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Intro 2009

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  • 1. Dispositivos de la Computadora I 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 3. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 4. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 5. Jerarquía de sistemas en un computador Ing. José Alberto Díaz García TARJETA MADRE A TARJETA MADRE B BIOS TARJETA A BIOS TARJETA B SISTEMA OPERATIVO SISTEMA OPERATIVO APLICACION APLICACION
  • 6. Funciones del SO Ing. José Alberto Díaz García ¿Qué tipo de software tiene acceso al BIOS?
  • 7. BIOS Ing. José Alberto Díaz García
  • 8. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García Entrada Proceso Salida
  • 9. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 10. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 11. Periféricos mapeados
    • Tipos de periféricos mapeados
      • El espacio de memoria separado del entrada/salida
      • Puertos mapeados en memoria
      • Ambas opciones, hibrido - Pentium
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 12. Mapa de memoria para un PC XT, AT Ing. José Alberto Díaz García
  • 13. Mapa de entrada/salida
    • Mapa de entrada salida para XT Mapa de entrada salida para AT
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 14. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 15. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 16. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 17. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 18. Vectores de interrupción Ing. José Alberto Díaz García
  • 19. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 20. 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:
      • El CPU programa el controlador del DMA.
      • La solicitud de DMA transfiere a memoria.
      • Se transfieren los datos
      • El controlador del disco envía un reconocimiento de solicitud.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 21. ACCESO DIRECTO A MEMORIA Ing. José Alberto Díaz García
  • 22. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 23. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 24. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 25. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 26. Ilustración de Handshaking Ing. José Alberto Díaz García Yo entiendo a 14,400 bps Ok Yo entiendo a 28,800 bps Puedo hablar con usted a 14,000 Datos
  • 27. Velocidades de transmisión de algunos periféricos Ing. José Alberto Díaz García
  • 28. Razón de transmisión de dispositivos Ing. José Alberto Díaz García
  • 29. Tipos de comunicación serial
    • Existen dos tipos de comunicación serial
      • Comunicación serial asincrónica
      • Comunicación serial sincrónica
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 30. 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).
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 31. 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 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 32. Línea de transmisión Ing. José Alberto Díaz García espera Bit inicio Dato 1 Bit Bit de parada Bit inicio Bit de parada Dato 2 Bit
  • 33. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 34. Marco de transmisión sincrónica Ing. José Alberto Díaz García Data Control Leading Flag Trailing Flag CRC Address 8 8 8 16 n 8
  • 35. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 36. Descripción de pines en un puerto serial Ing. José Alberto Díaz García
  • 37. PUERTOS SERIAL Ing. José Alberto Díaz García
  • 38. PUERTO SERIAL Ing. José Alberto Díaz García
  • 39. Descripción de pines en un puerto serial del tipo PS/2 Ing. José Alberto Díaz García
  • 40. CONEXIONES PARA REALIZAR UN CABLE CONVERTIDOR ENTRE 9 Y 25 PINES Ing. José Alberto Díaz García
  • 41. Direcciones e interrupciones asignadas a los puertos seriales en un PC Ing. José Alberto Díaz García
  • 42. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 43. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 44. Configuración de pines del conector DTE Ing. José Alberto Díaz García
  • 45. Configuraciones básicas para transferencia de información serial Ing. José Alberto Díaz García
  • 46. Conexiones RS-232 para conectores de 9 pines y DIN circular Ing. José Alberto Díaz García
  • 47. 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
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 48. Descripción de pines de un puerto paralelo Ing. José Alberto Díaz García
  • 49. Conectores para los puertos paralelos Ing. José Alberto Díaz García
  • 50. Direcciones e interrupciones asignadas en los PCs Ing. José Alberto Díaz García
  • 51. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 52. 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.
    Ing. José Alberto Díaz García
  • 53. Chip sets Ing. José Alberto Díaz García
  • 54. Chip set 440BX Ing. José Alberto Díaz García
  • 55. Chip set 810E Ing. José Alberto Díaz García
  • 56. Chip set VIA Ing. José Alberto Díaz García
  • 57. Chip set Sis Ing. José Alberto Díaz García