Conexão com elementos de apoio – barramento de endereços,

Você já estudou que a comunicação dos componentes internos e externos de um computador é feita por meio do princípio entrada – processamento – saída, ou seja, primeiramente um dado é inserido (através do teclado ou apontando uma opção), e então o computador o interpreta e devolve o resultado esperado.

Mas, para isso acontecer, existe uma interface de comunicação por onde esses dados trafegam, desde sua entrada até sua saída. Ela é responsável por esse pro- cesso. Na verdade, sem essa parte importante dos elementos de apoio ao proces- sador, o computador não seria capaz de executar tais processamentos. Em outras palavras, os barramentos de endereços, dados e controle são os responsáveis por essas conexões, assim como existe conexão entre memórias e processador.

Thiago Rocha (2012) Processador Memória Cache Memória Principal Endereço sub-sistema de memória Dados Controle Memória

Principal Interfacede E/S Interfacede E/S

sub-sistema de E/S

Disco Video Rede

Figura 20 − Arquitetura de um computador e os elementos de apoio – I/O

O processador realiza todos os seus processos de leitura de dados através das interfaces de entrada e saída, obtendo os dados que estão conectados aos dispo- sitivos periféricos e conectados à interface. Já em um processo de escrita, ele en- via para a interface uma informação que trafegará até os dispositivos periféricos, ou então códigos de comandos que iniciam uma operação de entrada e saída.

Uma das funções da interface é deixar bem claro para o processador todos os dados de operação e de controle de todos os dispositivos periféricos − assim, sua estrutura genérica visada pelo processador controla os registradores, que por sua vez controlam alguns tipos de periféricos acoplados à interface. Também em sua estrutura está presente pelo menos um registrador de dados, de controle e de estado, onde o acesso é feito pelo processador através de endereços de E/S diferentes (HENNESSY; PATTERSON, 2003).

Existem, também, vários tipos de barramentos, que são conjuntos de linhas que permitem a comunicação e a integração entre os dispositivos. Por exemplo, a CPU, memória e outros periféricos. São caminhos por onde trafegam sinais elétri- cos, levando informações e conectando esses dispositivos.

Quando falamos em barramentos, podemos citar vários exemplos pelos quais eles são responsáveis: a comunicação de dispositivos auxiliares, como placas gráficas, de rede, som, mouse, teclados, modem (periféricos), além das conexões, como AGP, AMR, EISA, ISA, PCI, USB, PS/2, entre outras.

SAIBA

MAIS

Você pode aprofundar seu conhecimento sobre barramentos no capítulo 8, item 8.4, do livro “Organização e projeto de computadores”, de David Patterson (Rio de Janeiro: Editora Campus, 2005).

VANTAGENS E DESVANTAGENS

O barramento é o link de comunicação compartilhado que utiliza um conjun- to de fios para conectar diversos dispositivos. O uso de barramentos proporcio- na duas principais vantagens: versatilidade e baixo custo. Isso porque tem um único esquema de conexão definido, onde novos dispositivos podem ser facil- mente acrescentados, e os periféricos podem ainda ser movidos entre os siste- mas computacionais que utilizam o mesmo tipo de barramento. Além disso, os barramentos são eficazes porque um único conjunto de fios é compartilhado de várias maneiras.

A principal desvantagem de um barramento é que ele cria um gargalo de co-

municação, porque pode limitar a vazão máxima de E/S. Quando a E/S tiver de

passar por um único barramento, a largura de banda desse barramento limita a vazão máxima da E/S. O principal desafio é projetar um sistema de barramento capaz de atender às demandas do processador e também de conectar grandes quantidades de dispositivos de E/S à máquina (HENNESSY; PATTERSON, 2003).

Um dos motivos para o projeto de barramento ser tão difícil é que a veloci- dade máxima do barramento é limitada principalmente pelos fatores físicos: a extensão do barramento e o número de dispositivos. Esses limites físicos nos

impedem de executar o barramento arbitrariamente rápido. Além disso, há a necessidade de dar suporte a uma gama de dispositivos com latências e taxas de transferência de dados muito variáveis, o que torna o projeto do barramen- to desafiador. É difícil trabalhar com muitos fios paralelos em alta velocidade, devido a variações de clock e reflexão; dessa forma, o setor está em transição, passando de barramentos paralelos compartilhados para interconexões seriais ponto a ponto de alta velocidade.

ENTENDENDO A UTILIZAÇÃO DOS BARRAMENTOS: DADOS, CONTROLE

E ENDEREÇOS

registrador de dados – é responsável pelas transferências de dados entre

o processador e o dispositivo periférico. Nas operações de saída, ele escreve um dado no registrador e a interface se encarrega de enviá-lo para o periférico, po- dendo também a interface receber um dado do periférico e armazenar no regis- trador de dados. Nos dois casos o processador executa então um acesso de leitura à interface e obtém o dado depositado no registrador.

registrador de controle – neste caso, o processador usa o registrador de con-

trole para enviar comandos à interface sob a forma de código. Assim a interface interpreta o código do comando e executa a operação solicitada, que pode ser uma operação interna à interface ou sobre o periférico a ela conectado.

registrador de endereços – este, por sua vez, indica os dados que o proces-

sador deve retirar ou enviar. Tipicamente, este registrador possui bits para indicar o término de uma operação e para indicar condições de erro que eventualmente possam acontecer durante a operação. Esta parte específica interage diretamente com o periférico, e por isso ela difere bastante entre os diferentes tipos de interface.

Parte Genérica Parte Específica Reg. Estado Reg. Controle Reg. Dados Endereço Dados Dados Sinais de Controle Controle Karina Silveira (2012)

Figura 21 − Organização típica de uma interface de E/S

No entanto, apesar das diferenças, a parte específica na maioria das interfaces possui dois conjuntos de sinais. Um deles é a própria via através da qual são trans- feridos os dados entre a interface e o periférico. O outro conjunto é formado pelos sinais usados no controle do periférico (STALLINGS, 2003).