Periféricos e interfaces
Dispositivos de E/S
•
Diversos dispositivos
— comportamento (entrada vs. saída)
— parceiro (quem está do outro lado?)
— taxa de dados
Device
Behavior
Partner
teclado
input
human
mouse
input
human
entrada de voz
input
human
entrada de som
input
machine
scanner
input
human
saída de voz
output
human
saída de som
output
human
impressora a laser
output
human
monitor gráfico
output
human
modem
input or output
machine
rede/LAN
input or output
machine
rede/LAN sem fio
input or output
machine
disco óptico
storage
machine
disco magnético
storage
machine
Data rate (MBit/sec)
0.0001
0.0038
0.2640
3.0000
3.2000
0.2640
8.0000
3.2000
800.0000-8000.0000
0.0160-0.0640
100.0000-1000.0000
11.0000-54.0000
80.0000
240.0000-2560.0000
2
Um sistema típico de Hardware
CPU chip
register file
ALU
system bus
memory bus
main
memory
I/O
bridge
bus interface
I/O bus
USB
controller
mouse keyboard
graphics
adapter
disk
controller
Expansion slots for
other devices such
as network adapters.
monitor
disk
3
Barramento (bus)
•
Contem um conjunto de linhas de controle e um conjunto de linhas de
dados, cujo acesso é compartilhado entre os dispositivos que são
conectados.
•
Os dispositivos conectados num barramento, podem ser em geral:
processador, memória e dispositivos de E/S.
•
As linhas de controle são usadas para sinalizar solicitações e
confirmações e, também, para indicar que tipo de informação se
encontra nas linhas de dados.
•
As linhas de dados transportam informações entre a origem e o destino.
•
Essa informação pode consistir de dados, comandos complexos ou
endereços.
4
Barramentos (Bus)
•
•
•
Projeto difícil:
— pode ser um gargalo (bottleneck)
— comprimento do barramento
— numero de dispositivos
— compromisso(buffers para bandwidth superior aumenta a latência)
— suporte para muitos dispositivos diferentes
— custo
Tipos de barramentos:
— processador-memória (pequeno, alta velocidade, projeto específico)
— backplane (alta velocidade, em geral padronizado, p.ex., PCI)
— E/S (dispositivos diferentes, padronizado, p.ex., SCSI)
Síncrono vs. Assíncrono
— usa um clock e um protocolo síncrono, rápido e pequeno
mas todos os dispositivos devem operar a uma mesma taxa
e a distorção (skew) do clock requer barramento curto
— não usar um clock e ao invés usar handshaking
5
Tipos de dispostivos conectados num barramento
•
Num barramento são realizadas transações de transmissão de
dados dos dispositivos origem para os dispositivos destino e para
essas transações deve ter um controle.
– Mestre – é quem controla o barramento
– Normalmente é o processador.
– Escravo – é quem é controlado
– Normalmente são memórias e E/S
– Mestre temporário – é quem assume o controle temporariamente.
6
Tipos de transações do processador 8088
GND
1
40
V CC
A 14
2
39
A 15
A 13
3
38
A 16/S3
A 12
4
37
A 17/S4
A 11
5
36
A 18/S5
A 10
6
35
A 19/S6
A9
7
34
A8
8
A D7
A D6
8088
32
9
10
33
.
31
S2´
S1´
S0´
TIPO DE CICLO
0
0
0
Reconhecimento de interrupção
0
0
1
Leitura de porto de E/S
MN/MX´
0
1
0
Escrita de porto de E/S
RD´
0
1
1
Halt
1
0
0
Acesso a código
1
0
1
Leitura de memória
1
1
0
Escrita de memória
1
1
1
Liberação de barramento
RQ´/GT0´
A D5
11
30
RQ´/GT1´
A D4
12
29
LOCK´
A D3
13
28
S2´
S1´
A D2
14
27
A D1
15
26
S0´
A D0
16
25
QS0
NMI
17
24
QS1
INTR
18
23
TEST´
CLK
19
22
REA DY
GND
20
21
RESET
7
Tipos de ciclos de barramento
S2´
S1´
S0´
TIPO DE CICLO
0
0
0
Reconhecimento de interrupção
0
0
1
Leitura de porto de E/S
0
1
0
Escrita de porto de E/S
0
1
1
Halt
1
0
0
Acesso a código
1
0
1
Leitura de memória
1
1
0
Escrita de memória
1
1
1
Liberação de barramento
8
Um exemplo de transação assíncrona
ReadReq
1
3
Data
2
2
4
6
4
Ack
5
7
DataRdy
•
9
Exemplo de transação síncrona
clock
Readrequest
endereço
Dado lido
Dadoválido
10
Arbitração do Barramento
• Quando num barramento existem vários dispositivos
considerados mestres, deve existir um esquema de arbitração
para determinar quem deve exercer a função de mestre num
determinado instante.
