Tema 7 – Dispositivos periféricos de entrada/salida. Características y funcionamiento.

1. Módulos de Entrada/Salida

· Aunque el título hace referencia a los periféricos de E/S, parece preciso hacer mención previa a los módulos de E/S encargados de conectarlos con la CPU.

· Son el tercer elemento clave dentro de la arquitectura de un ordenador, junto con la CPU y la Memoria.

· Los periféricos se conectan al ordenador a través de los módulos de E/S. Cada módulo de entrada salida puede gobernar uno o más periféricos asociados.

1.1. Direccionamiento de los dispositivos de E/S

· mecanismo para seleccionar uno de los dispositivos que el ordenador tiene conectados para realizar la operación de E/S.

· Estructura con buses separados para Memoria y E/S:

o El bus consta de 3 líneas: de direcciones, de datos y de señales de control.

o El bus de direcciones es de n líneas, se podrán seleccionar 2n direcciones que referencian una puerta de E/S.

o La CPU selecciona un dispositivo colocando su dirección en las líneas de dirección del bus. Sólo aquel dispositivo conectado a la puerta a la que corresponda esa dirección deberá responder a las órdenes que la CPU dará a través de las señales de control.

· Estructura con E/S Mapeada en Memoria: Máquinas de bus único que sirve tanto de bus de memoria como de E/S.

o Configuración usual en el caso de los microcomputadores.

o Se les suele asignar a las puertas de E/S una zona contigua de memoria.

o No requieren instrucciones específicas de entrada y salida, y pueden usar todos los modos de direccionamiento disponibles para acceder a las posiciones de memoria.

o En entornos multiprogramación se debe recurrir a técnicas para proteger los accesos a los dispositivos periféricos.

1.2. Transferencia de Datos (Control del tránsito de datos).

· Entrada/Salida controlada por programa: la CPU se ocupa de realizar cada una de las transferencias ejecutando las instrucciones de E/S y estableciendo la sincronización adecuada.

· Acceso directo a memoria (DMA): Realiza las transferencias de datos directas entre el dispositivo y la memoria principal sin intervención de la CPU (la libera). Para dispositivos periféricos de alta velocidad y funcionamiento síncrono.

1.3. Sincronización

· Cómo conseguir que los periféricos estén permanentemente atendidos.

· Sincronización por consulta de estado (sondeo): La CPU es la encargada de la sincronización realizando periódicamente un sondeo a los distintos dispositivos consultando su estado. Simple y flexible, pero carga la CPU.

· Sincronización mediante interrupciones: En este caso son los dispositivos (o sus controladores) los que interrumpen la ejecución del programa en la CPU cuando están en disposición de participar en una operación de E/S mediante la línea INTR.

1.4. Puertos

· Serie, Paralelo, USB (Plug and play), USB 2, PS/2, Firewire, Ultra DMA-133, PCI, AGP…

2. Dispositivos Periféricos

Cualquier elemento que se conecte a una unidad de E/S permitiendo el trasiego de datos entre la CPU y el exterior de la misma.

2.1. Dispositivos y Procesos de Entrada

· Teclado: Periférico de entrada de datos por excelencia. Matriz de contactos que se activan al pulsar las teclas con lo que se genera un código correspondiente a al carácter pulsado. Cuentan con varios bloques de teclas (alfanumérico, numérico, cursores, función, multimedia, Windows, etc.)

· Ratón: Con la generalización de los GUI el ratón o apuntador se hace imprescindible. Inventado por Xerox consiste en un pequeño artilugio que cabe en la mano y que detecta los desplazamientos sobre una superficie mediante un sistema mecánico u óptico que convenientemente codificados son enviados al ordenador que los interpreta y, normalmente, desplaza un puntero en la pantalla.

