Manejo de periféricos en computadoras

Escuela de Ingeniería Electrónica

Programa de Mantenimiento de PCs

Equipo Periférico

Ing. José Alberto Díaz García



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.

Ing. José Alberto Díaz García 2



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

BIOS BIOS
TARJETA A TARJETA B

SISTEMA SISTEMA
OPERATIVO 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:

Entrada Proceso Salida

Se ingresa con información se procesa y luego
se obtienen resultados.




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 datos
4. 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 Yo entiendo a 28,800 bps
14,400 bps Puedo hablar con usted a
Datos
Ok 14,000




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





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).




Dispositivo 1 debe enviar el bit de inicio.
Una línea de transmisión se utiliza para describir la
comunicación.
Dispositivo 2 recibe y confirma el bit
Dispositivo 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 Bit Dato 1 Bit de Bit Dato Bit de
inicio Bit parada inicio 2 parada
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

8 8 8 n 16 8

Leading Address Trailing
Flag
Control Data CRC Flag




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 de
datos
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


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