• Arbitração de barramento:
— arbitração daisy chain (não muito justo)
— arbitração centralizada (requer um árbitro), p.ex., PCI
— auto seleção, p.ex., NuBus usado no Macintosh
— detecção de colisão, p.ex., Ethernet
11
Comunicação com o Processador - Polling
• Polling – é a forma mais simples para um dispositivo de E/S se
comunicar com o processador.
• O dispositivo de E/S coloca a informação no registrador de
status, e o processador deve ler essa informação.
• A desvantagem do polling é que ele desperdiça tempo de
processador, pois os processadores são muito mais rápidos
que os dispositivos de E/S; e o processador lê o registrador de
status muitas vezes enquanto o dispositivo não completa uma
operação de E/S.
12
Comunicação com o processador - Interrupção
•
Interrupçao – é um artifício usado para notificar o processador
quando um dispositivo de E/S exige atenção do processador,
interrompendo o processador.
•
Uma interrupção de E/S é assíncrona com relação à execução da
instrução.
•
A unidade de controle do processador só verifica uma interrupção de
E/S no momento em que começa uma nova instrução.
•
Quando uma interrupção de E/S ocorre, são transmitidas
informações adicionais, como a identidade do dispositivo que está
gerando a interrupção.
•
As interrupções representam dispositivos que podem ter diferentes
prioridades em relação ao seu atendimento.
13
DMA – Direct Memory Access
•
Nos casos de polling e interrupção, o trabalho de mover dados fica a
cargo do processador.
•
Para dispositivos de largura de banda (bandwidth) alta, como discos
rígidos, as transferências consistem de blocos de dados relativamente
grandes (centenas a milhares de bytes).
•
Para esses casos, foi inventado o mecanismo chamado acesso direto à
memória (DMA – Direct Memory Access).
•
No DMA a interrupção é também usada, mas somente no término da
transferência de dados, ou quando ocorre um erro.
•
O DMA usa um controlador especializado, que transfere dados entre um
dispositivo de E/S e a memória independente do processador.
•
O controlador de DMA passa a ser o mestre do barramento e direciona as
leituras e escritas entre si mesmo e a memória.
14
Barramentos do Pentium 4
•
No Pentium 4, o processador se conecta aos periféricos por meio de
dois chips principais.
•
O chip próximo à CPU é o hub controlador da memória, normalmente
chamado de bridge norte.
•
O chip conectado a ele é o hub controlador de E/S, chamado de
bridge sul.
•
O Bridge norte basicamente é um controlador de DMA, conectando o
processador à memória, ao barramento gráfico AGP e ao chip da
bridge sul.
•
O Bridge sul conecta a uma série de barramentos de E/S.
•
A Intel e outros fabricantes oferecem uma grande variedade de
conjunto de chips para conectar o Pentium 4 ao mundo exterior.
