DISPOSITIVOS IO investigacion

5/10/2018 DISPOSITIVOS IO investigacion - slidepdf.com

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Alumnos:

Keila Yareth Julio Ramírez

Miguel Ángel Damián Hernández

Marcos Tepole Quechulpa

Aldo Cuevas Morales

Oscar Pérez Valente

Presentan

Investigación “Dispositivos de I/O ”

Asignatura

Arquitectura de computadoras

Profesora

Ariadna Jiménez Aguilar

Fecha 23 de septiembre de 2011



[DISPOSITIVOS DE I/O] Arquitectura de Comp.

2

Índice

Dispositivos de I/O………………………………………………………………………………2

Arquitecturas………………………………………………………………………… ..………….4

Tipos……………………………………………………………………………… ..………………...6

Características…………………………………………………………..……………………….10

Funcionamiento…………………………………………..…………………………………....12

Conclusión ……………………………………….………………………………………………..14

Referencias………………………………………………………………………………………… 15




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1.2.3 DISPOSITIVOS DE I/O

Son aquellos dispositivos que pueden operar de ambas formas: tanto de entrada como de

salida. Típicamente, se puede mencionar como periféricos mixtos o de Entrada/Salida a: discos

rígidos, disquetes, unidades de cinta magnética, lecto-grabadoras de CD/DVD, discos ZIP, etc.También entran en este rango, con sutil diferencia, otras unidades, tales como: Tarjetas

de Memoria flash o unidad de estado sólido, tarjetas de red, módems, tarjetas de

captura/salida de vídeo, etc.

Los dispositivos de entrada/salida (E/S o I/O) forman ( junto con la CPU y la memoria) uno de

los elementos más importantes del

computador.

Uno de sus objetivos principales es la

eficiencia en las operaciones de

entrada/salida, minimizando el trabajo a

realizar por la CPU.

A la combinación de una unidad central

de procesamiento (CPU) y memoria

principal (aquélla que la CPU puede

escribir o leer directamente mediante

instrucciones individuales) se la considera

el corazón de la computadora y cualquier movimiento de información desde o hacia eseconjunto se lo considera entrada/salida. La CPU y su circuitería complementaria proveen

métodos de entrada/salida que se usan en programación de bajo nivel para la implementación

de controladores de dispositivos

Los dispositivos de E/S están formados por una parte mecánica y una parte electrónica, esta

última se denomina controlador de dispositivo y generalmente la interfaz entre ambas partes

es de bajo nivel.




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Entre los principales elementos de Entrada-Salida se tienen:

Unidades de

almacenamiento

CD/ DVD

Módem

Fax

Memory cards

USB

Router

Pantalla táctil

Dispositivos

hápticos

Se pueden clasificar en dos grandes categorías:

Dispositivos de bloque.

Dispositivos de caracter.

Dispositivos de bloque :

La información se almacena en bloques

de tamaño fijo.

Cada bloque tiene su propia dirección.

Los tamaños más comunes de los

bloques van desde los 128 bytes hasta

los 1.024 bytes.

Se puede leer o escribir en un bloque de

forma independiente de los demás, en

cualquier momento.

Un ejemplo típico de dispositivos de bloque son los discos.

Dispositivos de carácter son:

La información se transfiere como un flujo de caracteres. No se pueden utilizar

direcciones.

No tienen una operación de búsqueda.

Ejemplos típico de dispositivos de caracter son las impresoras de línea, terminales,

interfaces de una red, ratones, etc.




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1.2.3.1 ARQUITECTURAS

Periférico:

• Dispositivo que permite al microprocesador su interacción con el entorno

Interfaz:

• Conjunto de módulos electrónicos que permiten el control de un periférico adaptando lasdiferentes velocidades y modos de funcionamiento del microprocesador y los periféricos

Bus:

• Normalmente se refiere al conjunto de señales con las que se comunica el microprocesadorcon el entorno: memoria o periféricos (a través de las interfaces)

INTERFAZ

• Existen una gran variedad de periféricos con normas de funcionamiento diferentes y

resultaría imposible implementar en el procesador tal diversidad de controladores

• Las diferencias de velocidad de los dispositivos hace que no sea práctico comunicarse con

ellos directamente a través del bus del sistema• En algunos casos incluso la velocidad del dispositivo es mayor que la de la memoria o el

procesador

• Los periféricos utilizan datos con formatos y tamaños de palabra diferentes de los del

microprocesador al que se conectan.

