I et system basert på en prosessor , mikroprosessor , mikrokontroller eller PLC , kalles utveksling av informasjon mellom prosessoren og periferiutstyret som er tilknyttet den, input-output . På denne måten kan systemet reagere på endringer i miljøet, eller til og med kontrollere det. Noen ganger blir de betegnet med akronymet I / O , avledet fra den engelske I nput / O- utgangen eller til og med I / O for Inputs / Outputs.
I et operativsystem :
Forenklet eksempel:
Et mikroprosessorsystem inkluderer nødvendigvis følgende elementer:
De forskjellige elementene i systemet er forbundet med 3 busser :
Utviklingen av teknologi betyr at systemer som tidligere krevde flere bokser kan integreres perfekt i en enkelt boks som kombinerer de forskjellige funksjonene; se for eksempel ADuC- familien av prosessorer fra Analog Devices .
En vaskemaskin er et godt eksempel på et mikroprosessorstyrt styresystem. Hovedelementene i maskinen er:
Prosessoren vil motta informasjon fra inngangsenhetene:
Basert på denne informasjonen vil den sende kommandoer til utdataenhetene:
Eksterne enheter er koblet til resten av systemet gjennom kretser som kalles inngangs- og utgangsporter (noen porter kan kombinere de to funksjonene).
En inngangsport består i utgangspunktet av tri-state buffere . Disse oppfører seg som elektroniske brytere som i det ønskede øyeblikk viser logiske nivåer av inngangsutstyret (valgt av adressebussen) på databussen; disse nivåene vil bli lagret i et prosessorregister (registeret er et RAM-spor).
En utgangsport består hovedsakelig av flip - flops type D. Disse oppfører seg som små minner. Inngangen deres er koblet til databussen. Prosessoren skriver et logisk nivå 0 eller 1 i hver av flip-flops. Utgangene til flip-flops styrer periferiutstyret, vanligvis via et kraftstadium.
En oppføring er en datastrøm som kommer fra enten:
Disse inngangssignalene genererer maskinvareavbrudd som behandles i prioritet av avbruddshåndtereren i kjernen til operativsystemet .
I mikroprosessorsystemer, som for eksempel vaskemaskinen nevnt ovenfor, er det trykknapper og brytere.
Mange mikrokontrollere har tellere; signalene formet og påført telleinngangene utgjør også inngangssignaler til systemet.
I datasystemer er valget mye større: tastatur, mus , lyspenn, digitizer, analoge / digitale omformere osv.
Understreke at for å bli behandlet av prosessoren, uansett hvilke signaler som må konverteres til logiske signaler som er kompatible med prosessoren. I noen tilfeller vil det derfor være nødvendig å plassere nivåomformere eller isolasjonstrinn (ofte optokoblinger ).
Utgangene er forbundet med feller eller systemanrop .
En utgang kan være (denne listen er ikke uttømmende):
I mikroprosessorbaserte systemer brukes lysdioder ( LED ) eller glødelamper som lys eller indikatorer, digitale eller alfanumeriske LED- eller flytende krystalldisplayer for visning av systemmeldinger, releer (for å kontrollere signaler). Belastninger som krever høye strømmer og / eller spenninger), optokoblinger osv.
I datasystemer er valget stort: skjerm for visning, skriver for produksjon av dokumenter på papir, digitale / analoge omformere osv.
Mange enheter er både inngangs- og utgangsenheter. Den modem , for eksempel, gjør det mulig å sende eller motta informasjon fra omverdenen: elektronisk post, Internett-surfing, men også sende og motta fakser, datamaskin telefoni ( VoIP , Voice over IP ).
De nettverkskort brukes til å koble flere datamaskiner til å oppnå et lokalt datanett, som gjør det mulig å dele filer og ressurser som en nettverksskriver, skanner ...
Det er også hele spekteret av masselagringsenheter: harddisk , minnekort , diskett , DVD-stasjon , USB-nøkkel .
Likeledes dataskjermer når de er utstyrt med berøringsskjerm .
Det er hovedsakelig tre måter å administrere innganger / utganger på.
Under utførelsen av hovedprogrammet vil mikroprosessoren med jevne mellomrom lese tilstanden til inngangsenhetene og om nødvendig endre tilstanden til utgangsportene. Dette er den enkleste teknikken. Eksempel: bygningens oppvarmingsreguleringssystem.
Denne teknikken brukes når prosessoren trenger å reagere raskt på en endring i tilstanden til en inngangsport. Periferien informerer prosessoren ved en avbruddslinje som er gitt for dette formålet. Prosessoren avbryter den aktuelle oppgaven, hopper inn i underrutinen som er ment å administrere den spesifikke forespørselen som er adressert til den; på slutten av underrutinen, fortsetter prosessoren kjøringen av hovedprogrammet der den slapp og gir et jevnt resultat.
Denne teknikken, ofte kjent med initialene DMA ( Direct Memory Access ), brukes når det er nødvendig å utføre en rask overføring av en stor mengde data mellom for eksempel en CD-spiller og en harddisk. I stedet for å overføre byte først til et prosessorregister og deretter bare til harddisken, overføres bytene direkte fra en enhet til en annen uten å gå gjennom prosessorregistrene. Dataoverføringen er organisert av en spesiell krets kalt en DMA-kontroller, som tar prosessorens plass under overføringen og administrerer adresse- og kontrollbussene.
Ytelsen til en datamaskin er et mål på tiden det tar for den å utføre en gitt behandling. Tre elementer påvirker denne forestillingen:
Tiden som kreves for all databehandling bestemmes alltid av ett av disse tre elementene, men den av inngangene / utgangene er generelt overveiende. Faktisk blir tiden viet til I / O-operasjoner telt i millisekunder, mens den som er viet til instruksjonene utført av prosessoren, telles i nanosekunder.
Størrelsen på minnet er spesielt viktig i den grad det gjør det mulig å redusere antall inngangs- / utgangsoperasjoner, enten fordi en større del av applikasjonsprogrammene kan ligge i minnet, og dermed redusere paginasjonsfenomener, eller fordi en del av dette minnet kan brukes som buffer ( cache-minne ) for lagring av datastrømmene til I / O-operasjoner.
Ved programmering som på systemnivå (for eksempel på mainframes ), påvirker to maskinvareelementer (blant andre) ytelsen til innganger / utganger, det vil si hastigheten:
Hvis CPU- eller I / O-ressursene er utilstrekkelige under utførelsen av en eller flere samtidige prosesser, snakker vi om metning.