Práctica 9. Organización del Computador 1 2do. Cuatrimestre de 2005

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1 Práctica 9 Organización del Computador 1 2do. Cuatrimestre de 2005 Aclaración: Tiempo bus es el tiempo de bus requerido para transferir un buer (de un dispositivo) desde o hacia memoria principal según el tipo de transferencia. 1. Se tiene un disco de 5 caras y 800 cilindros, con 32 sectores de 512 bytes por pista. El tiempo de rotación es de 20 ms, el T seek adyacentes 10ms y T seek medio es 15 ms. Un procesador lee un sector del disco usando E/S por interrupciones. Suponga que el tamaño del buer es de. a) ¾Si se tardan 2,5 ms. en procesar cada interrupción, qué porcentaje del tiempo pasará el procesador manejando la E/S (despreciar el tiempo de búsqueda)? b) Suponga ahora DMA al transferir un archivo de 400 sectores. Vuelva a calcular. 2. Dado un disco con un tiempo de transferencia de 4MB/s que utiliza DMA para la transferencia. a) ¾Cuál es el overhead en el acceso a disco? Para congurar el DMA se tarda 800 ciclos y la interrupción que notica el n de la transferencia tarda 300 ciclos. El tamaño medio de transferencia es de 0.5K y el procesador es de 300MHz. b) ¾Cuál es el overhead del DMA si el tamaño medio de transferencia es de 2K pero la tasa de transferencia fuera de 8 MB/s? 3. Se tiene una computadora con un procesador de 50 MHz, palabras de 4 bytes, un mouse, un diskette y un disco rígido. El diskette transere datos al procesador en unidades de 16 bits, a una tasa de 50 KB/segundo. El disco rígido transere datos de a palabra a 4KB/segundo. a) Calcular el porcentaje de tiempo que el procesador dedica a atender el mouse (solamente) si se emplea E/S programada (polling). Suponer que el mouse debe ser encuestado 30 veces por segundo para estar seguro de detectar los movimientos que realice el usuario, y que cada operación de encuestado tarda 100 ciclos de reloj. 1

2 b) Idem para el diskette pero usando E/S por interrupciones. Suponer que el diskette está transmitiendo continuamente y que el tiempo necesario para procesar la interrupción es de 20ms. c) Idem para el disco rígido, suponiendo que se usa DMA, que la inicialización del chip DMA lleva 1000 ciclos de reloj y que el procesamiento de la interrupción de terminación de DMA tarda 500 ciclos de reloj. 4. Se tiene un disco rígido cuyo controlador (externo) tiene la capacidad de realizar transferencias DMA. El disco tiene las siguientes características: 2500 rpm 512 bytes sector 32 sectores pista Tiempo medio de posicionamiento 10 ms. Tiempo de transferencia 5 ms. + tiempo de bus Tamaño de un buer tamaño de un bloque Un ciclo de bus dura 120ns y todo archivo utiliza bloques de. Se desea copiar a memoria un archivo de 3200Kb. Los bloques que ocupa el archivo no están contiguos. a) ¾Cuánto se demora en copiar el archivo a memoria? b) Para copiar el archivo ¾cuántos pedidos de lectura deberá hacer el SO al controlador DMA del disco? ¾qué información debe pasar el SO al controlador DMA en cada pedido? 5. Se tiene una computadora con las siguientes características: Disco Rígido 7200 rpm Tpos medio 10 ms (0 a 16363) cilindros Tpos. Entre cilindros adyacentes 5 ms. 6 por pista (0 a 63) 512 bytes sector 24 (0 a 23) cabezas Tamaño del buer Tamaño de bloque La controladora de disco tiene la capacidad de trabajar con DMA. Tiempo de transferencia: 6 ms + tiempo de bus. Módem Este transmite a bps (bits por segundo) sin bit de paridad, con un bit de Start, uno de stop y ocho bits de datos. El Módem cuenta con un buer de 256 bytes. Tiene dos direcciones del espacio de E/S asignadas: una para leer o escribir del buer y otra para indicar una acción. La acción SEND (10H) le indica al Módem que tiene que transmitir el contenido del buer. Entonces, para transmitir primero se llena el buer y luego se envía un send. Recién entonces el 2

