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• Martin Gomez

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Nombre de la materia Sistemas digitales y periféricos Nombre de la Licenciatura Ingeniería en sistemas computacionales Nombre del alumno Martin Gomez Budhart Matrícula 010283122 Nombre de la Tarea Actividad 6 Unidad 5 Dispositivos periféricos Nombre del Profesor

Irvin Aaron Cifuentes Fecha 13/06/21

Unidad 5: Dispositivos periféricos Sistemas Digitales y Periféricos

Dispositivos periféricos Introduccion:

En esta parte se hablará procesos de E/S de los dispositivos periféricos, ciclos de máquina, Mapeo de Memoria y la programación de los periféricos de E/S por lo que realizaremos lo siguiente.

Tarea Ahora es momento de que realices un resumen del tema Dispositivos periféricos. Para tal fin sigue las siguientes instrucciones: 1. Consulta este documento.

Lectura •

Fundamentos de diseño lógico y de computadoras (Morris, 2005). Para conocer el proceso de comunicación entre el CPU y los dispositivos de E/S, interfaces de E/S y procesadores de E/S, estudia el Capítulo 13: Entrada/salida y comunicaciones, de la página 552 a la 582.

2. Con base en la lectura previa, realiza el resumen donde debes incluir los siguientes temas: •

Proceso de entrada/salida de los dispositivos periféricos.

•

Instrucciones de entrada/salida.

•

Ciclo máquina.

•

Mapeo de memoria.

•

Programación de dispositivos periféricos de entrada/salida.

3. Para terminar integra en un documento el desarrollo de los puntos solicitados, una breve introducción, un apartado de conclusiones y las referencias bibliográficas.

Desarrollo de la actividad: 1. Proceso de entrada/salida de los dispositivos periféricos. Las unidades de entrada y salida se ubican como elementos de memoria, en solo un espacio de direcciones, para poder diferenciar sus registros internos a cada espacio se le asignan un conjunto de direcciones, es eso por lo que el CPU y la unidad de Entrada y Salida interactúan a través de las instrucciones de la memoria. Las unidades de entrada y salida, (a diferencia de la memoria) se localizan en un espacio de direcciones diferente, por lo que su interacción con el CPU es realizada por instrucciones específicas, más sin embargo puede ser posible que existan dos buses, uno que sea específico para la memoria (bus de sistema) y otro para entrada y salida. Gracias al Módulo E/S el procesador puede administrar muchos periféricos similarmente, ocultando detalles concretos de temporización. Los datos son almacenados en un registro de datos temporalmente, su estado se ve reflejado en los bits de un registro de estado, y el registro de control permite la configuración de diferentes funciones en el módulo. Los dispositivos de salida (E/S en operación de salida) sus líneas básicas son bus de datos, y dos de control (dato valido y dato aceptado) la primera para indicar la validez del dato presente en el bus de datos y se activa cuando se ha estabilizado el valor del dato en transmisión. La segunda activa el dispositivo periférico en respuesta a la lectura y procesamiento. 2. Instrucciones de entrada/salida. Para este tipo de instrucciones, existen dos métodos generales, el primer método consiste en dejar que se ejecuten las instrucciones y hagan uso de los dispositivos físicos que requiera, y el segundo es adaptable a los recursos del sistema operativo anfitrión. Las fuentes de entradas y salidas para un sistema operativo incluyen excepciones y “traps” que llegan desde el módulo usuario, el hardware se puede simular usando servicios proporcionados por un sistema operativo, aunque el resultado en la interfaz de hardware difiere a lo obtenido por un sistema operativo. Las instrucciones básicas de entrada/salida son printf que permite escribir en la salida estándar (por ejemplo, monitor) proporcionando un formato específico para los datos. Scanf nos permite leer desde la entrada estándar en formato específico, permite reconocer los tipos de datos ingresados. Por lo que podríamos resumir que las instrucciones de entrada consisten en asignar una o más variables o valores, externos obtenidos desde la entrada estándar mientras las de salida muestran valores en el exterior obtenidos del resultado de una lista de información y valores que se presentan en una salida estándar donde pueden ser visualizados