15
Barramentos do PENTIUM 4
Processador
pentium 4
Barramento do sistema
(800 MHz, 604 GB/s)
DDR400
(3,2 GB/s)
DIMMs da
memória
principal
DDR400
(3,2 GB/s)
AGP 8X
(2,1 GB/s)
Hub
controlador
de memória
(dridge NORTE)
82875P
Saída
gráfica
CSA
(0,266 GB/s)
Ethernet de 1Gbit
266 MB/s)
ATA paralelo
(100 MB/s)
ATA serial
DISCO (150 MB/s)
DISCO
ATA serial
(150 MB/s)
AC/97
Estéreo (1MB/s)
(som)
Hub
controlador
de E/S
(bridge SUL)
82801EB
ATA paralelo
(100 MB/s)
20 MB/s
USB 2.0
(60MB/s)
Barramento PCI
(132 MB/s)
CD/
DVD
FITA
ETHERNET
10/100 Mbit
16
Exemplos de conjunto de chips (bridge norte)
Chip set 875P
Chip set 845GL
Barram. sistema (64 bits)
800/533MHz
400MHz
Tamanho do chip, pinos
42,5x42,5 mm, 1005
37,5x37,5, 760
Velocidade de memória
DDR400/333/266 SDRAM
DDR266/200, PC133
SDRAM
Barram. de memória,
larguras
2x72
1x64
Número de DIMMs,
suporte a Mbit da DRAM
4,128/256/512 MBits
2, 128/256/512MBits
Cap. máxima de memória
4GB
2GB
Correção de erro da
memória disponível?
Sim
não
Barram. gráfico AGP,
veloc.
Sim, 8x ou 4x
Não
Controlador gráfico
externo
Interno (extreme graphics)
Int. CSA Gigabit Ethernet
sim
Não
Velocidade de interface
com bridge sul (8bits)
266MHz
266 MHz
17
Exemplos de conjunto de chips (bridge sul)
Chip set 875P
Chip set 845GL
Tamanho do chip, pinos
31x31 mm, 460
31x31, 421
Barram. PCI: largura,
velocidade, masters
32 bits, 33 MHz, 6 masters
32 bits, 33 MHz, 6 masters
Controlador MAC ethernet, 100/10 Mbits
interface
100/10 Mbits
portas USB 2.0,
controladores
8, 4
6, 3
Portas ATA 100
2
2
Controlador serial ATA
150, portas
Sim, 2
não
Controlador RAID 0
Sim
Não
Controlador de audio
AC/97, interface
sim
sim
Gerenciamento de E/S
SMbus 2.0, GPIO
SMbus 2.0, GPIO
18
Exemplo de uso de um barramento
• ACESSO A DISCO RÍGIDO
Leitura de setor
19
Leitura de um setor de disco: passo 1
CPU chip
register file
ALU
O CPU inicia •uma leitura de disco
escrevendo um comando, número de
bloco lógico e endereço de memória num
porto associado a um controlador de
disco.
main
memory
bus interface
I/O bus
USB
controller
mouse keyboard
graphics
adapter
disk
controller
monitor
disk
20
Leitura de um setor de disco: passo 2
CPU chip
register file
ALU
O controlador de disco lê o setor e
realiza a transferência usando o acesso
direto à memória (DMA- Direct Memory
Access).
main
memory
bus interface
I/O bus
USB
controller
mouse keyboard
graphics
adapter
disk
controller
monitor
disk
21
Leitura de um setor de disco: passo 3
CPU chip
register file
ALU
Quando a transferência usando DMA
termina, o controlador de disco notifica a
CPU usando uma interrupção (usando
um pino especial de “interrupt” da CPU)
main
memory
bus interface
I/O bus
USB
controller
mouse keyboard
graphics
adapter
disk
controller
monitor
disk
22
drives de Disco
Platters
Tracks
Platter
Sectors
Track
•
Para fazer acesso a dados:
— busca: posicionar a cabeça sobre a trilha ( média 3 a 14 ms)
— latência rotacional: espera por um setor desejado (.5 / RPM)
— transferência: leitura dos dados (um ou mais setores) 30 a 80
MBits/s
23
Drives de disco
•
A latência média para a informação desejada está a meio caminho ao
redor do disco. Como os discos giram entre 5.400 rpm a 15.000 rpm,
a latência rotacional média está entre:
0.5 / 5.400 rpm = 0.5 /(5.400/60) = 5,6 ms e
0.5 / 15.000 rpm = 0.5/(15.000/60) = 2,0 ms.
O tempo de transferência é uma função do tamanho do setor, da
velocidade de rotação e da densidade de gravação de uma trilha.
Ex. 30 a 80 Mbits/s.
A maioria dos controladores tem uma cache interna que armazena
setores; as taxas de transferência da cache são da ordem de 320
Mbits/s.