Control y temporización de la transferencia de datos entre el dispositivo y el procesador

• si el sistema utiliza un bus cada interacción de la interfaz de E/S con el procesador puede

requerir uno o más arbitrajes del bus

Comunicación con el procesador: decodificación de órdenes: la interfaz acepta órdenes del

procesador

•Intercambio de datos a través del bus• Información de estado: saber si el dispositivo está preparado para transferir datos o no




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Comunicación con los dispositivos

• Intercambio de órdenes, información de estado y datos

Almacenamiento temporal de datos fundamental para equilibrar las diferencias de velocidad

del procesador y de los periféricos.

La arquitectura que manejan los dispositivos de E/S es la siguiente:

Manejadores de interrupciones. Directivas de dispositivos. Software de S. O. independiente de los dispositivos. Software a nivel usuario.

Las interrupciones deben ocultarse en el S. O.:

Cada proceso que inicie una operación de e / s se bloquea hasta que termina la e / s yocurra la interrupción.

El procedimiento de interrupción realiza lo necesario para desbloquear el proceso que

lo inicio.

Todo el código que depende de los dispositivos aparece en los manejadores de dispositivos.

Cada controlador posee uno o más registros de dispositivos:

Se utilizan para darle los comandos.

Los manejadores de dispositivos proveen estos comandos y verifican su ejecución

adecuada.

La labor de un manejador de dispositivos es la de:

Aceptar las solicitudes abstractas que le hace el software independiente del

dispositivo.

Verificar la ejecución de dichas solicitudes.




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1.2.3.2 TIPOS

Tipos de puertos de E/S

Existen 2 tipos:

TCP (Transmission Control Protocol ) y los puertos UDP (User Datagram Protocol ) que son

usados por el protocolo TCP, ofrece una gran flexibilidad en conexiones host a host, así como

verificación de errores, transmisión de datos simultanea en ambos sentidos, seguridad, entre

otras características, evitando que las capas superiores o aplicaciones deban realizar estas

tareas y liberando por tanto de carga al sistema.

También podemos encontrarnos con el protocolo GRE en routers como el

speedstream pero que prácticamente no

tiene ningún uso.

Puerto serie (o serial)

Un puerto serie es una interfaz

de comunicaciones entre ordenadores y

periféricos en donde la información es

transmitida bit a bit enviando un solo bit a

la vez (en contraste con el puerto paralelo

que envía varios bits a la vez).

El puerto serie por excelencia es el RS-232que utiliza cableado simple desde 3 hilos hasta 25 y que conecta ordenadores o

microcontroladores a todo tipo de periféricos, desde terminales a impresoras y

módems pasando por ratones.

La interfaz entre el RS-232 y el microprocesador generalmente se realiza mediante el

integrado 82C50. El RS-232 original tenía un conector tipo D de 25 pines, sin embargo la

mayoría de dichos pines no se utilizaban, por lo que IBM incorporó desde su PS/2 un conector

más pequeño de solamente 9 pines que es el que actualmente se utiliza.

En Europa la norma RS-422 de origen alemán es también un estándar muy usado en el ámbitoindustrial.

