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Procesador de entrada y salida

PROCESADOR (E/S)

En las entradas y salidas que se ejecutan desde el procesador entran tres conceptos que se deben conocer.

1. El DMA
2. Los Canales
3. Y las instrucciones

DMA

Con un incremento moderado de la lógica asociada con el periférico se puede lograr transferir un bloque de información a o desde la memoria principal sin la intervención directa de la UCP. Esto requiere que los periféricos o los controladores de E/S sean capaces de generar direcciones de memoria y transferir datos a o desde el bus del sistema. La UCP es todavía la responsable de iniciar la transferencia de cada bloque. A partir de este punto el controlador de E/S realiza toda la operación sin que la UCP tenga que ejecutar ningún otro programa. La UCP y el controlador de E/S interaccionan sólo cuando la UCP debe dar el control del bus del sistema al controlador de E/S, como respuesta a una petición de este último. Este tipo de capacidad es lo que se conoce como Acceso Directo a Memoria (DMA). 

CANALES 
El canal de E/S es una extensión del concepto de DMA. Un canal de E/S tiene la capacidad de ejecutar instrucciones de E/S, lo que da un control total sobre las operaciones de E/S. 
Las instrucciones de E/S se almacenan en la memoria principal y serán ejecutadas por un procesador de propósito específico en el mismo canal de E/S. 
Hay dos tipos comunes de canales de E/S, como se ilustra en la figura.

INSTRUCCIONES 
Las instrucciones que se ejecutan en los procesadores, varia mucho de uno a otro, incluso en los modelos variantes de cada uno de ellos, algunas instrucciones cambian, para mejorar (a veces para empeorar) el rendimiento, o se añaden nuevas instrucciones. 
Las instrucciones también se pueden clasificar por el tipo de operación que realiza, como por ejemplo. El control de cadenas de caracteres, el control de la memoria cache, Instrucciones aritméticas, instrucciones de transferencia de datos, instrucciones de comparación. 
En forma general las instrucciones del procesador, le permiten realizar tareas, esto ejecutándose a un tiempo una o varias de estas instrucciones, en algunos procesadores las instrucciones se dividan de acuerdo al área del procesador en la cual tuvieran acción. 

A continuación se presentan instrucciones de varios procesadores, algunos son ya viejas y no se usan en la actualidad, como se vera en algunos, que pertenecen a una misma familia, las instrucciones varían o se han añadido otras. 

Acceso directo a memoria

El acceso directo a memoria (DMA, del inglés direct memory access) permite a cierto tipo de componentes de una computadora acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la unidad central de procesamiento (CPU). Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones.

Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar un bloque de memoria de un dispositivo a otro. En lugar de que la CPU inicie la transferencia, la transferencia se lleva a cabo por el controlador DMA. Un ejemplo típico es mover un bloque de memoria desde una memoria externa a una interna más rápida. Tal operación no ocupa al procesador y, por ende, éste puede efectuar otras tareas. Las transferencias DMA son esenciales para aumentar el rendimiento de aplicaciones que requieran muchos recursos.

Entrada y salida Controladas por Programas e Interrupciones.

Por programas: es la forma más sencilla en realizar operaciones de entradas y salidas. Esto ocurre cuando el procesador y el dispositivo coinciden en el mismo tiempo definido; el procesador interactúa directamente con el dispositivo comprobando el estado o si tiene algún dato listo para así poder recibirlo.

Por interrupciones: en este caso el procesador espera un tiempo indefinido hasta que el modulo que es el encargado de proyectar la operación de entrada y salida este preparado para ejecutar la operación.

Gestión de Entrada y Salida

esto representa los intercambios de información desde el procesador o incluso al acceso directo de la memoria. Esta actividad de entrada y salida se realiza gracias a la relación que hay entre el sistema operativo con los diversos periféricos, así administrar y controlar  los estados y recursos que tienen cada uno de estos mediante los controladores de dispositivos.

        

Dispositivos de entrada: tienen la tarea de introducir información, órdenes, comandos e instrucciones para que la computadora lo procese con el sistema operativo.

Entre los más conocidos se encuentran:

El Teclado.

Es el principal dispositivo para introducir órdenes e información al sistema.

El Mouse.

Dispositivo fundamental que sirve para señalar  y accionar los diversos elementos de la pantalla del computador. 

El Escáner.

Este dispositivo nos permite convertir en formato digital los textos, fotografías e imágenes impresas.

Dispositivos de salida: son los que se encargan de procesar los resultados de salida  de los procesos de datos. Y mostrarlos al usuario.

Entre ellos tenemos:

El Monitor.

Es el principal dispositivos en procesar los datos y mostrárselos al usuario.

La Impresora.

Es el periférico encargado de hacer copias en papel de la información que nos muestra el computador.

Dispositivos de Bloques: Estos periféricos almacenan información en bloques de tamaño fijo, estos van desde 128 bytes hasta 1024 bytes.

Entren los  dispositivos de bloques se encuentran:

Unidad de lectora  de CD –ROM.

     Permite leer datos, los cuales se graban en el disco duro o pueden ser leídos para obtener información.

Disco Duro.

Proporcionan un acceso más rápido a los datos que los discos flexibles y pueden almacenar mucha más información.

Bufer

En informática, un búfer (del inglés, buffer) es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos de manera temporal, normalmente para un único uso (generalmente utilizan un sistema de cola FIFO); su principal uso es para evitar que el programa o recurso que los requiere, ya sea hardware o software, se quede sin datos durante una transferencia (entrada/salida) de datos irregular o por la velocidad del proceso.