Resumen—El presente trabajo contiene los resultados de la simulación de los subservicios 0bh y 03h de la interrupción 10h, servicios de video de la BIOS realizados en Labview.

Temas claves—Interrupción 10h, BIOS, tarjeta gráfica, VRAM, Módulo de E/S.

INTRODUCCIÓN

ste trabajo se realizó con la finalidad de conocer el funcionamiento de las interrupciones de hardware que se dan en los

ordenadores, puntualmente la interrupción de dirección 10h, que se produce siempre que se requiera un servicio de video de la BIOS. El enfoque principal del tema era el proceso que realiza el módulo de Entrada/Salida, su interacción con la memoria, el procesador y los periféricos.

E

Para la simulación de los subservicios se utilizó el programa Labview.

EL MÓDULO DE ENTRADA / SALIDA

Para entender el proceso que realiza una interrupción de hardware es prioritario conocer que funciones cumple el actor principal que es el módulo de E/S.El módulo de E/S es la interfaz entre los dispositivos externos y el bus del sistema del procesador. Su funciones son: control y temporización, comunicación con el procesador, comunicación con los dispositivos, almacenamiento temporal de datos y detección de errores.Existen tres técnicas para las operaciones de E/S: la E/S programada, la E/S mediante interrupciones y la E/S por Acceso Directo a Memoria.[1]

LA E/S MEDIANTE INTERRUPCIONESEn la técnica de E/S mediante interrupciones, ocurre lo siguiente:

DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL PROCESADOR.- La CPU envía una orden READ de lectura al módulo E/S, pasa a hacer “otro trabajo”, al final de cada ciclo de instrucción, la CPU comprueba las interrupciones, si el módulo de E/S solicita la interrupción:

La CPU guarda el contexto del programa en curso (contador de programa y registros de la CPU), procesa la interrupción, la CPU lee la palabra de datos del módulo de E/S y la almacena en memoria, recupera el contexto del programa que estaba ejecutando y continúa su ejecución

DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL MÓDULO E/S.- La CPU pregunta al módulo de E/S sobre el estado del dispositivo, el módulo de E/S devuelve el estado del dispositivo, si el dispositivo está listo, la CPU solicita la transferencia de datos mediante una orden, el módulo de E/S obtiene un dato del dispositivo, el módulo de E/S transfiere el dato a la CPU a través del bus de datos y pasa a estar preparado para otra operación de E/S. [1]

En ese momento en el que se envían y reciben las instrucciones de lectura y escritura, la memoria RAM también interactúa con el modulo dándole finalmente la orden que le permite enviar la salida requerida al periférico de salida que le corresponde, en este caso al monitor.

La interrupción de dirección 10h solicita a la BIOS las funciones de video. Ésta provee 16 subservicios, que le permiten al periférico de salida, el monitor, mostrar al usuario lo que requiera.[3]

Se han tomado en cuenta 2 de estos subservicios 03h y 0bh, para mostrar el funcionamiento de esta interrupción.

SUBSERVICIO DE DIRECCIÓN 03h RETORNAR POSICIÓN DEL CURSOR.- Este subservicio obtiene la posición del cursor dentro de una página de video dada o pantalla actual (ver fig1.).

FIG.1. Diagrama subservicio 03h.

Simulación de los subservicios 0bh y 03h de la interrupción 10h, Servicios de Video de la BIOS

en LabviewPaula Canelos#1, Alexis Riofrío #1 , Susana Arias #2

Profesionales en formacion#1, Docente de la Escuela de Electrónica y Telecomunicaciones#2, Universidad Técnica Particular de Loja

Loja- Ecuador

SIMULACIÓN DEL PROCESO.- La simulación inicia dando clic en el botón izquierdo del ratón que se muestra, se interrumpe el programa en curso y se inicia el envío de la señal al CPI (Controlador Programable De Interrupciones), luego a través las líneas de datos, estado y control, interactúa el periférico con el módulo de E/S. El módulo solicita al procesador se atienda la petición y empieza a recibir las ordenes de read, write. Luego de realizar esas acciones el módulo recibe la orden de la memoria de escribir la salida y enviar la señal al periférico correspondiente. Antes de mostrar la salida por el monitor la señal desde el modulo, pasa por la tarjeta grafica que es la que permite procesar esa instrucción de la memoria RAM. Esta tarjeta grafica, tiene la GPU que procesa la instrucción, luego la almacena en la VRAM mientras se reconoce la dirección, luego esta señal es convertida de digital a analógica a través de la RAMDAC para poder ser transmitida al monitor puesto que este solo recibe señales analógicas [4].

FIG.2.- Código en Labview de la simulación 03h.

Luego de todo el proceso, se obtiene en el monitor las coordenadas horizontales y verticales de la posición donde quedo el ratón al peticionar la interrupción; y la barra indicadora del proceso que estaba realizando la CPU continúa.