Uno de los defectos de los puertos serie iníciales era su lentitud en comparación con los

puertos paralelos, sin embargo, con el paso del tiempo, están apareciendo multitud de puertos

serie con una alta velocidad que los hace muy interesantes ya que tienen la ventaja de un

menor cableado y solucionan el problema de la velocidad con un mayor apantallamiento; son

más baratos ya que usan la técnica del par trenzado; por ello, el puerto RS-232 e incluso

multitud de puertos paralelos están siendo reemplazados por nuevos puertos serie como el

USB, el Firewire o el Serial ATA. Los puertos serie sirven para comunicar al ordenador con la

impresora, el ratón o el módem; Sin embargo, específicamente, el puerto USBsirve para todo tipo de periféricos, desde ratones, discos duros externos, hasta conexión




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bluetooth. Los puertos SATA (Serial ATA): tienen la misma función que los IDE, (a éstos se

conecta, la disquetera, el disco duro, lector/grabador de CD y DVD) pero los SATA cuentan con

mayor velocidad. Un puerto de red puede ser puerto serie o puerto paralelo.

PCI

Puertos PCI (Peripheral Component

Interconnect): son ranuras de expansión

en las que se

puede conectar tarjetas de sonido,

de vídeo, de red etc. El slot PCI se sigue

usando hoy en día y podemos encontrar

bastantes componentes (la mayoría) en el

formato PCI. Dentro de los slots PCI está elPCI-Express. Los componentes que suelen

estar disponibles en este tipo de slot son:

Capturadoras de televisión

Controladoras RAID

Tarjetas de red, inalámbricas o no.

Tarjetas de sonido

PCI-Express

PCI-Express (anteriormente conocido por

las siglas 3GIO, 3rd Generation I/O) es un

nuevo desarrollo del bus PCI que usa los conceptos

de programación y los estándares de comunicación

existentes, pero se basa en un

sistema de comunicación serie mucho más

rápido que PCI y AGP. Este sistema es

apoyado principalmente por Intel, que empezó adesarrollar el estándar con nombre de proyecto

Arapahoe después de retirarse del

sistema Infiniband. Tiene velocidad de 16x (8GB/s)

y es utilizado en tarjetas gráficas. Además

de todo esto el 501 se pueden poner las tarjetas

graficas.




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Puertos de memoria

A estos puertos se conectan las tarjetas de memoria

RAM. Los puertos de memoria, son aquellos puertos

en donde se puede agrandar o extender la memoria

de la computadora. Existen diversas capacidadesde memorias RAM, por ejemplo, aquellas de 256MB

(Megabytes) o algunas de hasta 4GB (Gigabytes),

entre más grande, más almacenamiento tiene la

computadora.

El almacenamiento de la memoria RAM, es para que

el sistema tenga rápidamente datos solicitados o programas. La RAM no se debe confundir con

el disco duro, el disco duro una vez apagada la computadora no pierde los datos, mientras que

la RAM al apagar la computadora éstos se borran completamente; la RAM fue diseñada por

que el acceso a ella es más rápido que el disco duro lo que hace que la computadora sea más

rápida pudiendo ejecutar una mayor cantidad de procesos.

Puerto de rayos infrarrojos

En este tipo de puertos, puede haber de alta velocidad, los infrarrojos sirven para conectarse

con otros dispositivos que cuenten con infrarrojos sin la

necesidad de cables, los infrarrojos son como el

Bluetooth. La principal diferencia es que la comunicación

de Infrarrojos usa como medio la luz, en cambio el

Bluetooth utiliza ondas de radio frecuencia.

Especificaciones: para pasar la información por medio

de infrarrojos se necesita colocar los infrarrojos pegados

uno con el otro y así mantenerlos hasta que todos los

datos se pasen de un puerto infrarrojo al otro, esto lleva un poco más de tiempo que si lo

hiciéramos con el bluetooth. Muchas computadoras cuentan con un puerto de rayos

infrarrojos de alta velocidad, que agiliza que los archivos, datos, imágenes, etc. se pasen más

rápido.

Puerto USB

Permite conectar hasta 127 dispositivos y ya es un estándar en los ordenadores

de última generación, que incluyen al menos dos puertos USB 1.1, o puertos USB 2.0 en los

más modernos.