24
Exemplo: Tempo de leitura do disco
•
Qual é o tempo médio para ler ou escrever um setor de 512 bytes em
um disco rígido girando a 10.000 rpm? O tempo de seek médio
anunciado é de 6 ms, a taxa de transferência é de 50 Mbytes/s e o
overhead da controladora é de 0,2 ms. Suponha que o disco esteja
ocioso, de modo que não existe um tempo de espera.
•
O tempo médio de acesso é igual ao tempo médio de seek + latência
rotacional média + tempo de transferência média + overhead da
controladora.
6,0 ms + 0,5/(10/60) + 512/50.000 + 0,2 ms =
6,0 ms + 3,0 ms + 0,01 ms + 0,2 ms = 9,2 ms
25
RAID – Redundant Arrays of Inexpensive Disks
•
Substituindo discos grandes por muitos discos pequenos, o
desempenho melhora porque há mais cabeças de leitura, e há
vantagens no custo, consumo e espaço ocupado, pois discos
menores são mais eficientes que os discos maiores.
•
A redundância é necessária porque muito mais discos menores tem
menor confiabilidade do que alguns discos grandes.
•
De quanta redundância é necessária?
•
Evolução do número de discos de verificação extras:
– RAID 0 – nenhuma redundância
– RAID 1 – espelhamento
– RAID 2 – Não usado
– RAID 3 - paridade intercalada por um bit
– RAID 4 – paridade intercalada por bloco
– RAID 5 – paridade distribuída intercalada por bloco
– RAID 6 – redundância P + Q
26
Estudos sobre razões de falhas
operador
software
hardware
sistema
Ano da
pesquisa
42%
25%
18%
Data center
(Tandem)
1985
15%
55%
14%
Data center
(Tandem)
1989
18%
44%
39%
Data center
(DEC VAX)
1985
50%
20%
30%
Data center
(DEC VAX)
1993
50%
14%
19%
US Public
telephone
network
1996
54%
7%
30%
US Public
telephone
network
2000
60%
25%
15%
Internet
services
2002
27
RAID 0 – sem redundância
•
Striping – espalhamento de dados por vários discos.
•
O striping por um conjunto de discos faz com que pareça como um único
disco grande.
•
O desempenho é melhor que um único disco, pois muitos discos operam ao
mesmo tempo.
•
Os sistemas de edição de vídeo, por exemplo, normalmente repartem dados e
podem não se preocupar com a confiabilidade tanto quanto a um banco de
dados.
•
Muito usado.
Discos de dados
RAID 0
Strip 0
Strip 4
Strip 8
Strip 1
Strip 5
Strip 9
Strip 2
Strip 6
Strip10
Strip 3
Strip 7
Strip11
28
RAID 1 - ESPELHAMENTO OU SHADOWING
•
Utiliza o dobro da quantidade de discos do RAID 0.
•
Sempre que os dados são gravados em disco, esses dados também são
gravados em um disco redundante.
•
Se um disco falhar, o sistema simplesmente vai ao “espelho” e lê seu
conteúdo para obter a informação desejada.
•
O espelhamento é solução de RAID mais dispendiosa, pois exige mais
discos.
•
USADO POR: EMC, HP (Tandem), IBM
Discos de dados
RAID 1
Strip 0
Strip 4
Strip 8
Strip 1
Strip 5
Strip 9
Strip 2
Strip 6
Strip10
Discos de verificação
Strip 3
Strip 7
Strip11
Strip 0
Strip 4
Strip 8
Strip 1
Strip 5
Strip 9
Strip 2
Strip 6
Strip10
Strip 3
Strip 7
Strip11
29
RAID 2
•
Utiliza um esquema de detecção e correção de erros que é mais
usado para memórias.
•
Caiu em desuso
Bits de detecção e correção
Bits de dados
RAID 2
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
Bit 5
Bit 6
Bit 7
30
RAID 3 – usa bit de paridade
•
•
•
•
•
•
Só acrescenta informações redundantes suficientes para restaurar a
informação perdida em uma falha.
Todos os discos do grupo são usados simultaneamente, com um
disco extra para manter as informações para verificação e correção
de falha – Paridade.