Es importante recalcar que esta simulación fue pensada para ordenadores de escritorio, con monitores analógicos y que aun ocupan la VRAM como memoria de video para mejor entendimiento.

FIG.3. Vista del panel frontal de la simulación del subservicio 03h.

SUBSERVICIO DE DIRECCIÓN 0bh SELECCIONAR PALETA DE COLORES.- Este subservicio tiene dos subdirecciones 0bh0 que cambia de color el texto y el 0bh1 que cambia de color todo el fondo de la pantalla actual. (ver fig4.).

FIG.4. Diagrama subservicio 0bh.

SIMULACIÓN DEL PROCESO.- La simulación inicia dando clic en el botón de color gris, se interrumpe el programa en curso y se inicia el envío de la señal al CPI (CONTROLADOR Programable de Interrupciones), luego a través las líneas de datos, estado y control, interactúa el periférico con el módulo de E/S. El módulo solicita al procesador se atienda la petición y empieza a recibir las ordenes de read, write. Luego de realizar esas acciones el módulo recibe la orden de la memoria de escribir la salida y enviar la señal al periférico correspondiente. Antes de mostrar la salida por el monitor la señal desde el modulo, pasa por la tarjeta gráfica que es la que permite procesar esa instrucción de la memoria RAM.

FIG.5.- Código en Labview de la simulación 0Bh.

Esta tarjeta gráfica, tiene la GPU que procesa la instrucción, luego la almacena en la VRAM mientras se reconoce la dirección, luego esta señal es convertida de digital a analógica a través de la RAMDAC para poder ser transmitida al monitor puesto que este solo recibe señales analógicas[4].Luego de todo el proceso, en el pequeño monitor se solicita al usuario escoja un color de la paleta, se presiona y luego de 3 segundos, se cambia el color de la pantalla y la barra indicadora del proceso que estaba realizando la CPU continúa.

FIG.6. Vista del panel frontal de la simulación del subservicio 0bh.

CONCLUSIONES

- Las interrupciones de hardware del módulo de E/S, permiten al procesador desocuparse de la tarea de leer los dispositivos y así pueda seguir con otros procesos más importantes.

- El módulo de E/S es la interfaz entre los periféricos y el procesador. También tiene su propia memoria que guarda los procesos que realiza.

- No se debe dejar de tomar en cuenta al BIOS, puesto que es el que coordina todos los procesos físicos que se deben realizar a través de los periféricos leyendo las direcciones alojadas en él.

- La tarjeta gráfica es la más importante al momento de ejecutar la interrupción de video, debido a que de esta depende la calidad del proceso mostrado en la pantalla.

- El archivo de Labview al ser grabado en ejecutable, para poder abrirse en otra máquina requiere que en ella se instale una aplicación denominada Labview RunTimeEngine. Por lo tanto, para mayor facilidad, las dos simulaciones presentadas se grabaron tipo INSTALADOR, para que el usuario pueda hacer uso de estas en cualquier computador sin problema.[5]

- En Labview, es mucho más fácil codificar los procesos en “flags”, puesto que se sigue una secuencia y así se codifica de modo mas eficiente el programa.

TÉRMINOS IMPORTANTES

UNIDAD DE PROCESAMIENTO GRÁFICO (GPU).-es el corazón de la tarjeta de gráficos, procesa las imágenes de acuerdo a la codificación utilizada. [6]

MEMORIA RAM DE VIDEO (VRAM).- almacena las imágenes en el búfer de tramas, procesadas por la GPU antes de mostrarlas en la pantalla. En ella se alo-jan todas las subdirecciones de la interrupción. [6]

CONVERTIDOR DIGITAL-ANALÓGICO DE RAM (RAMDAC).- se utiliza a la hora de convertir las imá-genes digitales almacenadas en el búfer de trama en señales analógicas que son enviadas a la pantalla. [6]La frecuencia del RAMDAC determina a su vez la fre-cuencia de actualización (el número de imágenes por segundo) que la tarjeta gráfica puede soportar

BIOS de video.- contiene la configuración de tarjeta gráfica, en especial, los modos gráficos que puede so-portar el adaptador.[6]

FIG. 7.- Tarjeta de video

CPI.- Regula la frecuencia de trabajo de cada periféri-

co, para que puedan trabajar a la misma frecuencia del

módulo E/S.[1]

REFERENCIAS

[1] Stalling. W, “Modulos de E/S”, libro Organización y Arquitectura de computadores, pag. 214.

[2] “int 10”, en la web http://www.ctyme.com/intr/int-10.htm.

[3] Martis J., “La Tarjeta Gráfica”, libro Hardware microinformático 3° edición, (biblioteca UTPL).

[4] Hermida J., “La GPU”, libro El PC Hardware y Componentes, edición 2010 (biblioteca UTPL).

[5] “Labview RTE”, en la web http://joule.ni.com/nidu/cds/view/p/id/2897/lang/es

[6] “Tarjetas gráficas”, en la web http://es.kioskea.net/contents/pc/carte-graphique.php3