Es totalmente Plug & Play, es decir, con sólo

conectar el dispositivo y en caliente (con el

ordenador encendido), el dispositivo es

reconocido e instalado de manera inmediata.




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Sólo es necesario que el Sistema Operativo lleve incluido el correspondiente controlador o

driver, hecho ya posible para la mayoría de ellos sobre todo si se dispone de un

Sistema Operativo como por ejemplo Windows XP, de lo contrario el driver le será solicitado

al usuario.

Posee una alta velocidad en comparacióncon otro tipo de puertos, USB

1.1alcanza los 12 Mb/s y hasta los 480

Mb/s (60 MB/s) para USB 2.0, mientras un

puerto serie o paralelo tiene una velocidad

de transferencia inferior a 1Mb/s. El

puerto USB 2.0 es compatible con los

dispositivos USB 1.1

El cable USB permite también

alimentar dispositivos externos a travésde él, el consumo máximo de este

controlador es de 5v. Los dispositivos se

pueden dividir en dispositivos de bajo consumo (hasta 100 mA) y de alto consumo (hasta 500

mA) para dispositivos de más de 500 mA será necesario alimentación externa. Debemos tener

en cuenta también que si utilizamos un concentrador y éste está alimentado, no será necesario

realizar consumo del bus. La longitud del cable no debe superar los 5 m y que éste debe

cumplir las especificaciones del Standard USB iguales para la 1.1 y la 2.0

Puertos Físicos

Los puertos físicos, son aquellos como el puerto "paralelo" de una computadora. En este

tipo de puertos, se puede llegar a conectar: un monitor, la impresora, el escáner, etc. Ya que

estos artículos cuentan con un puerto paralelo para la computadora, con el cual se

puede conectar y empezar su labor. En si el puerto paralelo es una conexión más para la

impresora.

Tipos de puertos paralelos

Actualmente se conocen 4 tipos de puerto paralelo:

Puerto paralelo estándar (Standard Parallel PortSPP)

Puerto paralelo PS/2 (bidireccional)

Enhanced Parallel Port (EPP)

Extended Capability Port (ECP)




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1.2.3.3 CARACTERÍSTICAS

Puertos en Serie: Características:

1. Normalmente estos suelen ser 2 en una placa base y son denominados COM 1 y COM

2.2. Estos puertos funcionan con un chip llamado UART, que es un controlador serie.3. El término serie quiere decir que la comunicación con este tipo de conector se realiza

sólo en una dirección: o envío, o recepción de datos, pero no las dos al mismo tiempodebido a que envía los datos uno detrás de otro.

4. El puerto serie utiliza direcciones y una línea de señales, un IRQ para llamar laatención del procesador. Además el Software de control debe conocer la dirección.

5. La mayoría de los puertos serie utilizan direcciones Standard predefinidas. Éstas estándescritas normalmente en base hexadecimal.

6. Para el protocolo de transmisión de datos, sólo se tiene en cuenta dos estados de lalínea, 0 y 1, también llamados Low y High.

7. El conector tiene sus extremos en ángulo de manera que el enchufe podráintroducirse de una manera solamente.

Puerto Paralelo: Características Generales:

1. Este puerto utiliza un conector hembra DB25 en la computadora y un conectorespecial macho llamado Centronic que tiene 36 pines.

2. Es posible conectar el DB25 de 25 pines al Centronic de 36 pines ya que cerca de lamitad de los pines del Centronic van a tierra y no se conectan con el DB25.

3. Desde el punto de vista del software, el puerto paralelo son tres registros de 8 bitscada uno, ocupando tres direcciones de I/O consecutivas de la arquitectura X86.

4. Desde el punto de vista Hardware, el puerto es un conector hembra DB25 con docesalidas latcheadas (que tienen memoria /buffer intermedio) y cinco entradas, con 8líneas de masa.

5. La tensión de trabajo del puerto es de 5 voltios, por lo que necesitamos una fuenteestabilizada o regulada de tensión.