· Joystick y dispositivos de juegos: Los joysticks o palancas de juego fueron los primeros de todo un amplio conjunto de dispositivos de juegos cada vez más sofisticados como “game pads”, volantes, pulsadores, etc. Utilizando últimamente técnicas “force feedback” que producen en los dispositivos vibracione3s, resistencia al giro, etc.

· Lápiz óptico: Permite marcar puntos en una pantalla de vídeo corriente. Se compone de una célula fotoeléctrica y un pulsador. La célula detecta el paso del haz de electrones y genera una señal eléctrica que permite determinar las coordenadas de la pantalla sobre la que está el lápiz.

· Pantalla táctil: Pantallas que incorporar un sistema que permite detectar cuando el usuario toca en una zona de la pantalla, y las coordenadas de la pulsación. Consiste en dividir la pantalla en una matriz de zonas utilizando diodos emisores y células fotoeléctricas.

· Tableta digitalizadota: Tableta plana de material plástico y un apuntador que se utilizan en combinación de aplicaciones de dibujo técnico, ilustración, etc. Y que permite introducir con precisión elementos de dibujo bidimensional.

· Escáner Óptico: Dispositivos ópticos que permiten introducir en el ordenador imágenes correspondientes a fotografías, dibujos, textos, etc. Dividen las imágenes en una fina retícula de puntos (100-2400 ppp) analizando punto a punto los parámetros de luz y color que presenta, enviando dicha información al ordenador para software de tratamiento de imágenes y OCR.

2.2. Dispositivos y Procesos de Salida

2.2.1. Sistemas de Video

· Tarjetas de vídeo

o Evolución desde CGA (320×200, 4 colores) VGA, SVGA,… UXGA(1600×1200, 24/32bits colores).

o Descargan al micro de funciones de procesado de gráficos y reducen el tráfico de información por los buses externos a la controladora.

o Aceleración 2D y 3D con procesado matemático mucho más intenso para CAD y juegos.

o BUS AGPx8 o PCI Express x16. Memoria hasta 512MB DDR, SDRAM o RamBus a 1GHz y 2ns de latencia, tecnología de 9nm, salidas DVI, etc..

o Mercado repartido entre ATI Radeon y NVIDIA GeForce

· Monitores

o Soporte sobre el que se visualizan las imágenes generadas por el ordenador.

o Parámetros característicos: Tasa de refresco máxima admisible, Capacidad de direccionamiento gráfico (resolución), Distancia entre dos puntos adyacentes.

o Tubo de rayos catódicos CRT: tubo de vacío en forma de pirámide de base rectangular. En la parte más estrecha del tubo existe un cañón de electrones que emite tres haces, uno por cada color básico (RGB). En el cuello una serie de elementos permiten modificar la trayectoria de los haces, con lo que los haces barren la pantalla línea a línea iluminando un material fluorescente al recibir el impacto del haz correspondiente. Tubo convencional, más planos y cuadrados o Trinitron (completamente plana).

o Monitores Planos (LCD): Utilizan dos capas de cristal líquido (compuesto inorgánico en un estado de transición entre sólido y líquido). Utilizando técnicas de polarización de la luz y aplicando campos eléctricos a las capas es posible permitir que la luz pase o no por cada punto del panel LCD, así como lograr que lo atraviese con diferentes intensidades (colores), con lo que se puede formar cualquier imagen que se desee. Consumen menos energía, son más pequeños, no se cargan electrostáticamente, son planos, tienen un parpadeo muy bajo (refresco superior) y utilizan tecnología digital (conectores DVI, no necesitan DAC en las tarjetas gráficas)

2.2.2. Impresoras y Plotters: Trasladan el texto o la imagen generada por computadora a soporte impreso

· Impresoras Matriciales: golpean el soporte con algún tipo de mecanismo móvil como agujas, de baja calidad pero pueden imprimir papel multicopia

· Impresoras de Tinta: Utilizan tinta líquida que es transferida al papel utilizando diversas tecnologías que reproducen el sistema de las pantallas de vídeo, mezclando minúsculas gotas de tinta. Los cabezales se desplazan horizontalmente y el papel verticalmente. Calidad de impresión semejante a las impresoras láser de hasta 2000 ppp. Cuentan con buffers de impresión de varios MB y se suelen conectar por USB o Red.