A correção é possível quando se sabe o disco que apresentou
“crash”.
RAID 3 é popular para aplicações com grande conjunto de dados,
como multimídia.
Todos os discos precisam ser lidos para determinar os dados,
diferentemente do RAID 1
USADO PELA: Storage Concepts
RAID 3
Bit 1
Bit 2
Bit 3
Bit 4
P
31
RAID 4 – paridade por bloco (strip)
•
Usa a mesma quantidade de discos de verificação que o RAID 3, mas
eles acessam dados de forma diferente.
•
A paridade é armazenada por blocos e associada a um conjunto de
bloco de dados.
•
USADA POR: Network Appliance
RAID 4
Strip 0
Strip 4
Strip 8
Strip 1
Strip 5
Strip 9
Strip 2
Strip 6
Strip10
Strip 3
Strip 7
Strip11
P0-3
P4-7
P8-11
32
RAID 5 – paridade por blocos distribuída
•
A informação de paridade é espalhada por todos os discos, de
modo que não haja um único gargalo para escritas, como no RAID
4.
•
BASTANTE USADO
RAID 5
Strip 0
Strip 4
Strip 8
Strip 12
P16-19
Strip 1
Strip 5
Strip 9
P12-15
Strip16
Strip 2
Strip 6
P8-11
Strip13
Strip17
Strip 3
P4-7
Strip10
Strip14
Strip18
P0-3
Strip 7
Strip11
Strip15
Strip19
33
RAID 6
•
Redundãncia P + Q
•
Os esquemas baseados em paridade protegem contra uma única
falha auto-identificável.
•
Quando uma correção de única falha não é suficiente, a paridade
pode ser generalizada para ter um segundo cálculo sobre os dados e
outro disco de verificação.
•
Esse segundo bloco de verificação permite a recuperação de uma
segunda falha.
•
O overhead de armazenamento é o dobro do RAID 5.
•
RARAMENTE USADO
34
FORMAS DE GRAVAÇÃO EM DISCO MAGNÉTICO
• FM
CADA BIT É REPRESENTADO POR UM CLOCK E DADO
• MFM
X FM
• RLL (Run Length Limited)
1,5 X MFM
• ARLL (Advanced RLL)
2XMFM
35
Modo FM
36
Modo MFM
37
CÓDIGO RLL 2.7
Cada 2 bits 1 deve ter no máximo 7 bits 0.
O dado deve ser re-codificado usando a tabela:
• DATA BIT
000
10
010
0010
11
011
0011
RLL 2.7
000100
0100
100100
00100100
1000
001000
00001000
Ex: 011010010 
(011)-001000  001000100100100100
(010)-100100
(010)-100100
38
RLL 2.7
Só tem pulsos para bits de dados iguais a 1.
Exemplo: para 001000100100100100
39
Cache de disco
• Os discos rígidos IDE tem uma pequena memória.
• Quanto o SO lê um setor, o disco rígido lê a trilha inteira e
armazena nessa memória
• Como é muito provável, pelo princípio da localidade espacial,
que o próximo setor que o SO irá pedir se encontre na mesma
trilha, existe uma alta probabilidade de acerto.
40
Interface IDE (Integrated Drive Electronics)
• Para eliminar o ruído no cabo da interface controladora com o
disco, a Western Digital criou um disco rígido com a interface
controladora integrada diretamente na mesma placa dos
circuitos de controle do mecanismo do disco.
• Essa tecnologia passou a ser chamada de IDE
41
Interface IDE: ATA e ATAPI
– A conexão de um disco IDE ao computador é chamada
ATA (AT Attachment – Ligação AT), provida através de um
conector para flat-cable de 40 pinos
– Há um segundo padrão de conexão, ATAPI ( AT
Attachment Packet Interface) ou ATA-2. Esse padrão,
permite conexão de outros dispositivos IDE ao
computador, como unidades de CD-ROM, DVD, gravadores
de CD-R e CD-RW, unidades Zip, etc. Fisicamente o flatcable é também de 40 pinos. A única mudança é o
protocolo de transferência de dados, que permite
transferência de dados em taxas mais elevadas.
