Input/Output - I/O Interfaces

Perantaraan input-output (input-output interface) 

input-output interface adalah sekeping peralatan atau lokasi di mana maklumat boleh menjadi input dan output dari peranti seperti komputer.

Contoh input interface adalah:

        ·       Baris arahan, seperti DOS prompt. Anda secara manual masukkan arahan untuk mencapai keputusan anda yang anda mahu.

         ·       Keyboard adalah juga sebahagian daripada interface ini.

Contoh output interface adalah:

·       pencetak skrin atau

·       penceramah(speaker)

Nota

Apakah input / output dalam organisasi dan seni bina komputer?

·       input / output atau I / O adalah komunikasi antara sistem pemprosesan maklumat (seperti komputer) dan dunia luar, mungkin manusia atau satu lagi sistem pemprosesan maklumat. Input isyarat atau data yang diterima oleh sistem, dan output adalah isyarat atau data yang dihantar dari itu. Istilah ini juga boleh digunakan sebagai sebahagian daripada tindakan untuk "melaksanakan I / O" adalah untuk melaksanakan operasi input atau output. I / O peranti digunakan oleh seseorang (atau sistem yang lain) untuk berkomunikasi dengan komputer. Sebagai contoh, papan kekunci atau tetikus mungkin peranti input komputer, manakala monitor dan pencetak dianggap peranti output komputer. Peranti untuk komunikasi antara komputer, seperti modem dan kad rangkaian, biasanya berkhidmat untuk input dan output.

Apakah input/output peranti(devices)?

Peranti input dan output menyediakan satu cara untuk maklumat penyimpanan dan bagi orang-orang (persekitaran) berinteraksi dengan komputer.

·       Secondary memory: menyediakan jangka panjang penyimpanan sejumlah besar data dan program (disket, cakera keras, pita magnetik, CD-ROM).

·       Sensor dan penggerak(Sensors and actuators): digunakan untuk langsung interaksi dengan persekitaran.

·       Manusia muka(Sensors and actuators):

o   keyboard,

o   monitor,

o   tetikus,

o   pencetak.

        ·       Komunikasi peranti(Communication devices):

o   modem,

o   rangkaian pengawal.

Controller: mengawal peranti  I / O dan mengendalikan bas mengakses.

·       Cakera keras controller menerima, sebagai contoh, membaca permintaan dari ⇒ CPU memberikan arahan yang sepadan dengan peranti memerintahkan untuk melaksanakan permintaan itu, mengumpul data dan menganjurkan aliran bit masuk ke dalam unit kepada dihantar di dalam bas.

·       Controller harus berinteraksi dengan bas, mengikut protokol tertentu, untuk menghantar dan / atau menerima.

Bas digunakan

·       Oleh I / O pengawal untuk komunikasi ke / dari CPU atau memori

·       Oleh CPU untuk mendapatkan atau menyimpan arahan dan data dari / ke memori.

·       Konflik antara CPU dan I / O pengawal(controller)

 Dalam kes konflik peranti (cip) dipanggil pengadil bas (bus arbiter)

·       memutuskan mengenai akses.

·        Secara umum, peranti I / O diberi keutamaan daripada

·       CPU; biasanya peranti tidak boleh dihentikan ⇒ memaksa mereka menunggu lalu menyebabkan kehilangan data.

·       Apabila tiada I / O dalam progresnya , CPU mempunyai  semua kitaran bas untuk dirinya sendiri sebagai memori rujukan.

·        Apabila beberapa peranti I / O juga berjalan dan memerlukan bas, ia mendapat  ⇒ kitaran mencuri(cycle stealing)  melambatkan komputer

 Kepentingan untuk perantaraan komputer

·       aplikasi kawalan Advanced memerlukan kuasa pemprosesan yang fleksibel, iaitu computer

·       Kawalan data perlu menjadi input dan output

·       Input daripada sensor (kelajuan, pecutan, suhu, ..)

·       Output kepada penggerak (motor, suis, injap, ...)

·       Contoh:

o   Robotik

o   proses kawalan Perindustrian

    ·       Kelebihan menggunakan komputer untuk Perolehan Data & Kawalan

o   kelajuan tinggi

o    fleksibiliti Pengaturcaraan (berbanding dengan logik berwayar)

o   Penyimpanan massa data

o   Data analisis dan visualisasi

o    kos rendah (agak)

Bas(Bus)

Bas(Bus) adalah pautan komunikasi yang dikongsi, yang menggunakan satu set wayar untuk menyambung pelbagai subsystems.