6. Las 12 salidas TTL (0-5v) usan latches internos y pueden programarse vía instruccionesIN/OUT del CPU

7. Las 5 entradas son "Steady-State Input points" y pueden programarse vía instruccionesIN/OUT del CPU.

8. Las 3 direcciones del puerto (DATA, STATUS, CONTROL) inician comúnmente en la 37H(otras direcciones comunes son la 278H y 378BCH).

9. Una de las líneas de entrada es además una interrupción (que puede habilitarse víaprograma) además hay una línea tipo "Power-onReset".

Puerto USB (Universal Serial Bus): Características del puerto USB:

1. Todos los dispositivos USB tienen el mismo tipo de cable y el mismo tipo de conector,independientemente de la función que cumple.

2. Los detalles de consumo y administración electrónica del dispositivo soncompletamente transparentes para el usuario.

3. El computador identifica automáticamente un dispositivo agregado mientras opera, ypor supuesto lo configura.

4. Los dispositivos pueden ser también desconectados mientras el computador está enuso.




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5. Comparten un mismo bus tanto dispositivos que requieren de unos pocos KBPS comolos que requieren varios MBPS.

6. Hasta 127 dispositivos diferentes pueden estar conectados simultáneamente yoperando con una misma computadora sobre el Bus Serial Universal.

7. El bus permite periféricos multifunción, es decir aquellos que pueden realizar varias

tareas a la vez, como lo son algunas impresoras que adicionalmente sonfotocopiadoras y máquinas de fax.8. Capacidad para manejo y recuperación de errores producido por un dispositivo

cualquiera.9. Soporte para la arquitectura conectar y operar (Plug&Play).10. Bajo costo.

Conectores RCA: Características:

1. Estos conectores transmiten la señal de audio por dos canales que van separados (unconector diferente para cada uno).

2. Los conectores de RCA son conveniente para los usos de la audiofrecuencia (AF).3. El conector es mantenido por la presión física entre la ranura del enchufe y el conectormacho.

4. Un problema del sistema RCA es que cada señal necesita su propio cable.

Conector de video VGA: Características:

1. Trabaja a una velocidad de 4 MB/sec.2. El puerto es de tipo macho de 26 pines.3. No tiene características bien definidas de una impedancia como lo conectores BNC.

Conector PS-2: Características: 1. El cuerpo del enchufe tiene generalmente una muesca o marca para mostrar donde

está la parte que va para "arriba".2. transmite la información en serie quiere decir que la comunicación con este tipo de

conector se realiza sólo en una dirección: o envío, o recepción de datos, pero no lasdos al mismo tiempo, ya que envía los datos uno detrás de otro.

Conector RJ-45: Características:

1. Es muy sencillo conectarlo a las tarjetas y a los hubs.

2. Los datos se transmiten en banda base estos significa que se usa o se envía lainformación tal y como se produce es decir no es modula en un ancho de bandaespecífico sino que se transmite en el ancho de banda en que llega originalmente estoes porque si se llega a modular posiblemente llegue a ocupar todo el ancho de banda.

3. Es seguro gracias a un mecanismo de enganche que posee mismo que lo firmementeajustado a otros dispositivos, no como en el cable coaxial donde permanentemente sepresenta fallas en la conexión.

4. Un conector más pequeño llamado mini-vga es usado en laptops.

Conector RJ-11 Características:

Tiene 4 pines El conector RJ-11 es más estrecho que el conector RJ-45




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1.2.3.4 FUNCIONAMIENTO

FUNCIONAMIENTO Modo de conexión al computador: la interfaz o interfaces que utiliza, estándares o no.

Modelo de programación: cómo se realiza su configuración y control. El teclado convencional es el principal dispositivo de entrada de datos en un

computador. También los terminales van acompañados de teclados (normalmente especiales).

Conexión al computador Consiste en una matriz de contactos con un controlador que detecta las teclas

pulsadas, incluso si se pulsan a la vez. Los dispositivos de entrada salida se conectan al computador a través de interfaces de

muy distinta naturaleza: Controlan un sólo dispositivo.- puerto paralelo, puerto serie.

