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12-38 Hardware Totalprocessador muito ocupado quando são transferidos muitos dados emseqüência.Figura 12.30E/S programada e E/S por DMA.Na E/S por DMA, um circuito especial chamado controlador de DMA tomao controle do barramento do processador e realiza a transferência, gastandoo mínimo tempo possível. A transferência de um dado através de DMA duraum único ciclo, sem monopolizar o barramento. Enquanto na E/Sprogramada o processador pode ficar ocupado entre um dado e outro,testando se o próximo dado já pode ser transferido, na E/S por DMA oprocessador pode executar outras tarefas enquanto o controlador de DMA seencarrega da transferência. O controlador de DMA pode tomar o controledo barramento do sistema graças a dois sinais existentes nos processadores:HOLD e HLDA (Hold Acknowledge). Quando a interface tem um dadopronto para entregar, envia um comando para o controlador de DMA(DMA Request), que por sua vez ativará o sinal HOLD do processador. Oprocessador termina a execução do ciclo em andamento e entra em tristate,“congelando” sua atividade, e envia para o controlador de DMA o sinal deHLDA, reconhecendo o estado de HOLD. A partir daí o controlador deDMA, que antes estava em tristate, passa a gerar os sinais de endereço,dados e controle, passando a ser o “mestre” do barramento. O controladorde DMA envia para a interface, um sinal de DMAACK (DMAAcknowledge, ou reconhecimento de DMA). A interface pode entãoentregar o dado para o barramento e enviando para a memória (nasoperações de entrada), ou então obter o dado da memória (nas operações desaída).Quanto mais lento é um periférico, mais adequada é a transferência por E/Sprogramada, e quanto mais rápido, mais adequada é a transferência por
Capítulo 12 – Barramentos da placa de CPU 12-39DMA. Vejamos alguns exemplo, considerando o uso de um barramentoexterno de 100 MHz para o processador. Supondo que as memórias operemcom temporização 2-1-1-1, teríamos cerca de 80 milhões de transferências de64 bits por segundo. Considere alguns tipos de interface e o “tempo” entretransferências consecutivas:InterfaceTaxa detransferênciaIntervalo entretransferências, medidoem acessos à memóriaTeclado 30 caracteres/s 2.600.000Modem, 56k bps 5 kB/s 16.000Placa de som 176 kB/s 1.800Disquetes 45 kB/s 1.700Paralela padrão 150 kB/s 533Rede, 10 Mbits/s 1,25 MB/s 256USB 1.1 1,5 MB/s 200Paralela EPP/ECP 2 MB/s 40Rede. 100 Mbits/s 12,5 MB/s 25IDE, PIO Mode 4 16,6 MB/s 19IDE, ATA-33 33,3 MB/s 9Firewire 50 MB/s 6USB 2.0 60 MB/s 5IDE, ATA-66 66,6 MB/s 5IDE, ATA-100 100 MB/s 3Veja por exemplo o caso do teclado, que fornece uma taxa máxima de 30caracteres por segundo (quando usamos o REPEAT). Entre a chegada dedois caracteres consecutivos, transcorrem cerca de 2,6 milhões de ciclos. Nãoteria sentido o processador ficar monopolizado entre a chegada de doiscaracteres consecutivos, testando milhares de vezes se o próximo caracter jáchegou. Para isso são usadas interrupções. O processador não testa sechegou o próximo caracter, ele continua executando outras tarefas, e ainterface de teclado gera uma interrupção quando uma tecla é pressionada.Para atender à interrupção o processador precisa salvar o seu contexto(armazenar o conteúdo de todos os registradores internos), atender àinterrupção e retornar ao processamento original, o que consome entre 50 e100 ciclos. Como o intervalo neste caso é de 2,6 milhões de ciclos, vale apena para o processador executar outras tarefas e ser interrompido quandochegar um caracter. Por isso podemos, por exemplo, tranqüilamente digitarum texto enquanto o processador de textos faz correção gramatical ou salvao arquivo automaticamente. Portanto a E/S programada com o uso deinterrupções é um método bem adequado para a operação do teclado.
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