Acceso Directo A Memoria Entrega

Arquitectura de Computadoras Ing. Oscar García Muñoz Alumno: Magdiel Hernández González Semestre: 5 Grupo: A

Acceso directo a memoria El acceso directo a memoria (DMA, del inglés Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones. Una transferencia DMA consiste principalmente en copiar un bloque de memoria de un dispositivo a otro. En lugar de que la CPU inicie la transferencia, la transferencia se lleva a cabo por el controlador DMA. Un ejemplo típico es mover un bloque de memoria desde una memoria externa a una interna más rápida. Tal operación no ocupa el procesador y como resultado puede ser planificado para efectuar otras tareas. Las transferencias DMA son esenciales para aumentar el rendimiento de aplicaciones que requieran muchos recursos. Cabe destacar que aunque no se necesite a la CPU para la transacción de datos, sí que se necesita el bus del sistema (tanto bus de datos como bus de direcciones), por lo que existen diferentes estrategias para regular su uso, permitiendo así que no quede totalmente acaparado por el controlador DMA. Estrategias de transferencia por DMA A continuación se exponen diferentes técnicas para realizar la transferencia de datos. El uso de cada una de ellas dependerá de las características que se deseen primar en un sistema.

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DMA por robo de ciclo: se basa en usar uno o más ciclos de CPU por cada instrucción que se ejecuta (de ahí el nombre). De esta forma se consigue una alta disponibilidad del bus del sistema para la CPU, aunque, en consecuencia, la transferencia de los datos será considerablemente lenta. Este método es el que se usa habitualmente ya que la interferencia con la CPU es muy baja.

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DMA por ráfagas: consiste en enviar el bloque de datos solicitado mediante una ráfaga, ocupando el bus del sistema hasta finalizar la transmisión. Así se consigue la máxima velocidad, sin embargo la CPU no podrá usar el bus durante todo ese tiempo, por lo que permanecería inactiva.

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DMA transparente: se trata de usar el bus del sistema cuando se tiene certeza de que la CPU no lo necesita, como por ejemplo en aquellas fases del proceso de ejecución de las instrucciones donde nunca se usa ya que la CPU realiza tareas internas (v. g. fase de decodificación de la instrucción). De esta manera, como su nombre indica, la DMA permanecerá transparente para la CPU y la transferencia se hará sin obstaculizar la relación CPU-bus del sistema. Como desventaja, la velocidad de transferencia es la más baja posible.

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DMA Scatter-gather: permite la transferencia de datos a varias áreas de memoria en una transacción DMA simple. Es equivalente al encadenamiento de múltiples peticiones DMA simples. De nuevo, el objetivo es liberar a la CPU de las tareas de copia de datos e interrupciones de entrada/salida múltiples.

Sistema de Video Número de imágenes por segundo Velocidad de carga de las imágenes: número de imágenes por unidad de tiempo de vídeo, para viejas cámaras mecánicas cargas de seis a ocho imágenes por segundo (fps) o 120 imágenes por segundo o más para las nuevas cámaras profesionales. Los estándares PAL y SECAM especifican 25 fps, mientras que NTSC especifica 29,97 fps. El cine es más lento con una velocidad de 24fps, lo que complica un poco el proceso de