Kelebihan utama organisasi bas adalah:

·       fleksibiliti dan

·       kos rendah.

Mengakses I / O Devices

·       Kebanyakan komputer moden menggunakan perkiraan bas tunggal untuk menyambung peranti I / O ke CPU & Memori

·       Bas membolehkan semua peranti yang bersambung kepadanya untuk pertukaran maklumat Bas

·       terdiri daripada 3 set garisan: Alamat, Data, Kawalan

·       Pemproses meletakkan alamat tertentu (yang unik untuk I / O Dev.) Pada baris alamat(address lines)

·       Peranti yang mengiktiraf alamat ini bertindak balas kepada arahan yang dikeluarkan pada garis Kawalan(address lines)

·       Garisan kawalan digunakan untuk memberi isyarat permintaan dan penghargaan, dan untuk menunjukkan apa jenis maklumat pada baris data.

·       Garisan kawalan digunakan untuk menunjukkan apa

·       bas mengandungi dan untuk melaksanakan protokol bas.

·       Pemproses permintaan bagi sama ada Baca / Tulis

·       Data ini akan diletakkan pada garis Data(Data Lines)

·       Garisan data bas membawa maklumat antara dan destinasi. Maklumat ini mungkin terdiri data, arahan kompleks, atau alamat.

Perkakasan untuk menyambung peranti I / O untuk bas

·       Muka Circuit (Interface Circuit)

o   Alamat Dekoder

o   Kawalan Litar

o   Data registers

o   Status registers

    ·       Pendaftar(Registers) dalam Interface I / O – penampan(buffer) dan kawalan(control)

     ·       Flags dalam Status Registers, seperti SIN, SOUT

     ·       Data Registers, seperti Data-IN, Data-OUT

Jenis Bas

1.    Pemproses-bas Memori

o   Ringkas,

o   kelajuan tinggi

o   Design dipadankan kepada organisasi ingatan(sistem memori jalur lebar) supaya dapat memaksimumkan memory processor

          2.    I / O bas atau special purposed buses

o   membolehkan sambungan pelbagai

o   Dispecifikasi oleh standard bagi interoperability

o   Sambungkan ke bas pemproses memori melalui jambatan

o   I / O bas tidak biasanya perantara langsung kepada memori tetapi menggunakan sama ada pemproses memori atau bas backplane untuk menyambung kepada ingatan(memory).

I / O interface untuk peranti input

Input/Output mekanisme

Sampukan (Interrupt)

I / O Pemproses

Interrupt

1.    Apabila I / O Peranti bersedia, ia menghantar sampukan(interrupt) isyarat kepada pemproses melalui talian pengawal berdedikasi

2.    Menggunakan sampukan(interrupt) kita ideal menghapuskan tempoh Tunggu

3.    Dalam respons kepada sampukan(interrupt), pemproses melaksanakan Perkhidmatan Rutin Sampukan, Interrupt Service Routine (ISR)

4.    Semua registers, bendera(flags), program counter disimpan oleh pemproses sebelum ISR lari.

5.    Masa yang diperlukan untuk menyelamatkan status & memulihkan menyumbang kepada pelaksanaan overhed →"Latency Sampukan (Interrupt Latency)"

Kelemahan Bas

Kelemahan utama bas adalah bahawa ia mewujudkan

·       kesesakan komunikasi, mungkin mengehadkan maksimum I / O pemprosesan. Apabila I / O mesti melalui bas tunggal, jalur lebar bas sendiri menghadkan maksimum I / O throughput.

Sebab mengapa reka bentuk Bas begitu sukar:

·       Kelajuan maksimum bas sebahagian besarnya terhad oleh fizikal faktor:

o   panjang bas dan

o    bilangan peranti.

Had-had fizikal tersebut menghalang kita dari menjalankan bas dengan pantas.

·       Di samping itu, kita perlu menyokong pelbagai peranti secara meluas dengan pelbagai latencies dan kadar pemindahan data juga membuatkan reka bentuk bas mencabar.

·        Ia menjadi sukar untuk menjalankan banyak wayar selari (parallel wires) pada kelajuan tinggi yang disebabkan oleh Jam condong (clock skew) dan renungan (reflection).

Written by,

LAI WAI KUEN

B031210027