Dispositivos de E/S

Computadores de grande porte utilizam um ou mais processadores de E/S, chamados canais de dados (``data channels''), conforme Figura

**Figure:** Processadores de E/S ou canais
$\begin{figure} \begin{picture}(10,6)(-2.5,0) \multiput(0,3)(0,2){2}{\framebox (2... ...}} \put(7,0.2){\makebox(0,0){\scriptsize impressoras}} \end{picture}\end{figure}$

Quando a CPU deseja realizar E/S, ela carrega um programa especial em um dos canais que o executa. A CPU pode então realizar outras tarefas. Quando o canal terminar sua tarefa, ele envia um sinal especial, chamado interrupção, à CPU.

Já os computadores pessoais possuem estruturas de E/S mais simples. A estrutura básica é uma placa colocada no fundo chamada ``motherboard'', contendo a CPU, alguma memória, e alguns ``chips'' de suporte. O barramento fica na borda da placa onde podem ser acopladas placas de controle de E/S, placas de memória, etc.

**Figure:** Componentes ligados ao barramento ou ``bus''
$\begin{figure} \begin{picture}(11,3)(-2.5,0) \put(0,0){\line(1,0){11}} \multiput... ...o}} \put(10.7,0.3){\makebox(0,0){\scriptsize \lq\lq bus''}} \end{picture}\end{figure}$

A função de um controlador de E/S é controlar o dispositivo de E/S, além de manipular acessos ao ``bus''. Quando um programa precisa de dados do disco, por exemplo, ele envia um comando ao controlador de disco, que emite comandos como ``seek'' à unidade de disco. Também é tarefa do controlador receber os bits lidos do disco, montá-los em palavras, gravando-as na memória. Quando o controlador de E/S lê ou escreve blocos de memória sem intervençaõ da CPU, dizemos que ele realiza DMA ou seja, acesso direto a memória (``Direct Memory Access'').

Em computadores menores, como nos pessoais, somente dispomos de um ``bus''. O mesmo ``bus'' é usado pelos controladores de E/S e pela CPU para buscar intruções/dados da memória.

Para disciplinar o uso do ``bus'', uma pastilha ``bus arbiter'' (árbitro do barramento) decide quem tem posse do ``bus'' (para utilizar os ciclos do ``bus''). Em geral dispositivos de E/S têm prioridade sobre CPU no uso dos ciclos do ``bus''. Quando não há E/S, a CPU tem todos os ciclos de ``bus'' para ela. Um dispositivo de E/S, quando precisar, pode requerer e receber o uso do ``bus''. Esse processo é conhecido pelo nome de ``cycle stealing'' (roubo do ciclo).