A Estrutura de conexão refere-se à interconexão das unidades funcionais de um computador por meio de uma organização específica. Existem diferentes possibilidades de interconexão. Vale destacar duas variantes, detalhadas a seguir.
Interconexão com barramento específico para conexão processador/memória
O primeiro deles possui um barramento específico de interconexão processador/memória, de modo que todo o tráfego de informações entre periféricos e memória deve necessariamente ser feito através do processador.
Interconexão através de uma única estrutura de barramento
A segunda configuração é mais simples que a anterior. Ele usa um único barramento, então sua estrutura é chamada de unibus. Todas as unidades se conectam a este barramento correspondentemente, cujo nome é barramento do sistema. Como em um determinado momento apenas uma única informação pode ser transmitida pelo barramento, apenas uma unidade (o processador) pode ter controle do barramento do sistema. A principal vantagem desta estrutura é o seu baixo custo e a flexibilidade para conectar periféricos.
O esquema unibus também tem a grande desvantagem de que, em qualquer transferência pelo barramento, o elemento mais lento é justamente aquele que impõe a velocidade de transmissão. Para reduzir os efeitos das diferenças de velocidade entre o processador e os periféricos, cada periférico contém um buffer que armazena informações durante a transferência. O processador pode carregar o buffer em alta velocidade, e o periférico pode executar sua tarefa específica em seu próprio ritmo, como gravar, imprimir, etc. as informações existentes no próprio buffer. Outros tipos de soluções para as diferenças entre velocidades são o uso de controladores de E/S (entrada/saída) e controladores de acesso direto à memória.
Sistemas de conexão
Introdução
Em geral
A Estrutura de conexão refere-se à interconexão das unidades funcionais de um computador por meio de uma organização específica. Existem diferentes possibilidades de interconexão. Vale destacar duas variantes, detalhadas a seguir.
Interconexão com barramento específico para conexão processador/memória
O primeiro deles possui um barramento específico de interconexão processador/memória, de modo que todo o tráfego de informações entre periféricos e memória deve necessariamente ser feito através do processador.
Interconexão através de uma única estrutura de barramento
A segunda configuração é mais simples que a anterior. Ele usa um único barramento, então sua estrutura é chamada de unibus. Todas as unidades se conectam a este barramento correspondentemente, cujo nome é barramento do sistema. Como em um determinado momento apenas uma única informação pode ser transmitida pelo barramento, apenas uma unidade (o processador) pode ter controle do barramento do sistema. A principal vantagem desta estrutura é o seu baixo custo e a flexibilidade para conectar periféricos.
O esquema unibus também tem a grande desvantagem de que, em qualquer transferência pelo barramento, o elemento mais lento é justamente aquele que impõe a velocidade de transmissão. Para reduzir os efeitos das diferenças de velocidade entre o processador e os periféricos, cada periférico contém um buffer que armazena informações durante a transferência. O processador pode carregar o buffer em alta velocidade, e o periférico pode executar sua tarefa específica em seu próprio ritmo, como gravar, imprimir, etc. as informações existentes no próprio buffer. Outros tipos de soluções para as diferenças entre velocidades são o uso de controladores de E/S (entrada/saída) e .
Um controlador de E/S é um processador, com um buffer grande, especializado em controlar operações de transferência de dados entre os periféricos conectados a ele e entre eles e o processador. Essas operações de controle são, em princípio, tarefa do processador, portanto os controladores de E/S a descarregam: o processador pode continuar trabalhando com a memória enquanto os periféricos concluem suas operações. Porém, é sempre o processador que inicializa e dá o controle ao controlador, programando-o. Assim que um controlador de E/S conclui a operação que lhe foi confiada pelo processador, ele envia um sinal de interrupção ao processador indicando que está pronto para realizar outra operação. Cada controlador de E/S monitora o desempenho de diferentes periféricos e sua conexão ao barramento do sistema é geralmente chamada de canal de E/S ou simplesmente canal. Na imagem você pode ver um exemplo de controladores de E/S:
Esta estrutura de barramento único tem a desvantagem de que uma ordem de transferência de dados entre periféricos em dois canais diferentes pode interferir na captura de uma instrução da memória principal por partes do processador. Para resolver este problema normalmente é utilizada uma estrutura com dois barramentos.
Os controladores de E/S evitam que o processador tenha que se adaptar entre operações de E/S individuais na velocidade e ritmo definidos pelo periférico "Periférico (computação)"), no entanto, o próprio processador ainda é responsável por essas operações. A maioria das operações de E/S são realizadas entre a memória e um periférico e vice-versa. A questão é que como o controle do barramento principal do sistema é realizado pelo processador e as instruções de I/O das linguagens de máquina realizam essas operações entre o periférico e um dos registradores do processador, o processador deve intervir em cada uma dessas operações.
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Um controlador de E/S é um processador, com um buffer grande, especializado em controlar operações de transferência de dados entre os periféricos conectados a ele e entre eles e o processador. Essas operações de controle são, em princípio, tarefa do processador, portanto os controladores de E/S a descarregam: o processador pode continuar trabalhando com a memória enquanto os periféricos concluem suas operações. Porém, é sempre o processador que inicializa e dá o controle ao controlador, programando-o. Assim que um controlador de E/S conclui a operação que lhe foi confiada pelo processador, ele envia um sinal de interrupção ao processador indicando que está pronto para realizar outra operação. Cada controlador de E/S monitora o desempenho de diferentes periféricos e sua conexão ao barramento do sistema é geralmente chamada de canal de E/S ou simplesmente canal. Na imagem você pode ver um exemplo de controladores de E/S:
Esta estrutura de barramento único tem a desvantagem de que uma ordem de transferência de dados entre periféricos em dois canais diferentes pode interferir na captura de uma instrução da memória principal por partes do processador. Para resolver este problema normalmente é utilizada uma estrutura com dois barramentos.
Os controladores de E/S evitam que o processador tenha que se adaptar entre operações de E/S individuais na velocidade e ritmo definidos pelo periférico "Periférico (computação)"), no entanto, o próprio processador ainda é responsável por essas operações. A maioria das operações de E/S são realizadas entre a memória e um periférico e vice-versa. A questão é que como o controle do barramento principal do sistema é realizado pelo processador e as instruções de I/O das linguagens de máquina realizam essas operações entre o periférico e um dos registradores do processador, o processador deve intervir em cada uma dessas operações.
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