· Impresoras láser: La tinta en polvo contenida en toners de cada color CMYK es adherida al tambor cargado eléctricamente (definiendo la carga en cada punto mediante diversas técnicas ayudadas por un rayo laser) que posteriormente la fijará en el papel mediante presión y calor. La calidad normal es de 300/600 ppp aunque hay mayores. Grandes buffers para cargar al menos una página completa.

· Plotters o Trazadores Gráficos: Los actuales utilizan técnicas similares a las impresoras de inyección de tinta pero permiten la impresión de grandes formatos, llegando hasta 1,5 m de ancho y un largo máximo igual a la longitud de la bobina de papel.

2.3. Periféricos Multimedia

2.3.1. Tarjetas de Sonido

· Las primeras fueron AdLib y Sound Blaster de Creative Labs que permitia grabar y reproducir audio digital (en 8 bits), posterioremente Sound Blaster 16, 32, 64, etc. Las actuales permiten además añadir efectos como eco, coros, distorsión controlada, etc.

· Actualmente las tarjetas suelen manejar 64 o 128 canales (128 instrumentos a la vez)

· Digitalización y reproducción del sonido: Convertir un tren de ondas analógico en su equivalente digital, almacenando los valores de amplitud de una onda a intervalos regulares de tiempos.

· MIDI: estándar adoptado por la industria musical y el mundo PC que regula la forma en que se conectan instrumentos y ordenadores, a través de qué cables y el formato de los mensajes que se intercambian. El núcleo de un sistema MIDI es un sintetizador que es capaz de generar el sonido correspondiente a cada uno de los posibles instrumentos.

· Sintetizador del habla: Dispositivo capaz de producir habla humana artificialmente.

· Reconocimiento de voz: Comprender el lenguaje natural mediante ordenador o reconocimiento del habla. El ordenador es capaz de interpretar palabras o frases que son transmitidas por un ser humano de forma hablada. El ordenador, a partir de esta interpretación, puede transcribir la información en un fichero de texto, utilizarla para el control de procesos, y para autentificación de hablantes.

2.3.2. Tarjetas capturadotas de vídeo

· Permiten digitalizar (por ejemplo a MPEG o al tan de moda DivX) una entrada analógica procedente de una fuente de vídeo y el proceso inverso.

2.3.3. Cámaras digitales (fotográficas y de vídeo)

· Cámaras Fotográficas: Capturan imágenes electrónicamente mediante sensores sensibles a la luz CCD, almacenándolas en elementos de memoria y permitiendo pasarlas a un PC por conexión USB o Firewire.

· Cámaras de Vídeo (webcams y otras): Pequeñas unidades capaces de adquirir información visual en formato digital con un nivel de calidad moderado, destinadas a la comunicación personal (videoconferencia) o a través de una página Web (de ahí su nombre).

2.4. Periféricos para Comunicaciones

2.4.1. Modems

· Dispositivos internos (PCI) o externos (Serie/USB) de comunicaciones.

· Modulación sobre línea analógica: Modulación/Demodulación de la onda portadora, Codificación/Decodificación de la información, sincronización a nivel de bit. Distintos estándares, actualmente V.90 a 56Kbps

· Modulación digital: RDSI de 64Kbps ó 128Kbps

· Modems/Routers ADSL

2.4.2. Tarjetas de Red

· Parte física de una red de área local que permiten a los ordenadores comunicarse con otros a través de los medios de comunicación.

· PCI/PCMCIA

· Estandar 100BASE-TX: Fast Ethernet a 100Mb/s y conectores RJ-45

Publicado: marzo 24, 2019 por Laura Gonzalez

Etiquetas: tema 7 informatica