Intro 2009
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Escuela de Ingeniería Electrónica
Programa de Mantenimiento de PCs
Dispositivos de la Computadora I
Ing. José Alberto Díaz García
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Programa de Mantenimiento de PCs
Ing. José Alberto Díaz García 2
Introducción
Para conocer la forma en que los computadores manejan sus dispositivos de entrada y salida (periféricos), es necesario analizar la forma en que los computadores manejan el hardware (HW) de la tarjeta madre.
Recordemos que el HW de la tarjeta madre lo maneja directamente el BIOS.
También recordemos que el BIOS es un programa que maneja directamente todo el HW de la tarjeta madre.
Para manejar el BIOS los usuarios deben ser personas muy experimentadas con alto conocimiento en programación a nivel de lenguaje ensamblador, sin embargo los sistemas operativos se han desarrollado principalmente para ser utilizados como interfase entre el BIOS y las acciones que los usuarios desean implementar.
El sistema operativo (SO), entre otras funciones se utiliza como intermediador entre el BIOS y los usuarios.
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Dispositivos de entrada salida
Los dispositivos de entrada se utilizan para ingresar información a un computador, con el fin de que estos sean procesados por el CPU.
Los dispositivos de salida se utilizan para que una vez procesados los datos estos se puedan mostrar al usuario.
Los datos procesados por un computador son necesarios para los usuarios para tomar decisiones.
También los datos procesados se utilizan como recursos para la recreación.
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Manejo de periféricos
Para el manejo de los periféricos de un computador se hace necesario conocer: Aspectos básicos de los sistemas operativos Aspectos básicos relacionados con las tarjetas
madre La jerarquía existente entre los sistemas de un
computador Las funciones que realizan los sistemas operativos El BIOS es un programa que se encarga de manejar
todo el HW de la tarjeta madre.
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Jerarquía de sistemas en un computador
TARJETA MADRE A TARJETA MADRE B
BIOSTARJETA A
BIOSTARJETA B
SISTEMA OPERATIVO
SISTEMA OPERATIVO
APLICACION APLICACION
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Funciones del SO
¿Qué tipo de software tiene acceso al BIOS?
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BIOS
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Modelo básico
En los computadores existe un modelo básico para el análisis de la entrada y la salida de información:
Se ingresa con información se procesa y luego se obtienen resultados.
Entrada Proceso Salida
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Manejo de los dispositivos de entrada y salida
Los procesadores pueden manejar los periféricos utilizando los siguientes criterios: Periféricos mapeados Por interrupciones Por transferencia directa a memoria Por polling
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Manejo de periféricos mapeados
De esta forma se manejaban los periféricos en los años 80 porque los procesadores de la época no podían manejar interrupciones.
Este método consiste en que el sistema operativo escriba en la memoria propia de cada uno de los periféricos.
Aquí se parte del supuesto de que los periféricos tienen memoria propia y que puede ser accesada por el computador.
De esta forma el computador puede escribir en la memoria del periférico cada vez que se quiera manejar el periférico. Para realizar esta función se pueden utilizar dos métodos: Cada posición de memoria del periférico se le asigna un puerto I/O
(entrada7salida). Cada posición de memoria del periférico se mapea en el espacio de
memoria del computador.
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Periféricos mapeados
Tipos de periféricos mapeados El espacio de memoria separado del entrada/salida Puertos mapeados en memoria Ambas opciones, hibrido - Pentium
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Mapa de memoria para un PC XT, AT
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Mapa de entrada/salida
Mapa de entrada salida para XT Mapa de entrada salida para AT
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Manejo de periféricos por interrupciones
Las interrupciones son señales que alteran el funcionamiento normal del CPU. Libera el CPU del tiempo de espera por eventos. Proveen control para las entradas externas
Ejemplos Entradas inesperados Situaciones anormales Instrucciones ilegales Multitarea, multiprocesamiento
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Manejo por interrupciones
El CPU comprueba si hay interrupciones después de que ejecuta cada instrucción.
Después del booteo, el OS instala las direcciones del manejador de interrupciones con su vector correspondiente.
Prioridad en las interrupciones
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Manejo de periféricos por interrupciones
El vector de interrupciones es una tabla que maneja números en las líneas de dirección la cual especifica el dispositivo periférico.
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Manejo de periféricos por interrupciones
¿Cómo suceden las interrupciones?. Existen conexiones entre los dispositivos periféricos y el controlador de interrupciones, y un conexiones entre el controlador y el CPU.
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Vectores de interrupción
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Manejo de periféricos por Acceso Directo a Memoria
El controlador de DMA toma control del CPU para realizar transferencias de datos entre el periférico y la memoria principal del sistema.
No se permiten las interrupciones una vez que se inicia la transferencia de datos por medio del DMA.
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Manejo de periféricos por DMA
Acceso directo a memora (DMA) es la capacidad que ofrecen los computadores para permitir enviar datos directamente desde el periférico (como las unidades de disco) a su memoria en la tarjeta madre.
Operaciones DMA:1.El CPU programa el controlador del DMA.2.La solicitud de DMA transfiere a memoria.3.Se transfieren los datos4.El controlador del disco envía un reconocimiento de
solicitud.
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ACCESO DIRECTO A MEMORIA
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Entrada/salida programada
No se utiliza DMA ni tampoco interrupciones
El CPU tiene que leer y escribir un byte uno a uno entre la memoria principal y el dispositivo.
Cuando el procesador corre el programa de servicio a los periféricos, este prueba uno a uno si necesitan de su servicio, en caso contrario continúa con las tareas que realiza.
