módulo de E/S durante uma operação
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Linhas de comunicaçãoEntre o módulo e o dispositivo.Módulo Dispositivo: informação do estado, solicitação deleitura/escrita.DispositivoMódulo: estado pronto ou ocupado.
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Linhas de conexãoEntre o barramento e o módulo.
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Para executar as suas funções, o módulo de E/Sexecuta múltiplas tarefas:
Compatibilização do Fluxo
• Controlar e sincronizar o fluxo de dados entre obarramento e o periférico;
• Servir de memória auxiliar para o trânsito dasinformações entre os componentes
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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 previamenteprogramadas
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
Controle• Exemplo: Imprimindo um caractere
Antes de enviar um caractere, o processadordeve interrogar o módulo para verificar seuestado, que está armazenado em umregistrador denominado REGISTRADOR DEESTADO. Exemplo de interrogações: Aimpressora está ociosa? A impressora estáocupada? Etc.
O registrador de estado armazena o estadodo dispositivo em bits. Exemplo: 0 paraocioso e 1 para ocupado.
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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 módulode E/S recebe também, neste momento, otipo de operação que se deseja executar. Nocaso da impressora a operação é “enviar ocaractere que está armazenado noregistrador de dados para impressora”.
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FLUXO DE INFORMAÇÕES
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 inteligíveispara 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: discosmagnéticos, sensores, etc.
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TIPOS DE TRASMISSÃO
Dividida em três categorias:
• Comunicação remota:Transmitem e recebem de e para outrosdispositivos remotamente instalados.Ex: modens, regeneradores digitais em redes decomunicação de dados, etc.
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TIPOS DE TRASMISSÃO
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
• O dispositivo é conectado ao módulo por umaúnica linha de transmissão.
• O módulo pode ser conectado aoprocessador/memória principal através debarramento com várias linhas.
• Antigamente a transmissão serial era mais lentaque a paralela, hoje o quadro é o inverso.
• Transmissor e receptor devem estar sincronizadosbit a bit;
• Os bits são transmitidos, pelo transmissor, semprena mesma velocidade, fazendo com que os bitstenham a mesma duração no tempo
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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 que
a 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 sendotransmitido 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 daconexão
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TRASMISSÃO PARALELA
CENTRONICS
• Padrão muito utilizado para conexão deimpressoras
• Define um conjunto de sinais que fluem pelaslinhas de conexão
• Estabelece o formato e a quantidade de pontos quedevem existir no conector associado
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TRASMISSÃO PARALELA
SCSI (Small Computer System Interface)
• Controla dispositivos com elevado volume evelocidade de transmissão
• Em transmissão paralelas não pode haver atrasosnos sinas que estão sendo transmitidos pelas linhasde transmissão, os dados devem ser enviados edevem chegar juntos
• Esse fator faz com que a transmissão paralela nãoseja tão rápida quanto se imagina
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TRASMISSÃO PARALELA
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, oprocessador continua questionando;
• Quando o dispositivo estiver pronto, o processadorcomanda 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 maisimportantes 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 quenecessita da E/S
• Quando o módulo está finalmente pronto para acomunicação, ele avisa o processador pelo sinal deinterrupção;
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OPERAÇÕES DE E/S
Entrada/Saída com Emprego de Interrupção
• 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;
![Page 36: Aula 8 – Componentes de um computador](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022020123/559794531a28abed108b471d/html5/thumbnails/36.jpg)
OPERAÇÕES DE E/S
Entrada/Saída com Emprego de Interrupção
INTERRUPÇÃO• Consiste em uma série de procedimentos quesuspendem o funcionamento do processador,desviando sua atenção para outra atividade;
• Quando esta outra atividade é concluída, oprocessador retorna à execução anterior, do pontoonde foi interrompido
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OPERAÇÕES DE E/S
Entrada/Saída com Emprego de Interrupção
INTERRUPÇÃO• Existe duas classes de interrupções;
– Internas ou de programas (traps ou exception)Ocorrem devido a algum tipo de evento gerado pelaexecução de alguma instrução;
– ExternasSinal externo ao processador que o interrompe (e/s)
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OPERAÇÕES DE E/S
Entrada/Saída com Emprego de Interrupção
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 desempenhoda CPU;
• Transfere os dados entre um módulo de E/S para amemória principal;
• O processador apenas solicita a transferência parao controlador de acesso direto à memória – DMAController;
• Quando o DMA Controller termina ele emite umsinal de interrupção ao processador avisando queterminou.
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TECLADO
• Está na categoria máquina-usuário;• Contém mecanismos que reconhecem os símbolosda 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 bolsae de mesa;
– Teclados para sistemas dedicados: controleremoto de televisão, aparelho de som, etc.
– Teclado comum para uso geral: todas as teclasalfanuméricas 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 otempo
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TECLADO
Funcionamento de um teclado
• Detectar o pressionamento de uma tecla: umprocessador faz a varredura para detectar opressionamento de tecla.
• Confirmação do pressionamento: o processadorrepete várias vezes a varredura sobre a teclareferida para confirmar seu pressionamento;
• Geração do código e identificação: um circuitocodificador de linhas e colunas gera um códigobinário referente à tecla pressionada, identificando.
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TECLADO
Funcionamento de um 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 programade E/S, BIOS (sistema básico de entrada e saída)
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TECLADO
Funcionamento de um teclado
• O BIOS realiza detalhada verificação do código:– Verifica se a tecla foi pressionada sozinha ou emconjunto (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 momentoem que pressionou a tecla
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TECLADO
Vantagem
– Configuração das teclas de atalho: cadadesenvolvedor pode definir qual será a tecla deatalho para as funcionalidades do programa;
Questões ergonômicas:– O teclado, em seu funcionamento, quantidade edisposição das teclas, mudou pouco ao longo dosanos
– Entretanto, vem evoluindo na questãoergonômica e no design do produto;
– Padrão QWERTY que é o mesmo padrão dasmáquinas de escrever
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MONITOR
• Dispositivo que permite aos seres humanosidentificar uma informação. É um elemento deexibição de informações
• Os primeiros monitores na verdade era painéis deluzes 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 CristalLíquido)
– PDP: Plasma Display Panel (Vídeo de Plasma)
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Técnico em InformáticaOrganização de Computadores
Aula 8 – Componentes de um computador
Prof. Vitor Hugo Melo Araújo