Dispositivos de E / S
Se denomina periféricos a los aparatos o dispositivos auxiliares e independientes conectados a la unidad central de procesamiento de una computadora.
Se consideran periféricos tanto a las
unidades o dispositivos a través de los cuales
la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas
que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de
la memoria principal.
Se pueden clasificar
en dos grandes categorías:
- Dispositivos de bloques: dispositivos que
almacenan la información en bloques de tamaño fijo (discos)
- Dispositivos de caracteres: maneja la
información mediante un flujo de caracteres sin estructurarlos en bloques
(mouse, teclado, impresora)
Las principales características de
los dispositivos de bloque son:
- La información se almacena en
bloques de tamaño fijo.
- Cada bloque tiene su propia
dirección.
- Los tamaños más comunes de los
bloques van desde los 128 bytes hasta los 1.024 bytes.
- Se puede leer o escribir en un
bloque de forma independiente de los demás, en cualquier momento.
- Un ejemplo típico de dispositivos
de bloque son los discos.
Las principales características de
los dispositivos de caracter son:
- La información se transfiere como
un flujo de caracteres, sin sujetarse a una estructura de bloques.
- No se pueden utilizar direcciones.
- No tienen una operación de
búsqueda.
- Un ejemplos típico de dispositivos
de caracter son las impresoras de línea, terminales, interfaces de una
red, ratones, etc.
Algunos dispositivos no se ajustan a
este esquema de clasificación,
por ejemplo los relojes, que no tienen direcciones por medio de bloques y no
generan o aceptan flujos de caracteres.
El sistema de
archivos solo trabaja con dispositivos de bloque abstractos,
por lo que encarga la parte dependiente del dispositivo a un
software de menor nivel, el software manejador del dispositivo.
Todos los dispositivos de E/S se pueden agrupar en
tres grandes grupos:
- Dispositivos de interfaz de usuario. Se llama así a los dispositivos que
permiten la comunicación entre los usuarios y la computadora. Dentro de
este grupo se incluyen todos los dispositivos que sirven para proporcionar
interfaz con el usuario, tanto para entrada (ratón, teclado, etc.) como
para salida (impresoras, pantalla, etc.). Existen periféricos menos
habituales, pero más sofisticados, tales como un escáner, lectores de
huella digital, lectores de cinta magnética, instrumentos musicales
digitales (MIDI), etc.
- Dispositivos de almacenamiento. Se usan para proporcionar almacenamiento no volátil de datos
y memoria. Su función primordial es abastecer de datos y almacenamiento a
los programas que se ejecutan en la UCP. Según su capacidad y la
inmediatez con que se puede acceder a los datos almacenados en estos
dispositivos, se pueden dividir en almacenamiento secundario (discos y
disquetes) y terciario (cintas).
- Dispositivos de comunicaciones. Permiten conectar a la computadora con otras computadoras a
través de una red. Los dos tipos de dispositivos más importantes de esta
clase son los módem, para comunicación vía red telefónica, y las tarjetas
de interfaz a la red, para conectar la computadora a una red de área
local.
En cualquier caso, y sea como sea el controlador,
su misión es convertir los datos del formato interno del dispositivo a uno
externo que se ofrezca a través de una interfaz de programación bien definida.
Los controladores de dispositivo se suelen agrupar en alguna de las siguientes
categorías o clases:
- Adaptadores de audio (tarjetas de sonido).
- Dispositivos de comunicación (infrarrojos, módems, etc).
- Dispositivos de visualización; pantallas (displays).
- Teclados.
- Ratón (“mouse” y otros señaladores gráficos).
- Dispositivos multimedia.
- Dispositivos de Red.
- Impresoras.
- Almacenamiento
Algunos dispositivos
de entrada y salida:
- Entrada:
- Teclado
- Ratón
- Joystick
- Lápiz óptico
- Micrófono
- Webcam
- Escáner
- Escáner de código de barras
- Salida:
- Monitor
- Altavoz
- Auriculares
- Impresora
- Plotter
- Proyector
- Entrada/salida (mixtos):
- Unidades de almacenamiento:
CD,DVD, Blu-ray, Memory cards, Disco Duro Externo, Disco duro, Pendrive
USB.
- Módem
- Router
- Pantalla táctil
- Tarjeta de red
Un controlador
(instaladores) de disposotivos, normalmente llamado controlador en inglés
(device driver) es un programa que infórmatico que permite al sistema operativo
interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware del
dispositivo y proporcionando una interfaz- posiblemente estardarizada -
para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que se
indica al sistema operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un
dispositivo en particular. Por lo tanto es una pieza esencial, sin el
cual, no se podría usar el hardware.Los controladores de dispositivos son
programas añanidos al núcleo del sistema para gestionar periféricos y
dispositivos oficiales.
Existen tantos tipos
de controladores como tipos de periféricos y es común mas de un tipo de
controlador posible para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un
nivel distinto de funcionalidades. Por ejemplo, aparte de los
oficiales ( normalmente disponibles en la página web del fabricante se pueden
encontrar tambienlos proporcinados por el sistema operativo o tambien
versiones no oficiales hechas por terceros.
Las unidades de e / s
generalmente constan de:
- Un componente mecánico.
- Un componente electrónico, el
controlador del dispositivo o adaptador.
Muchos controladores pueden manejar más
de un dispositivo. El S. O. generalmente trabaja con el controlador y no
con el dispositivo.
Los modelos más
frecuentes de comunicación entre la cpu y los controladores son:
- Para la mayoría de las micro y
mini computadoras:
- Modelo de bus del
sistema.
- Para la mayoría de los mainframes:
- Modelo de varios buses y
computadoras especializadas en e / s llamadas canales de e / s.
La interfaz entre el controlador y el
dispositivo es con frecuencia de muy bajo nivel:
- La comunicación es mediante
un flujo de bits en serie que:
- Comienza con un preámbulo.
- Sigue con una serie de bits (de
un sector de disco, por ej.).
- Concluye con una suma para
verificación o un código corrector de errores.
- El preámbulo:
- Se escribe al dar formato al
disco.
- Contiene el número de cilindro y
sector, el tamaño de sector y otros datos similares.
El controlador debe:
- Convertir el flujo de bits en
serie en un bloque de bytes.
- Efectuar cualquier corrección de
errores necesaria.
- Copiar el bloque en la memoria
principal.
Cada controlador posee registros que
utiliza para comunicarse con la cpu:
- Pueden ser parte del espacio
normal de direcciones de la memoria: e / s mapeada a memoria.
- Pueden utilizar un espacio de
direcciones especial para la e / s, asignando a cada controlador una parte
de él.
El S. O. realiza la e/s al escribir
comandos en los registros de los controladores; los parámetros de los comandos también se cargan
en los registros de los controladores.
Al aceptar el comando, la cpu puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo.
Al aceptar el comando, la cpu puede dejar al controlador y dedicarse a otro trabajo.
Al terminar
el comando, el controlador provoca una interrupción para
permitir que el S. O.:
- Obtenga el control de la cpu.
- Verifique los resultados de la
operación.
La cpu obtiene los resultados y
el estado del dispositivo al leer uno o más bytes de información de los
registros del controlador.
Ejemplos de controladores,
sus direcciones de e / s y sus vectores de
interrupción en la PC IBM pueden verse en la Tabla
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