Conector IDE/ATA
42
Exemplo 1: Placa Multi-IO com interface IDE
Conector IDE (ATA)
43
Exemplo 2: Placa multi-IO
44
Exemplo 3: placa mãe com conector IDE
Conector IDE (ATA)
45
Cuidado! interconexão do disco com flat-cable 40
pinos funcionando como antena
evitar
Funciona como
antena
46
Desempenho
Modo PIO
(Processador de IO)
Taxa de transferência
Conexão
Modo 0
3,3 MB/s
ATA
Modo 1
5,2 MB/s
ATA
Modo 2
8,3 MB/s
ATA
Modo 3
11,1MB/s
ATA-2
Modo 4
16,6MB/s
ATA-3
47
SATA – Serial ATA
Pin
Name
Description
1
GND
Ground
2
A+
Transmit +
3
A-
Transmit -
4
GND
Ground
5
B-
Receive -
6
B+
Receive +
7
GND
Ground
VELOCIDADE
SATA 1.5 Gb/s
SATA 3.0 Gb/s
48
SATA
• Serial ATA conecta todos os dispositivos ATA e ATAPI, incluindo
CDs, DVDs, fitas, dispositivos removíveis, zip drives, e CD-RW’s à
placa mãe e substitui a interface paralela ATA.
• Serial ATA reduz o custo e aumenta o desempenho incluindo a
possibilidade de conexão quente (hot-plugability)
• Serial ATA começa com throughput de 1.5 Gbps, e é escalável
para 2x, 4x em diante.
• Serial ATA é compatível com os drivers de software atualmente
existente para ATA e roda em SOs padrões sem modificação.
49
Comparação ATA x Serial ATA
SATA 1.5 Gb/s
SATA 3.0 Gb/s
Modo PIO
(Processador de IO)
Taxa de transferência
Conexão
Modo 0
3,3 MB/s
ATA
Modo 1
5,2 MB/s
ATA
Modo 2
8,3 MB/s
ATA
Modo 3
11,1MB/s
ATA-2
Modo 4
16,6MB/s
ATA-3
50
INTERFACES SCSI
• INTERFACE SCSI (Small Computer Systems Interface) –
pronúncia = scûzi
• É um padrão de conexão de periféricos ao micro
- barramento de periféricos
• Periféricos que podem ser conectados:
– Discos rígidos, CD-ROM, CD-R, DVD, ZIP drives, Scanners
de mesa, Fitas streammer, etc.
– Permite conectar até 15 periféricos usando o SCSI-3
– E usar cabos de até 6 metros
51
SCSI usa um controlador (host adapter)
52
PADRÕES SCSI x ATA x Serial ATA
SCSI
ATA
PADRÃO
8 BITS
(50 PINOS)
16 BITS
(68 PINOS)
32 BITS
SCSI-1
5MB/s
-
-
Fast SCSI (SCSI-2)
10 MB/s
20MB/s
40MB/s
Fast-20(Ultra SCSI, SCSI-3)
20MB/s
40MB/s
80MB/s
Fast-40(Ultra-2, SCSI-3)
40MB/s
80MB/s
160MB/s
Fast-80(Ultra-3,SCSI-3)
80MB/s
160MB/s
320MB/s
Modo PIO
(Processador
de IO)
Taxa de
transferência
Conexão
Modo 0
3,3 MB/s
ATA
Modo 1
5,2 MB/s
ATA
Modo 2
8,3 MB/s
ATA
Modo 3
11,1MB/s
ATA-2
Modo 4
16,6MB/s
ATA-3
SATA 1.5 Gb/s
SATA 3.0 Gb/s
53
Transação no barramento SCSI
ocorre entre o iniciador e target
54
FASES DO BARRAMENTO SCSI
• Barramento Livre : o barramento pode ser usado
• Arbitração :
– uma unidade (iniciador) ativa o sinal BSY e coloca o SCSI-ID no bus de
dados
– após um pequeno delay verifica se alguma outra unidade com prioridade
maior está tentando fazer uso do bus. Caso contrário, a unidade toma o
controle do bus, ativando o sinal SEL.
• Seleção:
– O iniciador seleciona uma outra unidade (target) e o avisa para realizar
certas funções (por ex., ler ou escrever bloco de dados).
