Input/Output

Apa itu input output(I/O)??

Input       : Bahagian komputer yang menerima maklumat / data.

Output   : Bahagian komputer yang menyediakan hasil maklumat / data kepada pengguna yang menggunakan komputer.

Terdapat tiga teknik prinsipal Input Output (I / O) : 

1. Programmed I/O, di mana I / O berlaku di bawah kawalan langsung dan program berterusan meminta operasi I / O

2. Interrupt - driven I/O,  di mana isu-isu program I / O command dan kemudian terus melaksanakan, sehingga ia diganggu oleh perkakasan I / O untuk isyarat akhir operasi I / O  

3. Direct memory access (DMA), di mana processor   / O khusus mengambil alih kawalan operasi I / O untuk menggerakkan blok data yang besar.

 
Peranti dan Sistem Bas 

a) Terdapat pelbagai peralatan masing-masing dengan pelbagai kaedah operasi 

    • tidak praktikal untuk processor menampung semua 

b) Kadar pemindahan data sering perlahan daripada processor dan / atau  memori

    • tidak praktikal untuk menggunakan kelajuan tinggi sistem bas untuk berkomunikasi secara langsung

c) Kadar data pemindahan mungkin lebih cepat daripada processor dan / atau memori 

    • ketidakpadanan ini boleh membawa kepada ketidakcekapan jika tidak diuruskan 

d) Peranti sering menggunakan format data yang berbeza dan perkataan panjang 

Tujuan Modul I / O 

1. Interface kepada processor dan memori melalui sistem bas atau suis kawalan 

2. Interface  untuk satu atau lebih peranti persisian

External Devices 

External device categories

1.  Human readable : berkomunikasi dengan pengguna komputer - CRT 

2.  Machine readable : berkomunikasi dengan peralatan - Pemacu cakera atau pemacu pita 

3.  Communication : berkomunikasi dengan peranti jauh - mungkin manusia boleh dibaca atau mesin yang boleh dibaca.

External Devices - I / O Modul 

• Control signals : menentukan fungsi yang akan boleh dilakukan. 

• Data : set bit dihantar diterima. 

• Status signals: menunjukkan keadaan peranti. 

• Control logic: mengawal operasi peranti. 

• Transduser: menukarkan data dari elektrik kepada bentuk tenaga yang lain. 

• Buffer: sementara memegang data yang dipindahkan.

Keyboard / Monitor 

• Kebanyakan cara interaksi komputer / pengguna. 

• Keyboard menyediakan input yang dihantar ke komputer. 

• Memantau memaparkan data yang disediakan oleh komputer. 

• Watak adalah unit asas pertukaran. 

• Setiap watak dikaitkan dengan kod 7 atau 8 bit.

Disk Drive

• Mengandungi elektronik untuk bertukar-tukar data, kawalan, dan isyarat status dengan modul I / O. 

• Mengandungi elektronik untuk mengawal cakera membaca / menulis mekanisme. 

• Fixed-head disk  - transduser ditukar antara corak magnet pada permukaan cakera dan bit dalam buffer. 

• Moving-head disk  - mesti bergerak lengan cakera pesat di seluruh permukaan.

I / O Modul

Fungsi modul

• Kawalan dan masa. 

• Processor komunikasi. 

• Alat komunikasi. 

• Data buffering. 

• Ralat pengesanan. 

I / O langkah-langkah kawalan

• Processor cek I / O modul untuk status peranti luaran. 

• I / O modul mengembalikan status. 

• Jika peranti bersedia, processor memberikan arahan modul I / O untuk meminta pemindahan data. 

• I / O modul mendapat satu unit data dari peranti. 

• Data yang dipindahkan dari modul I / O kepada pemproses.

Processor communication

• Command decoding : I / O modul menerima arahan daripada pemproses yang dihantar sebagai isyarat di dalam bas kawalan. 

• Data : data yang ditukar antara pemproses dan I / O modul atas bas data. 

• Status laporan: isyarat status biasa SIBUK dan BERSEDIA digunakan kerana peralatan lambat. 

• Address recognition : I / O modul mesti mengiktiraf alamat unik bagi setiap peranti bahawa ia mengawal. 

I/O module communication

• Alat komunikasi : arahan, maklumat status, dan data. 

• Data buffering : data datang dari memori utama di pecah pesat dan mesti buffered oleh modul I / O dan kemudian dihantar ke peranti pada kadar peranti. 

• Pengesanan Ralat : bertanggungjawab untuk melaporkan kesilapan pemproses

Block Diagram of an I/O Module

• Modul menghubungkan ke komputer melalui satu set garis isyarat sistem bas. 

• Data yang dipindahkan ke dan dari modul buffered dengan daftar data. 

• Status disediakan melalui daftar status - juga boleh bertindak sebagai daftar kawalan. 

• Modul logik berinteraksi dengan processor melalui satu set garis isyarat kawalan. 

• Pemproses menggunakan garis isyarat kawalan untuk mengeluarkan arahan kepada modul I / O. 

