DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA
Introducción
En arquitectura de computadores, el
bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes
de una computadora o entre varias computadoras. Está formado por cables o
pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores
además de circuitos integrados.
En los primeros computadores
electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la
comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o
muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una
función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de
entrada y de salida para cada dispositivo.
La tendencia en los últimos años
hacia el uso de buses seriales como el USB, Firewire para comunicaciones con
periféricos, reemplazando los buses paralelos, incluyendo el caso del
microprocesador con el chipset en la placa base, a pesar de que el bus serial
posee una lógica compleja (requiriendo mayor poder de cómputo que el bus
paralelo) se produce a cambio de velocidades y eficacias mayores.
Concepto de bus
El término Bus se refiere a las
rutas entre los componentes de una computadora. En una computadora existen dos
buses principales: El Bus de datos y el Bus de direcciones, el más conocido es
el Bus de datos (1) .
Buses de Entrada/Salida e interfaz
Las necesidades de comunicación en
un ordenador son muy diversas. Por un lado, tenemos periféricos que necesitan
un ancho de banda pequeño (por ejemplo, el ratón); sin embargo, hay otros, como
el disco duro, que necesitan un ancho de banda lo mayor posible.
Hay interfaces que se dedican a un
único dispositivo (por ejemplo: teclado, ratón, impresora) y hay otros que se
dedican a un amplio espectro de dispositivos.
La conexión del dispositivo con el
bus en algunos casos se realiza en el interior del ordenador. Para ello hay un
lugar especialmente diseñado para insertar la tarjeta controladora, que se
llama ranura de expansión (slot). En cambio, en otros casos se realiza en el
exterior, a través de unos dispositivos que reciben el nombre de puertos (2) .
Los puertos reciben el mismo nombre
que los buses con los que se comunican a los periféricos. Los más usuales son:
El bus PCI
El bus PCI (Interconexión de componentes periféricos)
fue desarrollado por Intel el 22 de junio de 1992. A diferencia del bus VLB, no
se trata de un bus local tradicional sino de un bus intermedio ubicado entre el
bus de procesador (Puente Norte) y el bus de entrada/salida (Puente Sur).
Conectores PCI
Por lo general, las placas madre cuentan con al menos
3 ó 4 conectores PCI, identificables generalmente por su color blanco estándar.
La interfaz PCI existe en 32 bits con un conector de
124 clavijas o en 64 bits con un conector de 188 clavijas. También existen dos
niveles de sexualización de voltaje:
3,3 V
para los ordenadores portátiles
5 V
para los equipos de escritorio
El voltaje señalizado no es igual al voltaje de la
fuente de alimentación de la placa madre, sino que es el umbral de voltaje
necesario para el cifrado digital de los datos (3) .
Existen 2 tipos de conectores de 32 bits.
Conector PCI de 32
bits, 5 V:
Conector PCI de 32
bits, 3,3 V:
Bus AGP
La interfaz AGP se ha creado con el único propósito de
conectarle una tarjeta de video. Funciona al seleccionar en la tarjeta gráfica
un canal de acceso directo a la memoria (DMA, Direct Memory Access), evitado
así el uso del controlador de entradas/salidas. En teoría, las tarjetas que
utilizan este bus de gráficos necesitan menos memoria integrada ya que poseen
acceso directo a la información gráfica (como por ejemplo las texturas)
almacenadas en la memoria central. Su costo es aparentemente inferior.
La versión 1.0 del bus AGP, que funciona con 3.3
voltios, posee un modo 1X que envía 8 bytes cada dos ciclos y un modo 2X que
permite transferir 8 bytes por ciclo.
En 1998, la versión 2.0 del bus AGP presenta el AGP 4X
que permite el envío de 16 bytes por ciclo. La versión 2.0 del bus AGP funciona
con una tensión de 1.5 voltios y con conectores AGP 2.0 "universales"
que pueden funcionar con cualquiera de los dos voltajes.
La versión 3.0 del bus AGP apareció en 2002 y permite
duplicar la velocidad del AGP 2.0 proponiendo un modo AGP 8X (3) .
El Bus PCI Express
El bus PCI Express (Interconexión de Componentes
Periféricos Express, también escrito PCI-E o 3GIO en el caso de las
"Entradas/Salidas de Tercera Generación"), es un bus de interconexión
que permite añadir placas de expansión a un ordenador. El bus PCI Express fue
desarrollado en julio de 2002. A diferencia del bus PCI, que se ejecuta en una
interfaz paralela, el bus PCI Express se ejecuta en una interfaz en serie, lo
que permite alcanzar un ancho de banda mucho mayor que con el bus PCI (3) .
Puerto serial y puerto paralelo
Puerto serial
Los puertos seriales (también llamados RS-232, por el
nombre del estándar al que hacen referencia) fueron las primeras interfaces que
permitieron que los equipos intercambien información con el "mundo
exterior". El término serial se refiere a los datos enviados mediante un
solo hilo: los bits se envían uno detrás del otro (consulte la sección sobre
transmisión de datos para conocer los modos de transmisión).