Controlan muchos dispositivos.- bus USB, Fire Wire, Infiniband (servidores de altagama hasta 30 Gbits/s), etc.

Buses de E/S Permiten la conexión de interfaces de dispositivos (incluso interfaces USB): Genéricos: bus ISA, bus EISA, bus PCI, bus PCI-Express, etc. Dedicados: buses IDE, bus SCSI, Otros buses para sistemas industriales. Bus CAN, bus I2C, etc.

Funcionamiento de la E/S directa

Registros del dispositivo: IODIR: Dirección de memoria para la operación de E/S. CONT: Contador de número de bytes a transferir.

Funcionamiento habitual:1. La CPU carga los valores en los registros del dispositivo.2. El dispositivo solicita el uso de la memoria: DMA-request.3. La CPU se lo concede: DMA-acknowledge.4. El dispositivo transfiere los datos. Para cada uno, incrementa IODIR y decrementa

CONT.5. Cuando CONT llega a 0 se devuelve el control de la memoria a la CPU (DMA-request) y

se envía una interrupción de aviso.

Entrada/salida por consulta o programada:La CPU accede a los registros desde programa.

1. Para saber si el dispositivo está listo, se hace una consulta periódica Entrada/salida porinterrupciones.

2. El dispositivo avisa a la CPU cuando está listo.3. La entrada/salida se hace mediante una rutina de servicio de interrupción

Entrada/salida por acceso directo a memoria.4. El dispositivo accede directamente a la memoria.5. Avisa a la CPU del inicio o final de la operación.




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E/S por consultaLa operación de E/S es controlada por la CPU. Antes de realizar la operación se compruebael (los) registro(s) de estado, para ver si el dispositivo está listo.

E/S por interrupciones

Permite al dispositivo marcar el instante en que se hace la transferencia de datos. Elmecanismo de interrupción está presente en casi todos los computadores.

Interfaz de E/S

Comunicación con los dispositivos:• Intercambio de órdenes, información de estado y datos.

Almacenamiento temporal de datos• Fundamental para equilibrar las diferencias de velocidad del procesador y

de los periféricos• Ejemplo: el procesador puede enviar datos a ráfagas de la memoria a un

dispositivo que los procesa (de su almacén temporal) a una velocidadvarios órdenes de magnitud inferior. Detección de errores

• Defectos mecánicos o eléctricos en el funcionamiento del dispositivo(atasco de papel, cambio de un bit, etc.).




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Conclusión

Como se ha podido observar existen muchos tipos de dispositivos que utiliza la computadora y

que son indispensables para poder comunicarnos con la máquina. Un ejemplo muy claro lo es

el Teclado y el Mouse.

A lo largo del tiempo, se ha demostrado que la tecnología avanza cada día más en busca de

mejores cosas y mayor comodidad para el usuario.

Por ello debemos tener en cuenta cómo utilizar los dispositivos periférico del ordenador para

obtener un mayor aprovechamiento de cada uno de estos y hacer nuestro trabajo más rápido

y con la mayor comodidad posible, para lograr facilitar nuestras labores cotidianas en las

ayuda de estas maquinas.




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REFERENCIAS

http://www.ctr.unican.es/asignaturas/pib/PIB-TEMA-I-2en1.pdf

http://www.monografias.com/trabajos34/dispositivos-perifericos/dispositivos-

perifericos.shtml#concl

http://aleypaula.blogspot.com/2010/02/puertos-de-comunicacion-que-son-y-

para.html

http://www.ctr.unican.es/asignaturas/pib/PIB-TEMA-IV-B1-2en1.pdf

http://exa.unne.edu.ar/depar/areas/informatica/.../SO5.htm

http://www.monografias.com/trabajos34/dispositivos-perifericos/dispositivos-perifericos.shtml#concl




http://aleypaula.blogspot.com/2010/02/puertos-de-comunicacion-que-son-y-para.html








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