– O iniciador calcula e coloca o OR da sua identificação (SCSI-ID) e da
identificação do target , no bus, identificando os dois dispositivos
– O target deve detectar que foi selecionado por um iniciador e ativa o sinal
BSY.
55
FASES DO BARRAMENTO SCSI (cont.)
• Reseleção:
– Nesta fase o target pode re-estabelecer uma conexão com o iniciador
para continuar uma operação interrompida
– Por ex., se o iniciador emite um comando de leitura a um drive target.
Neste caso, o target libera o bus e realiza a leitura, mas lembra-se do
SCSI-ID do iniciador. O bus fica então livre e pode ser usado para outra
transação. Quando o target termina a operação de leitura, re-estabelece
o contato com o iniciador, usando a fase de reseleção e faz a
transferência do dado
• Comando:
– Nesta fase o target pode requisitar os dados de comando do iniciador.
• Dado:
– Nesta fase o target pode instruir o iniciador a transferir dados (em
ambas as direções)
• Mensagem:
– Nesta fase o target pode instruir o iniciador a transferir mensagens (em
ambas as direções)
• Status:
– Nesta fase o target fornece a informação de status para o iniciador
56
Conectores SCSI
25 pinos
50 pinos
68 pinos
57
BARRAMENTO USB (UNIVERSAL SERIAL BUS)
– Pode conectar até 127 dispositivos ao barramento
– Uma grande vantagem é que o próprio usuário pode instalar um
novo periférico, sem nenhum conflito ou acidente.
– Cada cabo USB pode ter até 5 ms de comprimento em cada
trecho, entre um periférico e uma tomada. Como cada periférico
concentrador amplifica o sinal do barramento que vem pelo
cabo, pode-se ter um barramento muito grande.
– O barramento é plug-and-play, ou seja, é possível encaixar e
desencaixar periféricos com o computador ligado.
– Isso é possível porque em geral o controlador USB está presente
na placa-mãe, integrado no chipset (ponte sul)
58
Topologia do USB
Combinação de daisy-chain/estrela
59
Exemplo
60
Barramento USB (cont.)
• Utiliza três taxas de transferência:
USB 2.0 - 480 Mbps, usada para dados de audio e MPEG-2
USB 1.1 - 12 Mbps, usada por periféricos como câmeras digitais,
modens, impressoras e scanners
USB 1.0 - 1,5 Mbps, para periféricos mais lentos (teclados, joysticks
e mouse).
61
Comparação SCSI x USB x SATA
USB 2.0 - 480 Mbps
Mbps = Mega bits por segundo
MB/s = Mega Bytes por segundo
USB 1.1 - 12 Mbps
SATA 1.5 Gb/s
USB 1.0 - 1,5 Mbps
SATA 3.0 Gb/s
PADRÃO
8 BITS
(50 PINOS)
16 BITS
(68 PINOS)
32 BITS
SCSI-1
5MB/s
-
-
Fast SCSI (SCSI-2)
10 MB/s
20MB/s
40MB/s
Fast-20(Ultra SCSI, SCSI-3)
20MB/s
40MB/s
80MB/s
Fast-40(Ultra-2, SCSI-3)
40MB/s
80MB/s
160MB/s
Fast-80(Ultra-3,SCSI-3)
80MB/s
160MB/s
320MB/s
62
conector
Name
Description
1
VBUS
+5 VDC
2
D-
Data -
3
D+
Data +
4
GND
Ground
Pin
63
Linhas
•
•
•
•
•
•
Consiste de 4 linhas
São usadas duas linhas diferenciais D+ e D- para dados
A diferença é no máximo de 4 V (tipicamente 3.3V).
O sinal lógico é 1 quando D+ ... D- > 200 mV
O sinal lógico é 0 quando D- ... D+ > 200 mV
Não tem clock, usa o código NRZI (Non Return to Zero Inverted)
64
Codificação NRZI (Non Return do Zero Inverted)
Cada vez que ocorre um “0” no dado o NRZI gera uma mudança
de polarização. A polarização não muda se ocorre um “1”, mas após
6 ocorrências de “1”s é inserido um zero (no Bit-stuffed data stream)
forçando a mudança de polarização.
