Interrupções e interconexões
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O documento discute interrupções e interconexões em arquitetura de computadores. Explica que interrupções interrompem a execução normal do processador para lidar com eventos como E/S ou erros. Detalha os tipos de interrupções e como elas melhoram a eficiência. Também descreve estruturas de interconexão como barramentos que conectam componentes através de linhas de dados, endereço e controle.
Interrupções e interconexões
- 1. Arquitetura de Computadores Professor: Sérgio Vieira Email: sergiosvieira.fatene@gmail.com Data: 16-10-2012 Aula: Interrupções e Interconexões 1
- 2. Interrupções São responsáveis por interromper a sequência normal de execução de instruções do processador. 2
- 3. Interrupções (cont.) Classes de Interrupções • Software - gerada por alguma condição que ocorra como resultado da execução de um instrução (Ec: overflow, divisão por zero etc). • Relógio - gerado pelo relógio interno do processador. Permite que o sistema operacional execute certas funções em intervalos de tempos regulares. • E/S - gerada por um controlador de E/S para sinalizar a conclusão de uma operação ou erro. • Falha de Hardware 3
- 4. Interrupções (cont.) Funções Visa melhorar a eficiência de processamento. Como os dispositivos de E/S são muito mais lentos que o processador, ele deve esperar o término de certas operações o que é um despedício de tempo de processamento. A interrupção serve para que um dispositivo de E/S, por exemplo, monopolize o uso de processaodr. 4
- 5. Interrupções e o ciclo de instrução Com o uso do mecanismo de interrupções, o processador pode executar outras tarefas enquanto uma operação de E/S está em andamento. 5
- 6. Interruções e o ciclo de instrução (cont.) Ciclo do processamento com interrupção 6
- 7. Interruções e o ciclo de instrução (cont.) Do ponto de vista do programa de usuário, uma interrupção faz apenas isto: Interrompe o ciclo normal de execução de uma instrução, que depois prossegue normalmente, quando o processamento dessa interrupção é concluída. 7
- 8. Interruções e o ciclo de instrução (cont.) 8
- 9. Interruções e o ciclo de instrução (cont.) Se houver alguma interrupção pendente, o processador faz o seguinte: 1. Suspende a execução do programa atual e salva seu contexto (endereço da próxima instrução a ser executada e qualquer outro dado relevante para a atividade corrente do processador. 2. Armazena no PC o endereço de início da rotina apropriada de tratamento de interruções. 9
- 10. Interruções e o ciclo de instrução (cont.) Custo Adicional Devem ser executadas instruções adicionais no tratamento de interrupções para determiná-las e para executar ações adequadas. Elas permitem que o processador seja utilizado de maneira muito mais eficiente. 10
- 11. Estruturas de Interconexão Coleção de caminhos que conectam os vários módulos (processador, memória, E/S) Principais trocas de informações para cada tipo de módulo: 1. Memória: operações de leitura e escrita na memória. 2. E/S: operações de leitura e escrita nos dispositivos periféricos. Pode enviar sinais de interrupção para o processador. 3. Processador: lê dados e instruções, escreve dados após seu processamento e usa sinais de controle para controlar a operação do sistema todo. 11
- 12. Interconexão de Barramentos Um barramento é uma caminho de comunicação entre dois ou mais dispositivos. É um meio de comunicação compartilhado. Se dois dispositivos transmitirem sinais ao barramento ao mesmo tempo, esses sinais irão se sobrepor e e serão adulterados. Apenas um dispositivo pode transmitir sinais pelo barramento a cada instante. 12
- 13. Interconexão de Barramentos (cont.) Um barramento consiste em vários caminhos ou linhas de comunicação, cada qual capaz de transmitir sinais que representam um único dígito binário, 0 ou 1. As diversas linhas de barramento podem ser usadas em conjunto para trasmitir vários dígitos binários simultaneamente (em paralelo). É no barramento do sistema que os principais componentes do computador estão interconectados. 13
- 14. Estrutura de Barramentos Um barramento de sistema contém diversas linhas distintas (50-100) Cada linha possui uma função ou siognificado particular. Elas são classificadas em três grupos funcionais: 1. Linhas de Dados 2. Linhas de Endereço 3. Linhas de Controle Além disso, devem existir linhas para a distribuição de energia. 14
- 15. Estrutura de Barramentos (cont.) Linhas de Dados Fornecem um caminho para a transferência de dados entre os módulos do sistema. Barramento de Dados Tipicamente possui 8, 16 ou 32 linhas (largura de barramento de dados) A largura de barramento de dados define o desempenho global do sistema. 15
- 16. Estrutura de Barramentos (cont.) Linhas de Endereço São utilizados para designar a fonte ou o destino dos dados transferidos pelo barramento de dados. • Exemplo: Quando o processador deseja ler uma palavra (8, 16 ou 32 bits) da memória, ele coloca o endereço da palavra nas linhas de endereço. 16
- 17. Estrutura de Barramentos (cont.) Linhas de Controle São usadas para controlar o acesso e a utilização das linhas de dados e de endereço. São utilizados tanto para transmitir comandos quanto para transmitir informações entre os módulos do sistema. 17
- 18. Estrutura de Barramentos (cont.) Linhas de controle típicas Escrita na memória: Dados existentes na linha de dados do barramento são gravados na posição de memória especificada na linha de endereço. Leitura de memória: Escrita em porta de E/S Leitura de porta de E/S Confirmação (ACK) de transferência Confirma o envio ou o recebimento de dados Requisições de barramento 18
- 19. indica que um módulo do sistema necessita obter o controle do barramento Concessão de barramento indica a concessão de uso ao barramento a um módulo que fez uma requisição Requisição de interrupção Confirmação de requisição Relógio Utilizado para temporização de operações Inicialização (reset) inicializa todos os módulos do sistema 19