Arquitectura de Computadoras Ing. Oscar García Muñoz Alumno: Magdiel Hernández González Semestre: 5 Grupo: A transferir una película de cine a video. Para lograr la ilusión de una imagen en movimiento, la velocidad mínima de carga de las imágenes es de unas quince imágenes por segundo. Entrelazado El video puede ser entrelazado o progresivo. El entrelazado fue inventado como un método de lograr una buena calidad visual dentro de las limitaciones de un estrecho ancho de banda. Las líneas entrelazadas de cada imagen están numeradas consecutivamente y divididas en dos campos: el campo impares (campo superior), que consiste en las líneas de los números impares y el campo pares (casilla inferior), que consiste en las líneas de los números pares. NTSC, PAL y SECAM son formatos entrelazados. Las especificaciones abreviadas de la resolución de video a menudo incluyen una “i” para indicar entrelazado. Por ejemplo, el formato de video PAL es a menudo especificado como 576i50, donde 576 indica la línea vertical de resolución, i indica entrelazado, y el 50 indica 50 campos (la mitad de imágenes) por segundo. En los sistemas de barrido progresivo, en cada período de refresco se actualizan todas las líneas de exploración. El resultado es una mayor percepción de la resolución y la falta de varios artefactos que pueden formar parte de una imagen estacionaria aparentemente en movimiento o que parpadea. Un procedimiento conocido como desentrelazado puede ser utilizado para transformar el flujo entrelazado, como el analógico, el de DVD, o satélite, para ser procesado por los dispositivos de barrido progresivo, como el que se establece en los televisores TFT, los proyectores y los paneles de plasma. El desentrelazado no puede, sin embargo, producir una calidad de video equivalente al material de barrido progresivo real. Resolución de video El tamaño de una imagen de video se mide en píxeles para video digital, o en líneas de barrido horizontal y vertical para video analógico. En el dominio digital, (por ejemplo DVD) la televisión de definición estándar (SDTV) se especifica como 720/704/640 × 480i60 para NTSC y 768/720 × 576i50 para resolución PAL o SECAM. Sin embargo, en el dominio analógico, el número de líneas de barrido sigue siendo constante (486 NTSC/576 PAL), mientras que el número de líneas horizontal varía de acuerdo con la medición de la calidad de la señal: aproximadamente 320 píxeles por línea para calidad VCR, 400 píxeles para las emisiones de televisión, y 720 píxeles para DVD. Se conserva la relación de aspecto por falta de píxeles “cuadrados”. Espacio de color y bits por píxel El nombre del modelo del color describe la representación de color de vídeo. El sistema YIQ se utilizó en la televisión NTSC. Se corresponde estrechamente con el sistema YUV utilizado en la televisión NTSC y PAL; y con el sistema Y Db Dr? utilizado por la televisión SECAM. El número de colores distintos que pueden ser representados por un pixel depende del número de bits por pixel (bpp). Una forma de reducir el número de bits por píxel en vídeo digital se puede realizar por submuestreo de croma (por ejemplo, 4:4:4, 4:2:2, 4:2:0). Método de compresión de video (sólo digital) Se usa una amplia variedad de métodos para comprimir secuencias de video. Los datos de video contienen redundancia temporal y espacial, lo que hace que las secuencias de video sin comprimir sean extremadamente ineficientes. En términos generales, se reduce la redundancia espacial registrando diferencias entre las partes de una misma imagen (frame); esta tarea es conocida como compresión intraframe y está estrechamente relacionada con la compresión de imágenes. Así mismo, la redundancia temporal puede ser reducida registrando diferencias entre imágenes (frames); esta tarea es conocida como compresión interframe e incluye la compensación de movimiento y otras técnicas. Los estándares modernos más comunes son MPEG-2, usado para el DVD y la televisión por satélite, y MPEG-4 usado para los sistemas de video “caseros”. Tasa de bits (sólo digital) La tasa de bits es una medida de la tasa de información contenida en un flujo o secuencia de video. La unidad en la que se mide es bits por segundo (bit/s o bps) o también Megabits por segundo (Mbit/s o Mbps). Una mayor tasa de bits permite mejor calidad de video. Por ejemplo, el Video CD?, con una tasa de bits de cerca de 1Mbps, posee menos calidad que un DVD que tiene una tasa de alrededor de 20Mbps. La VBR (Variable Bit Rate – Tase de Bits Variable) es una estrategia para maximizar la calidad visual del video y minimizar la tasa de bits. En las escenas con movimiento rápido, la tasa variable de bits usa más bits que los

Arquitectura de Computadoras Ing. Oscar García Muñoz Alumno: Magdiel Hernández González Semestre: 5 Grupo: A que usaría en escenas con movimiento lento pero de duración similar logrando una calidad visual consistente. En los casos de video streaming en tiempo real y sin buffer, cuando el ancho de banda es fijo (por ejemplo en videoconferencia emitida por canales de ancho de banda constante) se debe usar CBR (Constant Bit Rate – Tasa de Bits Constante). Sistema de discos Discos IDE. Son los orientados normalmente al consumo domestico. Existen dos técnicas de acceso a estos discos. Son los modos PIO y los modos DMA. Técnicas de acceso I/O Modos PIO: En los discos antiguos, el acceso a disco se hacia mediante técnicas PIO (Program Input/Output). Estos tipos de acceso, implican mucho trabajo a la CPU (constantemente interrogando a los puertos de comunicaciones con el disco), y poca velocidad de transferencia, ya que lo máximo que podía traerse la CPU es de dos en dos bytes del disco por cada operación PIO. Los modos PIO son de PIO 1 a PIO 4, siendo el más rápido este ultimo. Otras Aplicaciones Modos DMA. Evidentemente el modo anterior queda obsoleto desde el momento en que las tecnologías de las placas madre y de los buses de las placas madre, permiten la técnica del bus mastering. Esta técnica consiste en que el dispositivo puede tomar el control del bus desconectando del bus a la CPU y durante esa fracción de tiempo hacer llegar datos a la memoria del ordenador de una manera masiva. En ese momento el procesador está inoperativo, pero la velocidad de transferencia conseguida por la electrónica del disco y de la controladora supera con creces la parada de la CPU. Dispositivos ATA/ATAPI Windows XP habilita por defecto el modo DMA en la mayoría de los dispositivos ATA / ATAPI, pero para asegurar la estabilidad del sistema cuando encuentra un número grande de errores (más de seis) durante la transferencia de datos, seleccionará el modo PIO. Dispositivos en modo DMA En dispositivos ATAPI, excepto DVD y CD-RW Windows XP habilita por defecto el modo PIO en CD-ROM y dispositivos removibles como los magnetoópticos. Podemos habilitar el DMA a través del administrador de dispositivos. Windows XP habilita por defecto el DMA en ATAPI DVD y CD-RW/CD-R.