65
Linhas (cont.)
• Vbus – representa a alimentação (power supply)
• GND – terra
66
Cabo USB
Sinal diferencial trançado e helicoidal
67
Barramento FireWire (IEEE 1394)
• Também conhecido como High Performance Serial
Bus/HPSB)
• Voltado para substituir o padrão SCSI
• Taxa de transferência muito maior que o USB.
• Atualmente a taxa de transferência é de 200 Mbps, podendo
atingir 400 Mbps em sua segunda versão
• Periféricos alvo:
– Câmera de vídeo, scanners de mesa, videocassetes, aparelhos de som,
etc.
68
Conector de 4 pinos
4 PIN IEEE1394 (without Power)
Pin
Name
Description
1
TPB-
Twisted-pair B, differential signals
2
TPB+
Twisted-pair B, differential signals
3
TPA-
Twisted-pair A, differential signals
4
TPA+
Twisted-pair A, differential signals
Shell
Outer
cable shield
69
Conector de 6 pinos
6 PIN IEEE1394 (with Power)
Pin
Name
Description
1
Power
Unregulated DC; 30 V no load
2
Ground
Ground return for power and inner cable
shield
3
TPB-
Twisted-pair B, differential signals
4
TPB+
Twisted-pair B, differential signals
5
TPA-
Twisted-pair A, differential signals
6
TPA+
Twisted-pair A, differential signals
Shell
Outer
cable shield
70
Conector de 9 pinos
9 PIN IEEE1394b (with Power)
Pin
Name
Description
1
TPB-
Twisted-pair B, differential signals
2
TPB+
Twisted-pair B, differential signals
3
TPA-
Twisted-pair A, differential signals
4
TPA+
Twisted-pair A, differential signals
5
A Shield
Inner shield for TPA
6
PWR GND
Ground for power
7
-
8
PWR +
Unregulated DC; 30 V no load
9
B Shield
Inner shield for TPB
71
Características do FireWire – IEEE 1394
Fatores
. Hot plug e umplug
. 63 dispositivos físicos
Throughput
"S" number
Data rate (Mbit/sec)
relevant standard
S100
98.304 (100 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S200
196.608 (200 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S400
393.216 (400 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S800
786.432 (800 Mbps)
1394b-2002, p1394c
S1600
1572.864 (1,6 Gbps)
1394b-2002*
S3200
3145.728 (3,2 Gbps)
1394b-2002*
72
Comparação FireWire x SATA x USB
"S" number
Data rate (Mbit/sec)
relevant standard
S100
98.304 (100 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S200
196.608 (200 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S400
393.216 (400 Mbps)
1394-1995, 1394a-2000
S800
786.432 (800 Mbps)
1394b-2002, p1394c
S1600
1572.864 (1,6 Gbps)
1394b-2002*
S3200
3145.728 (3,2 Gbps)
1394b-2002*
SATA 1.5 Gb/s
SATA 3.0 Gb/s
USB 2.0 - 480 Mbps
USB 1.1 - 12 Mbps
USB 1.0 - 1,5 Mbps
73
Barramento IrDA (Infrared Developers Association)
• É um barramento sem fios
• A comunicação usa luz infravermelha.
• Pode ter até 126 periféricos IrDA conversando com a mesma
porta.
• Comuns em notebooks
• O barramento pode ser conectado diretamente à placa-mãe do
computador ou através de um adaptador IrDA conectado à
porta serial.
• Existem dois padrões:
– IrDA 1.0: comunicações até 115.200 bps
– IrDA 1.1: comunicações até 4.194.304 bps (4Mbps)
74
Comparação IrDA x USB
IrDA 1.0: comunicações até 115.200 bps
(~100Kbps)
IrDA 1.1: comunicações até 4.194.304 bps
(4Mbps)
USB 1.0 - 1,5 Mbps
USB 1.1 - 12 Mbps
USB 2.0 - 480 Mbps
75
Motherboard IrDA
Macho de 5 PIN IDC
Name
Description
1
+5v
Power
2
n/c
Not connected
3
IRRX
IR Module data received
4
GND
System GND
5
IRTX
IR Module data transmit
Pin
76