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COURS D’ARCHITECTURE 2 Classes Préparatoires intégrées Ecole Supérieure d’Infor

COURS D’ARCHITECTURE 2 Classes Préparatoires intégrées Ecole Supérieure d’Informatique 1 Chapitre 6 Organes liés à une Entrée / Sortie 2 Introduction Définition : une opération d’Entrée/sortie (E/S) est un échange d’informations entre le calculateur et l’extérieur. Définition : une opération d’Entrée/sortie (E/S) est un échange d’informations entre le calculateur et l’extérieur. • Transfert d'informations UC-Mémoire Secondaire; • Lecture à partir d'un périphérique d'entrée; • Affichage, visualisation ou impression d'informations sur un périphérique de sortie. 3 Introduction Organes liés à une Entrée/Sortie: Organes liés à une Entrée/Sortie: 4 Le Périphérique Définition : c’est un organe chargé de la communication avec l’utilisateur; il comporte souvent des mécanismes électromécaniques ce qui explique sa vitesse relativement lente. 5 Le Périphérique Types de périphériques : Types de périphériques : Entrée Entrée Clavier Clavier Souris Souris … … Sortie Sortie Ecran Ecran Imprimante Imprimante … … Stockage Stockage Disque dur Disque dur DVD DVD … … Périphérique s spéciaux Périphérique s spéciaux Capteurs Capteurs Actionneurs Actionneurs … … 6 Le Périphérique Types de périphériques: Types de périphériques: 7 Le Périphérique Composantes d’un périphérique: Composantes d’un périphérique: • Déplacement papier, moteur rotation du disque… • Déplacement papier, moteur rotation du disque… L'organe de gestion du support L'organe de gestion du support • tête d'impression (imprimante); tête de lecture/écriture (disque)… • tête d'impression (imprimante); tête de lecture/écriture (disque)… Le mécanisme de lecture et/ou d'écriture Le mécanisme de lecture et/ou d'écriture • Conversion de formats d’informations. • Conversion de formats d’informations. Le transducteur Le transducteur • registres contenant l'information pendant le transfert. • registres contenant l'information pendant le transfert. Les buffers Les buffers 8 Le périphérique Critère de classification des périphériques : L’information échangée Type caractère (clavier, imprimante) Type bloc de caractères (mémoires de masses ) Mode de transmission de caractère Mode série (bit par bit) Une ligne de donnée utilisée Mode parallèle (8 bits simultanément) 8 lignes de donnée utilisées 9 Le BUS Définition Un BUS est composé d’un ensemble de fils conducteurs ou lignes permettant l’échange de signaux entre les différents organes de la machine. Types de lignes d’un BUS 10 U.C Périphérique Lignes d’adresses Lignes données Lignes contrôles Le BUS Types de liaison : Liaison simplex (bus de donnée unidirectionnel) Liaison duplex (bus bidirectionnel actif dans les deux sens) Liaison semi-duplex (bus bidirectionnel actif dans un seul sens) Deux modes de transmission de données : Mode synchrone : transmission Emetteur-Récepteur rythmée par une horloge. Mode asynchrone : l’Emetteur avertit le Récepteur à chaque qu’il veut transférer de l’information . 11 Le Contrôleur Définition : Le contrôleur de périphérique sert à piloter un périphérique en fonction des ordres reçus de l’unité centrale ou des ordres du panneau de commande lorsque le périphérique est utilisé en mode local. A noter que certains contrôleurs peuvent être reliés à plusieurs périphériques identiques (ex : disques magnétiques). 12 Le contrôleur Interfaces d’un contrôleur: Interfaces d’un contrôleur: Interface UC Interface UC Unité de Contrôle Unité de Contrôle Interface périphérique Interface périphérique Bus d’adresses Lignes d’Etat Bus d’adresses Lignes d’Etat 13 Le contrôleur Architecture d’un contrôleur: Architecture d’un contrôleur: • Registre de Commande • Registre de Commande RC RC • Registre de Données • Registre de Données RD RD • Registre d’Etat • Registre d’Etat RE RE • Registre Numéro de Périphérique • Registre Numéro de Périphérique RNP RNP • Registre Piste • Registre Piste RP RP • Registre Secteur… • Registre Secteur… RS RS Registres Spécifiques Registres Spécifiques 14 Types d’Entrées/ Sorties: Types d’Entrées/ Sorties: Entrée / Sortie non bloquante 15 Types d’Entrées/ Sorties: Types d’Entrées/ Sorties: Entrée / Sortie bloquante 16 Les modes d’Entrées/ Sorties: Les modes d’Entrées/ Sorties: Mode Programmé Mode Programmé Accès Direct Mémoire Accès Direct Mémoire 17 Le Mode programmé Définition: dans le mode programmé, les échanges d’informations entre la MC et les périphériques se font sous le contrôle de l’unité centrale. Définition: dans le mode programmé, les échanges d’informations entre la MC et les périphériques se font sous le contrôle de l’unité centrale. 