Puerto paralelo
La transmisión de datos paralela consiste en enviar
datos en forma simultánea por varios canales (hilos). Los puertos paralelos en
los PC pueden utilizarse para enviar 8 bits (un octeto) simultáneamente por 8
hilos.
Los primeros puertos paralelos bidireccionales
permitían una velocidad de 2,4 Mb/s. Sin embargo, los puertos paralelos
mejorados han logrado alcanzar velocidades mayores:
- El EPP (puerto paralelo mejorado) alcanza velocidades de 8 a 16 Mbps
- El ECP
(puerto de capacidad mejorada), desarrollado por Hewlett Packard y Microsoft.
Posee las mismas características del EPP con el agregado de un dispositivo Plug
and Play que permite que el equipo reconozca los periféricos conectados
USB
El USB (Bus de serie universal), como su nombre lo
sugiere, se basa en una arquitectura de tipo serial. Sin embargo, es una
interfaz de entrada/salida mucho más rápida que los puertos seriales estándar.
La arquitectura serial se utilizó para este tipo de puerto por dos razones principales:
· La arquitectura
serial le brinda al usuario una velocidad de reloj mucho más alta que la interfaz
paralela debido a que este tipo de interfaz no admite frecuencias demasiado
altas (en la arquitectura de alta velocidad, los bits que circulan por cada
hilo llegan con retraso y esto produce errores);
·
Los cables
seriales resultan mucho más económicos que los cables paralelos (4) .
Bus FireWire (IEEE
1394)
El bus IEEE 1394 (nombre del estándar al cual hace
referencia) fue desarrollado a fines de 1995 con el objetivo de brindar un
sistema de intercomunicación que permita circular datos a alta velocidad y en
tiempo real. La compañía Apple le dio el nombre comercial "FireWire",
y como se lo conoce comúnmente. Sony también le dio un nombre comercial,
i.Link. Texas Instruments, prefirió llamarlo Lynx.
Se trata de un puerto existente en algunos equipos que
permite conectarse a distintos periféricos (en particular cámaras digitales)
con un ancho de banda alto. Existen tarjetas de expansión (generalmente en
formato PCI o PC Card / PCMCIA) que le permiten equipar un ordenador con
conectores FireWire (3) .
Dispositivos de
Entrada
Los dispositivos de Entrada son los que utilizamos
para introducir información en el ordenador.
Teclado
Seguramente es el periférico más usado para introducir
datos en el ordenador.
Físicamente, está formado por una matriz de teclas de
seis filas y veintidós columnas. No todas las casillas están ocupadas por
teclas, pues hay teclas especiales que ocupan más de una casilla. Suelen ser
unas 105 teclas. Algunas teclas tienen asignados varios caracteres y se
utilizan en combinación con otras. En los últimos años se han incorporado
nuevas teclas específicas de Internet, Windows, sonido, etcétera.
Ratón
Es uno de los periféricos en los que más han aumentado
las posibilidades de utilización. Prácticamente todas las instrucciones que
deseamos enviar a la CPU las enviamos a través del ratón.
Escáner
Es el dispositivo idóneo para introducir en el
ordenador imágenes que se encuentran en papel. También sirve para introducir
texto directamente desde un papel e interpretarlo como tal. Su misión es
transformar tanto imágenes como texto en bits que podamos almacenar y
modificar.
La imagen colocada sobre el cristal es leída
-"barrida"- como si fueran líneas horizontales por un haz de luz que
se refleja en unos espejos especiales. El equipo mide la cantidad de luz
reflejada y la convierte en bits.
Dispositivos de Salida
Los dispositivos de Salida son aquellos que presentan
la información recibida de la CPU de una forma que nosotros podamos entender.
Monitor
Es el periférico donde el ordenador nos muestra de
manera visual la información procesada. El monitor tradicional es el de tubo de
rayos catódicos y su funcionamiento es similar al de un televisor convencional:
tres cañones situados al fondo del tubo lanzan un chorro de electrones que
chocan contra una pantalla de material fosforescente de tres colores, que se
ilumina formando imágenes.
Impresora
Es el periférico utilizado para presentar la
información en soporte físico, normalmente papel de distintos tipos, pero
también es posible utilizar trasparencias y tela.
Bibliografía
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1.
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Vazquez Gomez JB.
Arquitectura decomputadoras I Mexico: Red Tercer Milenio; 2012.
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2.
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Herranz Fuentes ML.
Tecnología Informatica. [Online]. [cited 2016 Junio 01. Available from: http://platea.pntic.mec.es/lherranz/tema2/tema2.htm.
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3.
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CCM. [Online].;
2016 [cited 2016 Junio 01. Available from: http://es.ccm.net/contents/computador-3126680555#384.
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4.
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Kioskea. [Online].;
2014 [cited 2016 Junio 01. Available from: file:///C:/Users/Leslie_/Downloads/usb-bus-de-serie-universal-407-k8u3gh.pdf.
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