Entrada/sortida

S'anomenaEntrada/sortida(E/S), de vegades designats per l'acrònimI/O,derivat de l'anglèsInput/Output,als intercanvis d'informacions entre el processador i elsperifèricsque li són associats en unsistemabasat en unprocessador,unmicroprocessador,unmicrocontroladoroPLC.D'aquesta manera, el sistema pot reaccionar als canvis en el seu entorn o, fins i tot, controlar-los.

En unsistema operatiu:

• lesentradessón lesdadesenviades per un dispositiu (disc,xarxa,teclat…) a laUCP;
• lessortidessón les dades emeses per la unitat central amb destinació a un perifèric (disc, xarxa,pantalla…).

Exemple simplificat:

• Escriure en unteclatenvia una sắc rie de codis per al processador; aquests codis són considerats com a dades d'entrada;
• El processador mostra els resultats del tractament de les dades sobre una pantalla; són les dades de sortida. En general, la pantalla és administrada per un programa degestió de visualització.

Estructura d'un sistema de microprocessador

Estructura d'un sistema de microprocessador.

Un sistema demicroprocessadorimplica necessàriament els següents elements:

• unprocessador,que és elcervelldel sistema; és capaç de realitzar operacions aritmètiques i lògiques i organitzar les transferències de dades entre els components del sistema;
• una zona dememòria ROM(ROM,EPROM,EPROM Flaix) que emmagatzema elprograma informàtic;
• una zona dememòria RAMque emmagatzema les dades durant l'execució del programa; el contingut d'aquesta memòria es perd quan s'apaga el sistema;
• perifèrics;el nombre i tipus depenen de l'aplicació.

Els diversos components del sistema estan connectats per tresbusos:

• elbus de dadespermet, com el seu nom ho indica, la circulació de les dades, però també de les instruccions, entre els 4 grans blocs;
• elbus d'adrecespermet al processador d'identificar a cada instant de la cèl·lula de memòria o dispositiu que es vol apel·lar;
• elbus de controlés igualment administrat pel processador i indica, per exemple, si vol fer una escriptura o una lectura en una cèl·lula de memòria, o una entrada/sortida de o cap a un perifèric; es troben igualment, al bus de control, una o diverses línies que permeten als circuits perifèrics efectuar demandes al processador; aquestes línies són dites línies d'interrupció de maquinari(IRQ).

L'evolució de la tecnologia fa que dels sistemes que, abans requerien diversosencapsulats,poden perfectament ser integrats dins d'un sol paquet que inclou diverses funcions; veure per exemple la família de processadorsADuCd'Analog Devices.

Controlador de dispositiu

Els dispositius d'E/S estan formats per una part mecànica i una part electrònica; aquesta última es denominacontrolador de dispositiui generalment la interfície entre les dues parts és debaix nivell.

Per exemple el controlador d'undisc durconverteix el flux debitsrebut als blocs necessaris per a l'operació a realitzar.

Perifèrics d'entrada i sortida

Per diferenciar els dispositius tenim dos enfocaments possibles; el primer d'ells se centra en lamanera d'emmagatzemar la informació(classificant els dispositius com de «bloc» o de «caràcter»)i el segon enfocament se centra en eldestinatari de la comunicació(usuari,màquina, comunicadors).

Undispositiu de blocsemmagatzema la informació enblocsde grandària fixa. En ser el bloc la unitat bàsica d'emmagatzematge, totes les escriptures o lectures es realitzen mitjançant múltiples d'un bloc. És a dir, escric 3 o 4 blocs, però mai 3,5 blocs. A l'MS-DOS,la mida dels blocs sol variar entre 512bytesfins a 32.768 bytes. Un disc dur entraria dins d'aquesta definició. A diferència d'un dispositiu de bloc, undispositiu de caràctersno maneja blocs fix d'informació sinó que envia o rep un flux de caràcters. Dins d'aquesta classe podem trobarimpressoresointerfícies de xarxa.

Entre cada categoria i dispositiu, hi ha grans diferències:

• velocitat de transferència de dades:diversos ordres de magnitud per transferir les dades, segons les necessitats de cada dispositiu;
• aplicació:la funcionalitat per a la qual s'ha dissenyat un dispositiu té influència sobre elprogramarii per tant ho tindrà sobre elsistema operatiu;
• complexitat de control:cada dispositiu té una complexitat associada, no és el mateix controlar unratolíque gestionar un disc dur;
• unitat de transferència:dades transferides com un flux de bytes/caràcters o en blocs de grandària fixa;
• representació de dades:cada dispositiu pot utilitzar la seva pròpia codificació de dades;
• condicions d'error:el perquè de l'error, la seva manera de notificar-ho així com les seves conseqüències difereix àmpliament entre els dispositius.

Alguns dispositius d'entrada i sortida

• Entrada:
  • Teclat
  • Ratolí
  • Joystick
  • Llapis òptic
  • Micròfon
  • Càmera web
  • Escàner
  • Lector de codi de barres
• Sortida:
  • Monitor
  • Altaveu
  • Auriculars
  • Impressora
  • Plòter
  • Projector de vídeo
• Entrada/sortida:
  • Unitats d'emmagatzematge
  • CD
  • DVD
  • Mòdem
  • Fax
  • Targeta de Memòria
  • USB
  • Encaminador
  • Pantalla tàctil
  • Dispositius hàptics

Enllaços externs

• Teodor Jové Lagunas.Els dispositius d'entrada/sortida.Universitat Oberta de Catalunya.PDF
• Gestió de l'entrada/sortidaArxivat2016-03-03 aWayback Machine.PDF