• Modul mesti mengiktiraf dan menjana alamat untuk peranti ia mengawal. 

• Modul mengandungi logik untuk muka peranti kepada peranti ia mengawal. 

• Fungsi modul I / O membenarkan processor  untuk melihat peranti adalah cara mudah berfikiran. 

• Modul I / O  boleh menyembunyikan butiran peranti dari processor  supaya fungsi processor  sahaja di segi mudah membaca dan menulis operasi - masa, format, dll ... 

• Modul I / O  boleh meninggalkan banyak kerja mengawal peranti dilihat kepada processor -  memundurkan pita, dll ... 

I / O saluran atau pemproses I / O. 

• Modul I / O yang mengambil kebanyakan beban pemprosesan terperinci. 

• Digunakan pada komputer kerangka utama.

I/O controller of device controller.

• Primitive I / O modul yang memerlukan kawalan terperinci. 

• Digunakan pada mikrokomputer. 

posted by : Nor Sazilah Binti Muhammad

3 technique input output:

  1.     Programmed I/O  

  2.     Interrupt driven I/O

  3.     Direct Memory Access (DMA)

  1.   Programmed I/O

Overview of Programmed I/O

• Processor executes an I/O instruction by issuing command to appropriate I/O

module

• I/O module performs the requested action and then sets the appropriate bits in

the I/O status register – I/O module takes not further action to alert the

processor – it does not interrupt the processor

• The processor periodically checks the status of the I/O module until it

determines that the operation is complete

I/O Commands

The processor issues an address, specifying I/O module and device, and an I/O

command. The commands are:

• Control: activate a peripheral and tell it what to do

• Test: test various status conditions associated with an I/O module and its

peripherals

• Read: causes the I/O module to obtain an item of data from the peripheral and

place it into an internal register

• Write: causes the I/O module to take a unit of data from the data bus and

transmit it to the peripheral

I/O Mapping

1) Memory mapped I/O

    •Devices and memory share an address space

    •I/O looks just like memory read/write

    •No special commands for I/O

    •Large selection of memory access commands available

2) Isolated I/O

·         •Separate address spaces

         •Need I/O or memory select lines

         •Special commands for I/O

         •Limited set

  2.  Interrupt Driven I/O

 • Mengatasi processor perlu menunggu jangka masa yang lama untuk I / O modul 

 • Processor tidak perlu memeriksa berulang kali untuk I / O modul 

 • status modul interrupt I / O apabila siap

 

   I/O module view point.

• I/O module receives a READ command form the processor.

• I/O module reads data from desired peripheral into data register.

• I/O module interrupts the processor.

• I/O module waits until data is requested by the processor.

• I/O module places data on the data bus when requested.

                                                         posted by  : Zarifah Binti Hashim

Processor view point

• The processor issues a READ command

• The processor performs some other useful work

• The processor checks for interrupts at the end of the instruction cycle

• The processor saves the current context when interrupted by the I/O module

• The processor read the data from the I/O module and stores it in memory

• The processor the restores the saved context and resumes execution

Design Issues

• How does the processor determine which device issued the interrupt

• How are multiple interrupts dealt with

Device identification

a) Multiple interrupt lines – each line may have multiple I/O modules

b) Software poll – poll each I/O module

    • Separate command line – TESTI/O

    • Processor read status register of I/O module

    • Time consuming

c) Daisy chain

   •Hardware poll

   •Common interrupt request line

   •Processor sends interrupt acknowledge

   •Requesting I/O module places a word of data on the data lines – “vector”

     that uniquely identifies the I/O module – vectored interrupt

d) Bus arbitration

    • I/O module first gains control of the bus

    • I/O module sends interrupt request

    • The processor acknowledges the interrupt request

    • I/O module places its vector of the data lines

Multiple interrupts

• The techniques above not only identify the requesting I/O module but provide

methods of assigning priorities.

• Multiple lines – processor picks line with highest priority.

• Software polling – polling order determines priority.

• Daisy chain – daisy chain order of the modules determines priority.

• Bus arbitration – arbitration scheme determines priority.

3.  Direct Memory Access

- Direct Memory Access is system that can control the memory system without using the CPU.

DMA Module Diagram

Drawback of Programmed and Interrupt-Driven I/O

• I/O transfer rate limited to speed that processor can test and service devices.

• Processor tied up managing I/O transfers.

DMA connection to the general bus

DMA input/output

DMA Function

• DMA module on system bus used to mimic the processor.

• DMA module only uses system bus when processor does not need it.

• DMA module may temporarily force processor to suspend operations – cycle

stealing.

DMA Operation

a) The processor issues a command to DMA module :

     • Read or write.

     • I/O device address using data lines.

     • Starting memory address using data lines – stored in address register.

     • Number of words to be transferred using data lines – stored in data register.

b) The processor then continues with other work.

c) DMA module transfers the entire block of data
– one word at a time
– directly to or from memory without going through the processor.

d)  DMA module sends an interrupt to the processor when complete.

posted by  : Nur Azimah Binti Daud (B031210187)