3. Ciclo máquina. Cuando se ejecuta una instrucción el procesador realiza una serie de tareas llamadas Ciclos de Maquina, estas involucran los componentes internos del CPU y ocasionalmente a la memoria y/o puertos E/S, son coordinados con las señales de interfase generadas en una secuencia ordenada por la unidad de control. Algunos ciclos de maquina fundamentales incluyen: Búsqueda de código de operación de instrucción, ciclo de escritura y lectura de datos y en puertos E/S, petición y concesión de buses, de interrupciones enmascarables y no enmascarables, salida de instrucción HALT. Cada ciclo se realiza en sincronía con el reloj maestro cuya entrada es CLK, este periodo es la referencia básica de duración de un ciclo de máquina. Las instrucciones se componen de ciclos de máquinas, cada primer byte de cada instrucción es un byte de código de operación, por lo que se realiza por lo menos un ciclo en la ejecución de cualquier instrucción. Comienza extrayendo la memoria la siguiente instrucción y la lleva al registro correspondiente. Cambia el contador del programa de forma que señale la siguiente instrucción. Determina el tipo de instrucción que extrajo. Verifica si dicha instrucción requiere datos de la memoria y de ser así, determina su ubicación. Extrae los datos y los carga en los registros internos del CPU Ejecuta la instrucción Almacena los resultados. Finalmente repite desde el punto uno para la siguiente instrucción.

4. Mapeo de memoria. En este proceso se pueden conectar varios dispositivos al procesador, se trata de asegurar una localidad o bloque de memoria para cada dispositivo, esto se logra con la combinación de líneas de control, selección y dirección. Ya que la mayoría de los dispositivos hacen uso de la lógica negativa para su habilitación una de las técnicas básica para la codificación es a través de compuertas NAND, que generan una salida bajo (0) siempre que todas las entradas estén en alto (1). Esta señal en bajo habilita el dispositivo en la dirección que se forma por la combinación de señales de entrada. Las entradas de selección del decodificador pueden ampliar o reducir el tamaño de bloques mapeados. Dentro del CPU se vincula con memoria y dispositivos E/S a través de 3 buses: Bus de direcciones: formado por 16 líneas y permite seleccionar 64k direcciones. Bus de datos: formado por 8 líneas bidireccionales y permite intercambiar información. Bus de control: formado por varias líneas independientes y sirve para enviar y recibir señales de control y estado. Se llama espacio de direcciones al conjunto de todas las posibles direcciones a las que puede acceder el CPU, no necesariamente requiere usar la totalidad del espacio disponible. Los mapas muestran las partes del espacio de direcciones a las que se conecta la memoria física. 5. Programación de dispositivos periféricos de entrada/salida. La operación de entrada y salida entre el módulo y el procesador un programa que controla la operación es ejecutado, a este programa se le conoce como Controlador (driver) que es con quien el sistema operativo trata y no con el dispositivo en sí. Generalmente es por un bus sencillo por donde el controlador se comunica con el CPU, este lee el bloque desde el driver bit por bit en forma serial hasta que el bloque entero este dentro del buffer interno. Primero se verifica que no exista algún error, se genera la interrupción y el sistema operativo comienza la ejecución; lee el bloque de manera iterativa y lo almacena en la memoria. Para garantizar el correcto funcionamiento del dispositivo, el software de E/S se puede estructurar en cuatro etapas: • •

Manejadores de interrupciones (Interrupt Handlers) Manejadores de dispositivos (Device Driver)

• •

Software E/S independiente (Device Independient I/O Software) Software E/S nivel usuario (User Level Software)

Conclusión:

Determinamos que es muy importante la E/S en el desarrollo e implementación de sistemas en el entorno laborar facilitando con esto funciones en los dispositivos. Bibliografía:

N/A. (N/A). ¿Que son los dispositivos periféricos? 11/12/2017, de galeon Sitio web: http://dispositivosperif.galeon.com/ Amilcar Meneses . (03/10/2002). Las instrucciones de Entrada y Salida. 11/12/2017, de cinvestav Sitio web: http://computacion.cs.cinvestav.mx/~ameneses/pub/tesis/ltesis/node11.html Michelle Torres . (02/07/2012). Un ciclo máquina. 11/12/2017, de michelletorres Sitio web: http://michelletorres.mx/un-ciclo-maquina/ Virgilio Reyes. (21/04/2015). Mapeo de Memoria. 11/12/2017, de Youtube Sitio web: http://www.youtube.com/watch?v=y10XU1iF1vo