Funcionamiento de Entrada y Salida de Datos y Compresión Huffman

Capítulo 7: Entrada y Salida de Datos

Operaciones de Entrada y Salida

Existen tres técnicas fundamentales para las operaciones de E/S:

1. Entrada y Salida Programada

Los datos se intercambian entre el procesador y el módulo de E/S. El procesador ejecuta un programa que controla directamente la operación de E/S, incluyendo la comprobación del estado del dispositivo, el envío de una orden de lectura o escritura y la transferencia del dato. Cuando el procesador envía una orden al módulo de E/S, debe esperar hasta que la operación de E/S concluya. Si el procesador es más rápido que el módulo de E/S, el procesador desperdicia este tiempo.

• Ventajas: Es un método simple; las interrupciones se manejan secuencialmente.
• Desventajas: No considera las prioridades relativas de las interrupciones.

2. Entrada y Salida mediante Interrupciones

El procesador proporciona la orden de E/S, continúa ejecutando otras instrucciones y es interrumpido por el módulo de E/S cuando este ha terminado su trabajo.

• Ventajas: Considera las prioridades en las interrupciones.
• Desventajas: Se debe ejecutar cierto número de instrucciones adicionales por cada transferencia de E/S.

3. Direct Memory Access (DMA)

El módulo de E/S y la memoria principal intercambian datos directamente, sin la intervención del procesador.

• Ventajas: No utiliza el procesador para la transferencia.
• Desventajas: Puede ser ineficiente en ciertos contextos, ya que cada palabra transferida consume dos ciclos de bus.

Órdenes de E/S

• Control: Se utiliza para activar el periférico e indicarle qué hacer. Estas órdenes son específicas del tipo particular de periférico.
• Test: Se utiliza para comprobar diversas condiciones de estado asociadas con el módulo de E/S y sus periféricos. El procesador podrá comprobar si el periférico en cuestión está conectado y disponible para su uso. También podrá saber si la operación de E/S más reciente ha terminado y si se ha producido algún error.
• Lectura: (Orden destinada a la captación de datos desde el periférico).
• Escritura: Hace que el módulo de E/S capte un dato (byte o palabra) del bus de datos y posteriormente lo transmita al periférico.

Compresión de Datos y Algoritmo de Huffman

Compresión de Datos

Codifica la información en un archivo de modo que ocupe menos espacio.

1. Notación Compacta

Asigna un número binario a cada elemento a ser compactado (Ej.: si hay 13 elementos, se utilizan 4 bits, ya que se pueden guardar hasta 16 elementos en 4 bits).

Desventajas:

1. Los elementos se vuelven ilegibles.
2. Hay un overhead convirtiendo los elementos a su asignación y viceversa.
3. Aumenta la complejidad del software.

2. Run Length Notation

Es útil para cuando se repiten pares de bytes. Consiste en transformar todos los pares de bytes repetidos por 3 pares de bytes: un par de bytes que indica la compresión, un segundo par con los datos y un tercero que indica la cantidad de veces que se repite.

3. Códigos de Longitudes Variables

El Código de Huffman asigna un código a los elementos dependiendo de las veces que se repiten en el código; los elementos que se repiten más frecuentemente tienen un código más corto.