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Comunicación con periféricos
Los computadores se comunican con los periféricos mediante protocolos de comunicación.
Estos protocolos permiten la estandarización en la industria para el desarrollo de periféricos para estas máquinas.
Los protocolos de comunicación son procesos mediante los cuales el CPU se puede comunicar con los periféricos.
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Formas de comunicación
Existen dos formas de comunicación de los computadores con sus periféricos: Comunicación serial Comunicación paralela
Comunicación serie• La comunicación serial se presenta en aquellos dispositivos
periféricos en que no pueden manejar más de un bit de datos en un instante de tiempo dado.
• Requiere de un cable y es muy lento.• Ejemplo: Modems
Comunicación paralela• Transfiere más de un bit de datos en un mismo instante de tiempo.• Se transmiten N-bits en el mismo instante de tiempo por n-cables.• Es muy rápida pero requiere de muchos cables y se utiliza en
distancias cortas.• Ejemplo: dispositivos de entrada/salida, controladores de DMA.
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Conceptos básicos de la comunicación serial
Uno de los parámetros fundamentales en la comunicación con computadores es la velocidad. También conocida como Handshaking
• Determinar el protocolo de transferencia y la velocidad. La velocidad se mide por el número de bits por segundo (bps)
También se conoce como BAUD RATE o BAUDIOS
Los dispositivos deben coincidir en el número de bits de datos por transmisión. Bits de paridad
• Comprobación de errores Bits de parada
• Fin de transmisión
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Ilustración de Handshaking
Yo entiendo a 14,400 bpsOk
Yo entiendo a 28,800 bpsPuedo hablar con usted a 14,000
Datos
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Velocidades de transmisión de algunos periféricos
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Razón de transmisión de dispositivos
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Tipos de comunicación serial
Existen dos tipos de comunicación serial Comunicación serial asincrónica Comunicación serial sincrónica
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Comunicación serial asincrónica
Cada uno de los bytes se transmite como entidades separadas. El dispositivo debe ser capaz de reconocer:
• Cuando la transmisión ocurre.• Cuando debe leer los datos• Cuando la transmisión finaliza• Cuando la transmisión se encuentra en espera (no se
transmiten datos).
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Comunicación serial asincrónica
Dispositivo 1 debe enviar el bit de inicio. Una línea de transmisión se utiliza para describir la
comunicación.
Dispositivo 2 recibe y confirma el bitDispositivo 2 inicia la lectura de datos al
final de la línea.El proceso se repite por cada dato, sin
embargo hay muchos datos en la línea.Luego el dispositivo 2 recibe y confirma
el bit de parada
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Línea de transmisión
espera Bitinicio
Dato 1 Bit
Bit deparada
Bitinicio
Bit deparada
Dato 2 Bit
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Transmisión sincrónica
En lugar de transmitir un bit de inicio y otro de parada por cada dato, la transmisión sincrónica agrupa datos en bloques llamados “frames”.
Hay algunos niveles de cuadros, similares a los paquetes de datos.
Hay una información relevante como lo es la dirección hacia donde se envía la información, un control para asegurarse el destino, los datos por si mismos, la comprobación de redundancia cíclica (CRC) para comprobar si no ocurrieron errores en la transmisión.
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Marco de transmisión sincrónica
DataControlLeading
FlagTrailing
FlagCRCAddress
8 8 8 16n 8
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MEDIOS DE COMUNICACIÓN
Los computadores se comunican con los dispositivos periféricos mediante puertos para la entrada y salida de datos.
Estos pueden ser del tipo: Serial Paralelo
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Descripción de pines en un puerto serial
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PUERTOS SERIAL
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PUERTO SERIAL
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Descripción de pines en un puerto serial del tipo PS/2
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CONEXIONES PARA REALIZAR UN CABLE CONVERTIDOR ENTRE 9 Y 25 PINES
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Direcciones e interrupciones asignadas a los puertos seriales en un PC
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Puertos seriales
Convierte los datos entre los dispositivos paralelos y seriales.
Estándar RS-232 Utilizado como estándar por los
dispositivos seriales. Actualmente se utilizan otros
estándares como el USB, ya que es más rápido.
Los puertos COM son seriales Utilizan un conector de 9 Se utiliza por modem y otros
dispositivos
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RS - 232 El estándar RS-232 se encuentra disponible para
conectores de 4, 9 y 25 pines. Para la mínima configuración del RS-232 de un conector
de 9 pines se utilizan los pines 4, 5, 8, 6 y 20, es a esta configuración la que se le llama de 4.
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Configuración de pines del conector DTE
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Configuraciones básicas para transferencia de información serial
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Conexiones RS-232 para conectores de 9 pines y DIN circular
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Propiedades de los puertos seriales
Velocidad se coloca en bits por segundo 75 bps a 128,0000 bps
Tamaño de los datos por enviar 7 u 8 bits
Bits de parada Identifica el fin del bloque dedatos
Control de flujo
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Descripción de pines de un puerto paralelo
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Conectores para los puertos paralelos
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Direcciones e interrupciones asignadas en los PCs
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Manejadores (Drivers) de periféricos
Los manejadores de dispositivos periféricos son programas desarrollados por los fabricantes de los equipos para la entrada y salida de información que controlan su funcionamiento.
Estos driver son utilizados por el sistema operativo cada vez que los periféricos solicitan servicio o cada vez que el usuario los necesita.
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Sistema operativo y los manejadores de periféricos
El sistema operativo se adapta a cada uno de los diferentes periféricos y utiliza los drivers con el fin de operarlos eficientemente.
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Chip sets
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Chip set 440BX
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Chip set 810E
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Chip set VIA
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Chip set Sis