3 módem empieza a transmitir. Cuando terminó de enviar el contenido del buer el Módem levanta una interrupción. El Módem no tiene capacidad de DMA. Tiempo de transferencia de un buer: 5 ms + tiempo de bus. Bus Sincrónico. Un ciclo de lectura o escritura del bus dura 20 ns. Ancho del bus de datos: 16 bits. Se tiene un archivo TPORGA1.DOC de bytes en bloques no contiguos. a) Escriba una instrucción en lenguaje ensamblador Intel o en pseudocódigo para: Leer del buer del Módem Escribir al buer del Módem. Indicar al Módem que inicie una transferencia. b) ¾Cuántas bloques ocupa el archivo? ¾Existe desperdicio? ¾Cuánto? c) Calcular el tiempo de lectura del archivo a memoria. ¾Cuántos requerimientos se hacen al controlador DMA? d) Calcular el tiempo de envío del archivo a través del MODEM. 6. Se tiene una computadora con una unidad de discos y una impresora con las siguientes características: UNIDAD DE DISCOS 800 cilindros 16 cabezas 63 sectores x pista 512 bytes x sector Tpo. de pos. entre cilindros adyacentes: 5ms 4500 RPM Tiempo medio de posicionamiento: 12ms Tamaño del buer: 11 sectores Tiempo de transferencia: 5 ms + tiempo bus. Tipo de transferencia: DMA interno. IMPRESORA Velocidad de impresión: 200 cps (caracteres por segundo) Tipo de transferencia: E/S por interrupciones sin DMA (Tiempo de atención de interrupción: 65ns). Tiempo de transferencia: 100 ns + tiempo bus. BUS DEL SISTEMA Clock: 100 Mhz Ciclos de reloj/transferencia: 2 Tamaño del bus de datos: 32 bits Se quiere imprimir un archivo que contiene un libro de 200 páginas. Cada página tiene 66 líneas de 80 caracteres cada una. El archivo esta compuesto de Registros lógicos del tamaño de una pagina. Todos los bloques del archivo están 3

4 dispuestos secuencialmente en el disco, y el primer bloque comienza en el sector 0 cara 0 cilindro 5. a) Describa detalladamente la interacción de los dispositivos con la CPU, y la memoria. b) Suponiendo que el tamaño del buer de la impresora es igual a una línea ¾Cuánto se demora en imprimir el libro completo? Describa y justique todas las suposiciones que haga. 7. Se tiene una computadora con las siguientes características: Disco rígido RPM 7200 Sectores x pistas 64 Tamaño de un sector 512 bytes Tiempo de posicionamiento 10 ms Buer Tipo de transferencia DMA Interno. Tiempo de transferencia 3 ms + tiempo de bus Disco exible RPM 300 Sectores x pistas 18 Tamaño del sector 512 bytes Tiempo de posicionamiento 110 ms. Buer 1 sector Tipo de transferencia E/S programada. Tiempo de transferencia 5 ms + tiempo de bus Tiempo para que el motor del disco exible tome la velocidad necesaria para leer o escribir 0,5 seg. BUS Clock 100Mhz Ciclos de Reloj/Tranferencia 2 Tamaño 32 bits El Disco rígido posee los siguientes registros mapeados al espacio de direcciones de E/S: 1H (Cilindro), 2H (Cabeza), 3H (Sector), 4H (CantBytes: Cantidad de bytes, Valor máximo: Tamaño del buer), 5H (DirMem: Dirección de memoria) y 6H (Estado: 1 Lectura, 2 Escritura, 0 Listo, 3 Error y 4 buer lleno o bloquedo). 4

5 El Floppy posee sus registros y su buer mapeados a las siguientes direcciones del espacio de E/S: 100H (Cilindro), 101H (Cabeza), 102H (Sector), 103H (Estado: 1 Lectura, 2 Escritura, 0 Listo, 3 Error y 4 buer lleno o bloquedo) y de la 200H a 400H para cada uno de los bytes de su buer. Si Estado = 1 entonces el oppy empieza a leer en la posición que indican los registros pista, sector y cabeza hasta que llena su buer. Si Estado = 2 entonces escribe lo que hay en el buer en la posición indicada por pista, sector y cabeza. Si Estado = 0 el dispositivo esta listo para recibir una nueva orden. Cuando se termina una lectura o escritura levanta la línea de interrupción y pasa a uno de los siguientes estados: 3 si hubo un error o 4 si tuvo éxito. Se desea copiar el archivo texto.doc de 6144 bytes que se encuentra en la pista 0, sector 0 y cabeza 0 del Floppy; al sector 0, pista 0 y cilindro 0 del Disco rígido, usando la memoria principal. Considerando que el archivo se guardara en forma consecutiva en el disco rígido y del oppy se encuentra en distribuido al azar en bloques del tamaño de un buer. a) Explicar en pseudocódigo o en assembler de Intel, utilizando los registros antes descriptos: La inicialización de un pedido de lectura al oppy. La inicialización de un pedido de escritura al disco rígido. La atención de interrupción del oppy. La atención de la interrupción del disco rígido. b) Calcular el tiempo de transferencia del oppy-memoria-disco rígido. 5