Unidades de Entrada – Salida

El cometido de las unidades de entrada / salida (E/S o I/O, según utilicemos notación castellana o inglesa: Input/Output), es adaptar la información procedente del exterior para que sea reconocible y procesable por la unidad central de proceso del ordenador. Y en sentido inverso: adaptar la información suministrada por la UCP para que pueda ser tratada por los periféricos.

Intercambio de información con el exterior

Los dispositivos periféricos no forman parte de la UCP del ordenador y, en consecuencia, pueden trabajar con información representada en distinto formato.

Si comparamos al ordenador con el cuerpo humano, la UCP correspondería al cerebro, mientras que las unidades periféricas más importantes serían los órganos en los que residen los cinco sentidos. De poco serviría tener un cerebro privilegiado si la información obtenida a través de cualquier sentido-la vista, por ejemplo-no fuera interpretable por aquél.

Este papel adaptador está reservado al sistema nervioso en el cuerpo humano y a las unidades de E/S en el ordenador.

Unidades de entrada-salida

Unidades de entrada – salida

Justificación de las unidades de E/S

Estas unidades sirven para canalizar las transferencias de información entre la UCP del ordenador, miniordenador o microordenador y los dispositivos periféricos exteriores. Por supuesto, su actuación es controlada por la unidad de control del procesador.

Actuación de las unidades de E/S en modo entrada (2) o salida (1).

Actuación de las unidades de E/S en modo entrada (2) o salida (1).

Un ordenador puede disponer de varias unidades de E/S que, a su vez, pueden ser capaces de controlar varios periféricos del mismo tipo. Las principales ventajas que derivan de la presencia de las unidades de E/S son las siguientes:
– La velocidad de trabajo de la UCP es muy superior a la de los periféricos; en consecuencia, mediante las unidades de E/S se consigue la independencia entre ambas y el mejor rendimiento de la UCP.
– Los periféricos pueden tratar a la información representada en distinto formato. Incluso en periféricos del mismo tipo esta característica puede variar según los fabricantes e incluso los modelos.

Mediante las unidades de E/S es posible adaptar muy diversos tipos de periféricos, independientemente de que los formatos de información con los que operen sean distintos a los de la UCP del ordenador.

– Las unidades de E/S también sirven de intermediarias entre las lógicas binarias del ordenador y de los periféricos, lógicas que pueden ser distintas.

Interface entre la UCP y la periferia

Se denomina interface a las especificaciones de conexión que rigen la adaptación de las unidades periféricas a la UCP del ordenador. En un sentido más amplio, también se engloba en el concepto de interface a la circuitería necesaria para compatibilizar las señales eléctricas manipuladas por la UCP a las de los periféricos, y viceversa.

Interface entre la CPU y la periferia

Interface entre la CPU y la periferia

En cualquier toma de adaptación o conexión ajustada a un determinado estándar de interface, cabe diferenciar dos tipos de líneas:
– las que transportan los datos,
– y las que se encargan de sincronizar las operaciones y canalizar las señales de control.

Tipos de transmisión

La transmisión de informaciones entre la UCP y los periféricos, a través de las correspondientes unidades de E/S, puede efectuarse según dos modaliddes esenciales: en serie o en paralelo.
* En la transmisión en paralelo, se canalizan de forma simultánea todos los bits de una unidad de información; por ejemplo, enviando a través de un mazo de ocho líneas distintas los ocho bits de cada byte.
* En la transmisión en serie, la información es canalizada de forma secuencial, esto es: por una sola línea se envían, uno a uno y ordenadamente, todos los bits que integran cada una palabra de
información.
El funcionamiento en paralelo es evidentemente más rápido que la operación en modo serie: la información se envía más com pactada y tarda, por lo tanto, menos tiempo en llegar desde el punto de origen al de destino.
Algunas unidades de entrada / salida disponen de registros que convierten los datos de formato paralelo a formato serie, o viceversa.
La transformación de paralelo a serie es utilizada habitualmente en el proceso de transferencia de información desde la UCP a periféricos como monitores de visualización, unidades de disco o cinta magnética, etc. Si la ruta seguida por los datos es contraria-desde los periféricos hacia la UCP-la información es convertida de formato serie a paralelo.

