Prof. Zoltan Francisc BaruchDepartamentul de CalculatoareUniversitatea Tehnică din Cluj-Napoca

Obiectivul generalCunoașterea funcționării și a parametrilor de performanță ai unor interfețe de I/E și echipamente periferice

Obiective teoreticeCunoașterea metodelor de efectuare a transferurilor de I/ECunoașterea diferitelor magistrale de I/ECunoașterea principiului de funcționare a diferitelor tipuri de afișaje

02.10.2019 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01) 2

Cunoașterea adaptoarelor grafice și a unor interfețe digitale pentru monitoare

Cunoașterea principiului de înregistrare pe discurile optice și a unor tipuri de discuri

Obiective practiceImplementarea prin program a unor protocoale de comunicație cu controlerele de I/E ale echipamentelor periferice

Implementarea unor aplicații pentru controlul unor interfețe de I/E

02.10.2019 3Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Notare30% Laborator colocviu

70% Examen (parțial + final)

Nota minimă pentru fiecare activitate: 5

+1 punct: Sinteză (opțional)

Pagini webhttp://users.utcluj.ro/~baruch/ro/

Cursuri Sisteme de intrare/ieșire

02.10.2019 4Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

CursPrezența la cursuri este obligatorie

Număr maxim de absențe admise: 6

Examen finalCondiții de acceptare: prezența la cursuri și promovarea colocviului de laborator

Cu peste 6 absențe, studenții vor fi admiși la examen doar în sesiunile de restanțe

Schemele și diagramele trebuie explicate

02.10.2019 5Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Examen parțialSe va susține din primele patru capitole

Se poate susține o singură dată, în timpul semestrului

Promovarea examenului parțial este foarte importantă

Va fi recunoscut în sesiunea de iarnă și în sesiunea de restanțe din luna februarie

Punctajul minim pentru promovare: 40% din punctajul total

02.10.2019 6Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

LaboratorPrezența la toate lucrările este obligatorie

Condiția de acceptare: răspunsuri scrise la întrebările de la sfârșitul lucrării curente

Teste scrise la începutul lucrărilor; media minimă pentru acceptarea la colocviu: 5

Recuperări: maxim 4 lucrăriMax. 2 lucrări în timpul semestrului (fără plată)

Max. 2 lucrări la sfârșitul semestrului (cu plată)

02.10.2019 7Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Baruch, Z. F., Sisteme de intrare/ieșire ale calculatoarelor, Editura Cartea Albastră, Cluj-Napoca, 2000, ISBN 973-9443-39-7

802.10.2019 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Rosch, Winn L., Hardware Bible, SixthEdition, Que Publishing, 2003, ISBN 0-7897-2859-1

902.10.2019 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Mueller, Scott, Upgrading and Repairing PCs, 22nd Edition, Que Publishing, 2015, ISBN 0-13-405774-0

1002.10.2019 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

1. Introducere2. Metode pentru operații de I/E3. Magistrale4. Module de extensie pentru sisteme

înglobate5. Afișaje ale calculatoarelor6. Adaptoare grafice7. Discuri optice

02.10.2019 11Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Sisteme de I/E

Structura unui sistem de I/E

Module de I/E

02.10.2019 12Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Sistem de I/E (SIE): efectuează transferul informațiilor între memoria principală și mediul exterior al sistemului de calcul

Suporturile externe de informații

Alte sisteme de calcul

Performanța sistemului de calcul depinde de relația dintre:

Procesor și memorie

Procesor și echipamentele de I/E

02.10.2019 13Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Timpul de acces și rata de transfer a echipamentelor de I/E influențeazăperformanța globală a sistemului

Timpul de execuție al UCP – nu include timpul de așteptare pentru operații de I/E sau timpul în care se execută alte programe

Ignoră operațiile de I/E

Un indicator mai potrivit al performanței: timpul de răspuns

02.10.2019 14Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Ignorarea SIE conduce la scăderea performanței globale a sistemului

Exemplu: Presupunem că există o diferență de 10% între timpul de execuție al UCP și timpul de răspuns

Se crește viteza UCP de 10 ori, neglijând sistemul de I/E

Legea lui Amdahl: se obține o creștere a vitezei de numai 5 ori

02.10.2019 15Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Sisteme de I/E

Structura unui sistem de I/E

Module de I/E

02.10.2019 16Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Structura unui sistem de calcul și a unui sistem tipic de I/E

02.10.2019 Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01) 17

Echipamentele periferice nu se conecteazădirect la magistrală; motive:

Există o mare varietate de periferice, cu principii de funcționare diferite

Rata de transfer a perifericelor poate fi mult mai redusă decât cea a memoriei și a UCP

Perifericele utilizează formate diferite ale datelor și cuvinte de lungimi diferite față de UCP

02.10.2019 18Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Sisteme de I/E

Structura unui sistem de I/E

Module de I/E

02.10.2019 19Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Un modul de I/E (controler de I/E) efectuează:

Controlul echipamentelor externe

Transferul datelor între aceste echipamente și memoria principală și/sau registrele UCP

O interfață internă: cu UCP și memoria principală

O interfață externă: cu echipamentul periferic

02.10.2019 20Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Funcțiile și cerinţele principale ale unui modul de I/E:

Control și sincronizare

Comunicația cu UCP

Comunicația cu echipamentele externe

Memorarea datelor

Detecția erorilor

02.10.2019 21Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Control și sincronizareÎn orice perioadă de timp, UCP poate comunica cu unul sau mai multe echipamente externe

Resursele interne trebuie partajate între mai multe activități

Funcție pentru coordonarea fluxului de date între resursele interne și echipamentele externe

02.10.2019 22Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Comunicația cu UCP cuprinde:Decodificarea comenzilor

Comenzi semnale pe magistrala de control

Parametri pe magistrala de date

Transferul datelor între UCP și modulul de I/E pe magistrala de date

Raportarea stăriiUn modul de I/E poate fi ocupat cu execuția comenzii precedente semnal BUSY

Recunoașterea adreselor perifericelor02.10.2019 23Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Comunicația cu echipamentele externeSe realizează prin semnale de control, de stare și de date

Memorarea datelorPentru cele mai multe periferice, rata de transfer este redusă comparativ cu cea între memorie și UCP

Datele transferate de la memoria principalăsunt memorate de modulul de I/E și sunt transmise la periferic cu rata acestuia

02.10.2019 24Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Detecția erorilorErorile trebuie raportate către UCP

Defecte mecanice și electrice

Modificarea accidentală a datelor transmise de periferic la modulul de I/E

Coduri detectoare și corectoare de erori Bit de paritate

Coduri CRC (Cyclic Redundancy Check)

Coduri ECC (Error Correcting Code)

02.10.2019 25Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Pentru utilizatori, timpul de răspuns este un indicator de performanță mai potrivit decât timpul de execuție al UCP

Performanța SIE influențează în mod semnificativ performanța globală a sistemului de calcul

Echipamentele periferice se conectează la magistrala sistemului prin intermediul modulelor de I/E

02.10.2019 26Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

Sistem de intrare/ieșire

Timp de execuție al UCP

Timp de răspuns

Modul de I/E (controler de I/E)

Funcțiile unui modul de I/E

Coduri CRC, ECC

02.10.2019 27Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)

1. Care este deosebirea dintre timpul de execuție al UCP și timpul de răspuns?

2. Care sunt motivele pentru care perifericele nu se conectează direct la magistrala sistemului?

3. Care sunt funcțiile unui modul de I/E?

02.10.2019 28Sisteme de intrare/ieșire și echipamente periferice (01)