Dispositivos de Entrada e Saída (I/O)
Um computador com apenas CPU, memória e armazenamento ainda não consegue interagir com o mundo externo. Para isso existem os dispositivos de entrada e saída (input/output), comumente chamados apenas de I/O.
Um dispositivo de I/O permite que o computador receba entradas do mundo externo, ou envie dados de saída para o mundo externo. Para um humano interagir com o computador, dispositivos de I/O são necessários.
- Entrada: teclado, mouse, microfone, câmera, touchscreen, adaptador de rede, armazenamento
- Saída: monitor, alto-falantes, motor de vibração, impressora, touchscreen, adaptador de rede, armazenamento
Da perspectiva da CPU, ler ou escrever no armazenamento é apenas mais uma operação de I/O. O armazenamento secundário é tecnicamente uma categoria de dispositivo de I/O.
Como a CPU se comunica com dispositivos I/O
A CPU usa o espaço de endereços físicos para comunicação. Em um sistema com 32 bits de endereço, o range vai de 0x00000000 a 0xFFFFFFFF, representando aproximadamente 4 bilhões de endereços, ou 4GB. Porém esses endereços nem sempre se referem exclusivamente a um byte da memória principal, eles também podem se referir a um dispositivo de I/O.
Existem duas abordagens para mapear dispositivos I/O.
MMIO (memory-mapped I/O): endereços do espaço de memória física são mapeados para dispositivos I/O. A CPU se comunica com o dispositivo simplesmente lendo ou escrevendo no endereço correspondente, sem instruções especiais.
PMIO (port-mapped I/O): dispositivos recebem um número de porta, um espaço de endereçamento separado da memória. A CPU usa instruções especiais para acessar portas. CPUs x86 suportam ambas as abordagens.
Em ambos os casos, os endereços ou portas geralmente se referem a um controlador do dispositivo, não diretamente aos dados. Por exemplo, uma CPU não lê bytes diretamente de um HD, ela envia um comando para o controlador do HD, que executa a operação e retorna o resultado.