Tipos de sincronización

El concepto de sincronización se aplica en informática a dispositivos que se encargan de acompasar y coordinar el funcionamiento de las diferentes unidades de un sistema.

Unidades E/S

Unidades E/S

Volcando este concepto general a las unidades de entrada / salida, cabe establecer una clasificación de las mismas en dos grandes grupos:
* Unidades de E/S síncronas
Una E/S de tipo síncrono es aquella que ejecuta una secuencia de transmisiones bajo el control de una señal periódica entregada por un oscilador/reloj. Cada ciclo de la señal periódica de sincronización autoriza la transferencia de una información elemental.

En la transmisión de datos en modo síncrono entran en juego dos tipos de señales: las correspondientes a los propios datos a transmitir y la señal de sincronismo procedente del reloj.

* Unidades de E/S asíncronas
Operan independientemente de cualquier señal de reloj que acompase la frecuencia de transporte de informaciones.
Es el fin de un proceso elemental de transmisión el que marca el comienzo de la próxima operación de transferencia.

Formatos normalizados de E/S

En los últimos años se ha hecho un considerable esfuerzo para normalizar los procesos de comunicación entre ordenadores y entre éstos y los periféricos asociados. Fruto de este esfuerzo ha sido la adopción generalizada de dos normas de interface que han logrado imponerse en sus respectivas categorías:
– La denominada RS-232, para comunicaciones en formato serie,
– y el interface Centronics, de tipo paralelo y básicamente orientado a las transferencias de datos hacia periféricos de salida.
En una acepción general y orientada al aspecto hardware, cabe recordar que el término interface-acoplamiento mutuo-alude al conjunto de canales y circuitos de control asociados que facilitan la conexión entre un procesador central y sus unidades periféricas. Si bien, también es frecuente utilizar este término para hacer referencia a las especificaciones de conexión entre dos unidades cualesquiera.

La conexión física entre UCP y periféricos se establece a través de un conector múltiple al que acceden todas las líneas correspondientes a las señales de datos y de control. Dicho conector difiere en función del tipo de interface puesto en práctica.

Para gestionar las transferencias, el equipo hardware se complementa con el programa apropiado para activar la comunicación en el formato que corresponda.

Interface RS-232

La denominada RS-232 es la más extendida de las normas de comunicación en formato serie. La transmisión de los datos se realiza bit a bit, a través de una misma línea.

Esquema Interface RS-232

Esquema Interface RS-232

La norma RS-232 es actualmente la más extendida en el ámbito de las comunicaciones UCP/periféricos. Impresoras, trazadores gráficos, digitalizadores y modems son periféricos que enlazan habitualmente con la UCP del ordenador a través de adaptadores con interface RS-232. Las velocidades de transferencia más usuales a través de tomas RS-232 son de 50, 100, 300, 600, 1.200, 2.400, 4.800, 9.600 y 14.400 baudios, aunque ya en muchos casos, se están utilizando velocidades superiores. El baudio es la unidad que se utiliza para medir la velocidad de transmisión de informaciones. Tiene una relación próxima, aunque no coincidente con los bits transmitidos por segundo.

En las transmisiones habituales, cada diez baudios corresponden aproximadamente a la transferencia de un carácter de información. Ello significa que en una comunicación a 2.400 baudios, serán canalizados cerca de 240 caracteres por segundo.

Interface Centronics

Esta es la modalidad de interface para comunicaciones en formato paralelo de mayor difusión. Es frecuente que la salida de información de la UCP con destino a una impresora o a un trazador gráfico se realice a través de una toma con interface Centronics.

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