Dispositivos De Entrada E Saída

Dispositivos de Entrada e Saída

Os dispositivos de entrada e saída tem como funções básicas a comunicação do usuário com o computador, a comunicação do computador com o meio ambiente (dispositivos externos a serem monitorados ou controlados) e armazenamento (gravação) de dados.

As características que regem a comunicação de cada um dos dispositivos de E/S (entrada e saída) com o núcleo do computador (composto de UCP e memória principal) são muito diferentes entre si. Cada dispositivo de E/S se comunica com o núcleo de forma diversa do outro.

Entre outras diferenças, os dispositivos de entrada e saída são muito mais lentos que o computador, característica essa que impõe restrições à comunicação, de vez que o computador precisaria esperar muito tempo pela resposta do dispositivo.

Outra diferença fundamental diz respeito às características das ligações dos sinais dos dispositivos. Os primeiros computadores, especialmente os de pequeno porte, eram muito lentos e os problemas de diferença de velocidade eram resolvidos sem dificuldade e não representavam problema importante. Dessa forma, a ligação dos dispositivos de E/S era feita através de circuitos simples (as interfaces) que apenas resolviam os aspectos de compatibilização de sinais elétricos entre os dispositivos de E/S e a UCP. Os aspectos relativos a diferenças de velocidade (especialmente tempo de acesso e throughput) eram resolvidas por programa (isto é, por software). Entre esses componentes, trafegam informações relativas a dados, endereços e controle.

Tipos de Dispositivos

Os dispositivos de ENTRADA são: teclado, mouses, scanners, leitoras óticas, leitoras de cartões magnéticos, câmeras de vídeo, microfones, sensores etc.

As funções desses dispositivos são: coletar informações e introduzir as informações na máquina, converter informações do homem para a máquina e vice-versa e recuperar informações dos dispositivos de armazenamento.

Os dispositivos de SAÍDA são: impressoras, monitores de vídeo, plotters etc.

As funções desses dispositivos são: exibir ou imprimir os resultados do processamento, controlar dispositivos externos.

A UCP não se comunica diretamente com cada dispositivo de E/S e sim com interfaces, de forma a compatibilizar as diferentes características.

O processo de comunicação é feito através de transferência de informações de controle, endereços e dados propriamente ditos. Este pode ser dividido nas etapas a seguir:

A UCP interroga o dispositivo, enviando o endereço do dispositivo e um sinal dizendo se quer mandar ou receber dados através da interface. O periférico, reconhecendo seu endereço, responde quando está pronto para receber (ou enviar) os dados. A UCP então transfere (ou recebe) os dados através da interface. O dispositivo responde confirmando que recebeu (ou transferiu) os dados ou que não recebeu os dados, neste caso solicitando retransmissão.

As interfaces de entrada e saída são conhecidas por diversos nomes, dependendo do fabricante: Interface de E/S = Adaptador de Periférico, Controladora de E/S, Processador de Periférico e Canal de E/S.

Por exemplo, os computadores de grande porte da IBM chamam de I/O channel.

A compatibilização de velocidades é feita geralmente por programa, usando memórias temporárias na interface chamadas buffers que armazenam as informações conforme vão chegando da UCP e as libera para o dispositivo à medida que este as pode receber.

Formas de Comunicação

De uma forma geral, a comunicação entre o núcleo do computador e os dispositivos de E/S poderia ser classificada em dois grupos: comunicação paralela ou serial.

Comunicação em Paralelo

Na comunicação em paralelo, grupos de bits são transferidos simultaneamente (em geral, byte a byte) através de diversas linhas condutoras dos sinais. Desta forma, como vários bits são transmitidos simultaneamente a cada ciclo, a taxa de transferência de dados (throughput) é alta.

No entanto, o processo de transferência em paralelo envolve um controle sofisticado e é razoavelmente complexo, o que o torna mais caro.

Um dos problemas importantes diz respeito à propagação dos sinais no meio físico, isto é, no cabo de conexão entre o dispositivo e a interface. Essa propagação deve se fazer de modo que os sinais (os bits) correspondentes a cada byte cheguem simultaneamente à extremidade oposta do cabo, onde então serão re-agrupados em bytes.

Como os condutores que compõem o cabo usualmente terão pequenas diferenças físicas, a velocidade de propagação dos sinais digitais nos condutores poderá ser ligeiramente diferente nos diversos fios. Dependendo do comprimento do cabo, pode ocorrer que um determinado fio conduza sinais mais rápido (ou mais lento) que os demais fios e que desta forma um determinado bit x em cada byte se propague mais rápido e chegue à extremidade do cabo antes que os outros n-1 bits do byte.

Em decorrência desse problema, há limites para o comprimento do cabo que interliga um dispositivo ao computador, quando se usa o modo paralelo. As restrições citadas contribuem para que a utilização da comunicação em paralelo se limite à aplicações que demandem altas taxas de trasferência, normalmente associadas a dispositivos mais velozes tais como unidades de disco, ou que demandem altas taxas de transferência, como CD-ROM, DVD, ou mesmo impressoras, e que se situem muito próximo do núcleo do computador.