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La communication entre un CPU (unité centrale de traitement) et un dispositif d'E / S (entrée / sortie) est un processus complexe impliquant plusieurs couches et mécanismes. Voici une ventilation des composants clés et de leurs rôles:
1. Mappage de mémoire:
* E / S à mémoire de mémoire: Il s'agit d'une approche courante où les périphériques d'E / S se voient attribuer des adresses de mémoire spécifiques dans l'espace d'adressage du système. Le processeur peut accéder à ces adresses comme s'il s'agissait d'emplacements de mémoire réguliers.
* ports d'E / S: Une autre approche utilise des ports d'E / S dédiés pour la communication. Ces ports ont des adresses uniques distinctes de l'espace mémoire principal.
2. Composants matériels:
* Contrôleur de mémoire: Le contrôleur de mémoire agit comme un pont entre le CPU et la mémoire principale. Il gère les demandes de mémoire, effectue une traduction d'adresse et régule le flux de données.
* Contrôleur d'E / S: Chaque périphérique d'E / S possède un contrôleur d'E / S dédié qui gère la communication avec l'appareil. Il interprète les commandes du CPU, contrôle l'appareil et renvoie les données au CPU.
3. Mécanismes de communication:
* dma (accès direct à la mémoire): Cette technique permet aux dispositifs d'E / S de transférer des données directement vers ou depuis la mémoire sans impliquer le CPU. Le contrôleur d'E / S reprend le transfert de données, libérant le CPU pour gérer d'autres tâches.
* Interruptions: Les périphériques d'E / S peuvent générer des interruptions pour signaler le CPU sur des événements tels que l'achèvement des données, les erreurs ou les demandes d'attention. Le CPU répond à l'interruption en passant à une routine de gestionnaire d'interruption spécifique.
* Registres d'E / S à mémoire de mémoire: Les appareils d'E / S ont souvent des registres spéciaux dans leur espace mappé par la mémoire. Ces registres permettent au CPU de contrôler les fonctions de l'appareil, de lire son état et de transférer des données.
4. Processus de transfert de données:
1. Demande de CPU: Le CPU envoie des commandes ou des demandes au contrôleur d'E / S via les adresses d'E / S à mémoire de mémoire ou les ports d'E / S.
2. Traitement du contrôleur d'E / S: Le contrôleur interprète la demande du processeur et prend l'action nécessaire. Cela peut impliquer d'envoyer des données à l'appareil, de recevoir des données de l'appareil ou de modifier la configuration de l'appareil.
3. Interaction de l'appareil: Le contrôleur d'E / S interagit avec l'appareil, envoyant des données ou des instructions, recevant des données ou contrôlant le fonctionnement de l'appareil.
4. Transfert de données: Les données sont transférées entre le périphérique et la mémoire via DMA ou directement vers le CPU.
5. Notification d'interruption: Le contrôleur d'E / S peut envoyer une interruption au CPU lorsque l'opération est terminée, une erreur se produit ou lorsque l'appareil a besoin d'attention.
6. Réponse du CPU: Le CPU gère l'interruption, effectue les opérations nécessaires et se poursuit avec son exécution régulière.
Exemples de scénarios:
* Lire les données d'un disque dur: Le CPU envoie une commande de lecture au contrôleur de disque dur. Le contrôleur initie l'opération de lecture, transfère les données directement en mémoire via DMA et envoie une interruption au CPU lorsque la lecture est terminée.
* Impression d'un document: Le CPU envoie une commande d'impression au contrôleur d'imprimante. Le contrôleur prend les données à imprimer à partir de la mémoire, l'envoie à l'imprimante et génère une interruption lorsque le processus d'impression est terminé.
En conclusion:
La communication entre les appareils CPU et E / S est un processus sophistiqué impliquant du matériel, des logiciels et des mécanismes spécifiques. Les méthodes telles que DMA, les interruptions et les E / S mappées de mémoire permettent un transfert efficace de données et permettent au CPU de gérer plusieurs dispositifs d'E / S simultanément tout en minimisant sa propre implication dans le processus de transfert de données.
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