Dispositivos Periféricos
Los dispositivos periféricos son aquellos que se conectan a un computador para realizar entrada y salida de información. Presentan las siguientes características:
- Funcionamiento diferente según su función y principios físicos.
- Velocidad de transferencia de datos variable.
- Uso de formatos y longitudes de palabra diferentes.
A pesar de estas diferencias, comparten funciones básicas:
- Identificación única por la CPU.
- Envío y recepción de datos.
- Sincronización de transmisión.
Módulos de E/S
Los módulos de E/S permiten al procesador gestionar dispositivos periféricos de forma similar, ocultando detalles de temporización, formatos de datos y principios de funcionamiento. Se conectan al procesador mediante líneas de datos, dirección y control (un bus). Los datos se almacenan temporalmente en un registro de datos, el estado del módulo se refleja en un registro de estado y la configuración y programación se realiza mediante un registro de control.
Estructura del Sistema de E/S
La unidad de E/S se organiza en torno a módulos de E/S y controladores de dispositivos específicos para cada periférico.
Mecanismos Básicos de E/S: Sincronización
Existen dos mecanismos básicos para sincronizar las operaciones de E/S con las de la CPU:
- Sincronización por programa: La CPU verifica periódicamente el estado del dispositivo.
- Sincronización por interrupción: El dispositivo interrumpe a la CPU cuando necesita atención.
E/S Serie y Paralela
La conexión entre el módulo de E/S y el dispositivo periférico puede ser serie o paralela.
- E/S serie: Utiliza una única línea de transmisión, adecuada para distancias medias o largas.
- E/S paralela: Utiliza múltiples líneas de transmisión, más rápida pero más costosa.
Interrupciones
Las interrupciones permiten a los dispositivos periféricos notificar a la CPU que necesitan atención.
Interrupciones Autovectorizadas
Utilizan una línea de petición de interrupción compartida y un vector de interrupción fijo. La CPU debe identificar el dispositivo causante de la interrupción mediante software.
Interrupciones Vectorizadas
Utilizan dos líneas de interrupción (petición y reconocimiento) y un vector de interrupción generado por el dispositivo. La CPU puede identificar el dispositivo directamente.
Prioridades
Cuando varios dispositivos generan interrupciones simultáneamente, el sistema de prioridades determina cuál se atiende primero.
- Interrupciones no vectorizadas: Prioridad establecida por software.
- Interrupciones vectorizadas: Prioridad establecida por hardware.
Enmascaramiento de Interrupciones
El sistema de interrupciones puede inhibirse para evitar interrupciones no deseadas.
Anidamiento de Interrupciones
Permite que una interrupción interrumpa la rutina de tratamiento de otra interrupción, siempre que su prioridad sea mayor.
E/S por Acceso Directo a Memoria (DMA)
La E/S por DMA permite que los dispositivos periféricos transfieran datos directamente a la memoria, liberando a la CPU de esta tarea.
Canales de E/S
Los canales de E/S son dispositivos que gestionan las transferencias de datos entre la CPU y los dispositivos periféricos.
Canal Selector
Controla múltiples dispositivos de alta velocidad, dedicándose a uno solo en cada momento.
Canal Multiplexor
Conecta dispositivos de velocidad baja y media, almacenando los parámetros de operación en memoria.
Canal Multiplexado por Bloques
Multiplexa operaciones de E/S de alta velocidad, bloque por bloque, optimizando el rendimiento de dispositivos como discos y cintas magnéticas.
Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 11-12
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