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Escuela de Ingeniería Electrónica

Programa de Mantenimiento de PCs

Dispositivos de la Computadora I

Ing. José Alberto Díaz García



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.




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.




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.




Jerarquía de sistemas en un computador

TARJETA MADRE A TARJETA MADRE B

BIOSTARJETA A

BIOSTARJETA B

SISTEMA OPERATIVO

SISTEMA OPERATIVO

APLICACION APLICACION




Funciones del SO

¿Qué tipo de software tiene acceso al BIOS?




BIOS




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




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




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.




Periféricos mapeados

Tipos de periféricos mapeados El espacio de memoria separado del entrada/salida Puertos mapeados en memoria Ambas opciones, hibrido - Pentium




Mapa de memoria para un PC XT, AT




Mapa de entrada/salida

Mapa de entrada salida para XT Mapa de entrada salida para AT




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




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





El vector de interrupciones es una tabla que maneja números en las líneas de dirección la cual especifica el dispositivo periférico.





¿Cómo suceden las interrupciones?. Existen conexiones entre los dispositivos periféricos y el controlador de interrupciones, y un conexiones entre el controlador y el CPU.




Vectores de interrupción




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.




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.




ACCESO DIRECTO A MEMORIA




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.




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.




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.




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




Ilustración de Handshaking

Yo entiendo a 14,400 bpsOk

Yo entiendo a 28,800 bpsPuedo hablar con usted a 14,000

Datos




Velocidades de transmisión de algunos periféricos




Razón de transmisión de dispositivos




Tipos de comunicación serial

Existen dos tipos de comunicación serial Comunicación serial asincrónica Comunicación serial sincrónica




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).




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




Línea de transmisión

espera Bitinicio

Dato 1 Bit

Bit deparada

Bitinicio

Bit deparada

Dato 2 Bit




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.




Marco de transmisión sincrónica

DataControlLeading

FlagTrailing

FlagCRCAddress

8 8 8 16n 8




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




Descripción de pines en un puerto serial




PUERTOS SERIAL




PUERTO SERIAL




Descripción de pines en un puerto serial del tipo PS/2




CONEXIONES PARA REALIZAR UN CABLE CONVERTIDOR ENTRE 9 Y 25 PINES




Direcciones e interrupciones asignadas a los puertos seriales en un PC




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




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.




Configuración de pines del conector DTE




Configuraciones básicas para transferencia de información serial




Conexiones RS-232 para conectores de 9 pines y DIN circular




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




Descripción de pines de un puerto paralelo




Conectores para los puertos paralelos




Direcciones e interrupciones asignadas en los PCs




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.




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.




Chip sets




Chip set 440BX




Chip set 810E




Chip set VIA




Chip set Sis