PDF de programación - Periféricos Interfaces y Buses - IV. Dispositivos de E/S

Periféricos Interfaces y Buses

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DE CANTABRIA

I. Arquitectura de E/S
II. Programación de E/S
III. Interfaces de E/S de datos
IV. Dispositivos de E/S de datos

Dispositivos de entrada de datos (teclado, escáner, tablas
digitalizadoras, cámaras). Dispositivos de presentación de datos
(monitores, tarjetas gráficas, impresoras). Otros dispositivos de E/S
(sensores, actuadores, controladores de líneas analógicas y
digitales).

V. Buses
VI. Controladores e interfaces de dispositivos de almacenamiento
VII. Sistemas de almacenamiento

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Dispositivos de E/S de datos

Bloque I
• Introducción
• El teclado
• Actividad propuesta

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Introducción a los dispositivos de E/S
de datos

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Los dispositivos de entrada salida se conectan al computador a
través de interfaces de muy distinta naturaleza:
• controlan un sólo dispositivo
- puerto paralelo, puerto serie

• controlan muchos dispositivos

- bus USB, Fire Wire, Infiniband (servidores de alta gama hasta 30

Gbits/s), etc.

• buses de E/S que permiten la conexión de interfaces de

dispositivos (incluso interfaces USB):
- genéricos: bus ISA, bus EISA, bus PCI, bus PCI-Express, etc.
- dedicados: buses IDE, bus SCSI,

• otros buses para sistemas industriales

- bus CAN, bus I2C, etc.

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Introducción a los dispositivos de E/S
de datos (cont.)

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En el Tema I discutimos la clasificación de los periféricos y vimos
la clasificación que hacía W. Stallings [3], en la que distinguía dos
grupos:
• Memoria externa: como parte del sistema de memoria
- discos magnéticos, discos ópticos (CDs, DVDs), cintas

magnéticas, etc.

• Dispositivos de E/S:

- de interacción con humanos: comunicación usuario computador
- de interacción con máquinas: comunicación con elementos del

equipo

- de comunicación: para el acceso a equipos remotos

En este tema consideramos los dispositivos que pertenecen al
segundo grupo, dejando aparte los de comunicaciones

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Clasificación de los dispositivos de E/S

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Dentro de los dispositivos de E/S podemos también hacer una
clasificación:
• Dispositivos de entrada de datos:

teclado

-
- ratón
joystick
-
- escáner
-
-
- cámaras (analógicas y digitales)

tabla digitalizadora
lápiz óptico

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Clasificación de los dispositivos de
E/S (cont.)

• Dispositivos de presentación de datos:

- monitores
-
-
-

tarjetas gráficas
impresoras
trazadores (plotters)

• Dispositivos de entrada y presentación de datos:

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tarjetas de sonido

-
- monitor táctil
-

terminales: constan de teclado y pantalla

• Otros dispositivos de E/S

- sensores
- actuadores
- controladores de líneas analógicas y digitales

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Características de los dispositivos de
E/S

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Todo dispositivo responde en general a los siguientes grupos de
características:
• funcionalidad: para lo que sirve, lo que hace
• estructura del hardware: características eléctricas y mecánicas,

principios de su funcionamiento, cómo lleva a cabo su
funcionalidad

• modo de conexión al computador: la interfaz o interfaces que

que utiliza, estándares o no

• modelo de programación: cómo se realiza su configuración y

control

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Dispositivos de E/S de datos

Bloque I
• Introducción
• El teclado
• Actividad propuesta

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El teclado

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Funcionalidad
• el teclado convencional es el principal dispositivo de entrada de

datos en un computador

• también los terminales van acompañados de teclados

(normalmente especiales)

Conexión al computador
• normalmente va acompañado de una interfaz especial de

teclado

Hardware
• consiste en una matriz de contactos con un controlador que

detecta las teclas pulsadas, incluso si se pulsan a la vez

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Hardware del teclado

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Hardware del teclado (cont.)

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Funcionamiento básico del teclado:
• el chip del teclado chequea la matriz de contactos para

comprobar cuando se pulsa o se suelta una tecla

• escribe el código a un buffer interno
• después se retransmite el código a la interfaz del PC
• con la recepción del código, la interfaz produce una interrupción

Cada tecla tiene asignado un código que es el que la interfaz
transmite
• su interpretación la realiza el driver para producir el carácter o el

control correspondiente

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Códigos de scan de teclado

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Modelo de programación del teclado

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El teclado tiene asociados dos puertos de E/S:
• dirección 60h

- buffer de salida - sólo lectura
- buffer de entrada - sólo escritura

• dirección 64h

- registro de control - sólo escritura
- registro de estado - sólo lectura

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Controlador de teclado

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Registro de estado

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Registro de control

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Sobre los 8 bits del registro de control se pueden escribir códigos
con los comandos que el controlador ejecutará

Algunos ejemplos son los siguientes

Código

a7h
a8h
a9h

aah

Comando

Deshabilita el dispositivo auxiliar
Habilita el dispositivo auxiliar
Comprueba la interfaz hacia el dispositivo auxiliar
devolviendo su estado en el buffer de salida.
(00h= no error, 01= linea del reloj baja, 02h= linea de reloj
alta, 03h= linea de datos alta, 04h= linea de datos baja,
ffh= no hay dispositivo auxiliar)
El controlador del teclado ejecuta un auto test y escribe 55h
en el buffer de salida si no se detecta ningún error

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Registro de control (cont.)

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Código

abh

adh
aeh
c0h

d0h

Comando

Comprueba la interfaz hacia el teclado devolviendo su estado
en el buffer de salida.
(00h= no error, 01= linea del reloj baja, 02= linea de reloj
alta, 03h= linea de datos alta, 04h= linea de datos baja,
ffh= error general)
Desactiva el teclado
Activa el teclado
Lee el puerto de entrada y transfiere su contenido al buffer
de salida
Lee el puerto de salida y transfiere su contenido al buffer
de salida

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Buffers de entrada y salida

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Permiten enviar datos hacia y desde el controlador del teclado y el
teclado mismo

Buffer de entrada
• se puede enviar un comando al controlador o al teclado

- con la escritura del puerto 60h si el bit INPB del registro de estado

está a cero

Buffer de salida
• cuando se pulsa una tecla, ésta termina en el buffer de salida y

se genera una interrupción

• el manejador puede leer entonces el código de la tecla pulsada

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Buffers de entrada y salida (cont.)

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Con los comandos adecuados en el registro de control los buffers
de entrada y salida pueden contener los valores de otros dos
registros:
• puerto de entrada

-

información sobre el teclado

• puerto de salida

- otras funciones de control

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Puerto de entrada

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Puerto de salida

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Dispositivos de E/S de datos

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• Introducción
• El teclado
• Actividad propuesta

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Actividad propuesta

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Recopilar a modo de apuntes la información correspondiente a las
características de uno de los siguientes tipos de dispositivo:

tabla digitalizadora
lápiz óptico

- ratón
-
joystick
- escáner
-
-
- cámaras (analógicas y digitales)
- monitores
-
-
-
-
- monitor táctil

tarjetas gráficas
impresoras
trazadores (plotters)
tarjetas de sonido

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Actividad propuesta (cont.)

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Utilizar un espacio aproximado equivalente a 10-15 transparencias

Entregar un documento en formato PDF
• la primera transparencia contendrá la siguiente información:

- como título el tipo de dispositivo tratado
- el autor del trabajo

• añadir también la bibliografía consultada (al final, por ejemplo)

Los dispositivos