18 Mode programmé Mode programmé Mode par test d’état Mode par interruption 19 L’Entrée/Sortie en mode programmé Lors d’une opération d’E/S, l’UC doit s’assurer de la présence de la donnée dans le registre approprié du CTRL (RD) avant d’effectuer le transfert (lecture ou écriture). Pour cela, l’UC dispose de deux possibilités : Soit tester la présence de la donnée dans le registre RD du CTRL à travers le registre d’état RE c’est le mode par test d’état. Soit être ‘avertie’ par un signal du CTRL de la disponibilité de la donnée dans RD c’est le mode par interruption. 20 Le Mode par test d’Etat Le Mode par test d’Etat 1- Lecture du registre d'état RE du contrôleur. 2- Si le périphérique n'est pas prêt, aller à 1. 3- Charger la commande de lecture dans le registre de commande RC du contrôleur. 4- Lecture du registre d'état RE du contrôleur. 5- Si le bit "registre de données plein" est à ‘0’ aller à 4. 6- Charger le registre de données RD du contrôleur dans un registre de l'UC. 7- Mise à jour du nombre de caractères lus et de l'adresse mémoire de rangement. 8- Si tous les caractères ont été lus, aller à 10. 9- Aller à 4. 10- Fin. 21 Le Mode par test d’état Inconvénients Inconvénients L’UC peut boucler plusieurs fois sur la lecture et le test du RE (actions 1,2) avant que le CTRL ne soit prêt. L’UC peut boucler plusieurs fois sur la lecture et le test du RE (actions 1,2) avant que le CTRL ne soit prêt. L’UC peut attendre longtemps avant que le caractère ne soit disponible dans RD (actions 4,5). L’UC peut attendre longtemps avant que le caractère ne soit disponible dans RD (actions 4,5). L’UC perd ainsi un temps considérable à lire le registre RE et à faire le test. L’UC perd ainsi un temps considérable à lire le registre RE et à faire le test. 22 Le Mode par interruption 23 Mode par interruption L’ inconvénient majeur du mode par interruption c’est le changement de contexte opéré par l’UC à chaque réception du signal du contrôleur. L’ inconvénient majeur du mode par interruption c’est le changement de contexte opéré par l’UC à chaque réception du signal du contrôleur. Contexte : ensembles d’informations nécessaires à l’exécution d’un programme (CO, registres, indicateurs). Contexte : ensembles d’informations nécessaires à l’exécution d’un programme (CO, registres, indicateurs). 24 Accès Direct Mémoire DMA (Direct Memory Access) Définition: dans ce mode, les échanges d’informations se font directement de la mémoire centrale vers les périphériques et inversement sans transiter par l’unité centrale. NB: Cet échange se fait sous la supervision du contrôleur DMAC qui assure en plus la gestion et contrôle du transfert MC Périphérique. Définition: dans ce mode, les échanges d’informations se font directement de la mémoire centrale vers les périphériques et inversement sans transiter par l’unité centrale. NB: Cet échange se fait sous la supervision du contrôleur DMAC qui assure en plus la gestion et contrôle du transfert MC Périphérique. 25 Accès Direct Mémoire Architecture d’un contrôleur DMA: Architecture d’un contrôleur DMA: • Registre de Commande • Registre de Commande RC RC • Registre de Données • Registre de Données RD RD • Registre d’Etat • Registre d’Etat RE RE • Registre Numéro de Périphérique • Registre Numéro de Périphérique RNP RNP • Registre Piste • Registre Piste RP RP • Registre Secteur… • Registre Secteur… RS RS Registres Spécifiques Registres Spécifiques • Registre Adresse mémoire • Registre Adresse mémoire RAM RAM • Registre Compte de Caractères • Registre Compte de Caractères RCC RCC • Logique de Contrôle • Logique de Contrôle LC LC 26 Accès Direct Mémoire Organisation interne d’un DMAC: Organisation interne d’un DMAC: 27 Accès Direct Mémoire • Chargement des différents registres • Chargement des différents registres Initialisation Initialisation • DRQ; HOLD; HLDA; Transfer.; DACK • DRQ; HOLD; HLDA; Transfer.; DACK Transfert effectif Transfert effectif • Nombre d’octets à transférer = 0 • Anomalie • HIO • Nombre d’octets à transférer = 0 • Anomalie • HIO Fin de l'entrée/sortie Fin de l'entrée/sortie Déroulement d’une Entrée/ Sortie : Déroulement d’une Entrée/ Sortie : 28 Accès Direct Mémoire Exemple de dialogue avec UC et Périphérique: Exemple de dialogue avec UC et Périphérique: 29 Accès Direct Mémoire Les modes de transfert : Transfert par vol de cycles (à l’amiable). Transfert par block (priorité au DMAC). Transfert transparent (priorité à l’UC). 30 Le processeur d’Entrée / Sortie Problème Problème 128 octets 128 octets 128 octets 128 octets MC Disque 1 Disque 2 ADR1 ADR2 Pi, Si Pj, Sj 128 octets 128 octets P’i, S’i P’i, S’i 31 Le processeur d’Entrée / Sortie Problème: Problème: • Lire 128 octets disque 1, Pi, Si vers ADR1 • Lire 128 octets disque 1, Pj, Sj vers ADR2 • Ecrire 128 octets de ADR1 vers disque 2, P’i, S’i • Ecrire 128 octets de ADR1 vers disque 2, P’j, S’j. 32 Le processeur d’Entrée / Sortie Définition : Définition : ●Exécute des programmes d’entrées/sorties: ●Programme formé de commandes d’entrées/sorties ou « commandes canal ». 33 Le uploads/Finance/ chap6-entreessorties.pdf