5degPuertos20191

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PUERTOS E INTERFACES

DE E S

I. PUERTOS DE E/S

II. PUERTO PARALELO

II. PUERTO SERIAL

III. PUERTO USBIV. PUERTO FIREWIRE

FAC. ING. DE SISTEMAS Y ELECTRONICA

Ing. CIP. Francisco Mori

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PUERTOS DE E/S.

• Un puerto es una interfaz, por el cual el procesador puede

comunicarse con un dispositivo externo al computador.• En las computadoras de propósito general los puertos son las

interfases a las que se conectan los periféricos (puerto serial,

puerto paralelo, USB, AGP, etc.).

• Mecanismo de conexión o acople entre diversoscomponentes (hardware y/o software).

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Características de las interfaces

Aspectos que define una interface:

• MECÁNICOS: Dimensiones del conector, nro. de pines,forma, etc.

•

ELECTRO-OPTICOS: Voltajes, tipo de fuente luminosa,duración de la señal, etc.

• FUNCIONALES: Para que sirve cada PIN. Eje: TD(envío de

datos), RD (recepción de datos), DCD, RTS, etc.

• PROCEDIMENTALES: Orden o secuencia de pasos en la

comunicación.

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Interfaces serie y paralela – Serie: solo hay una línea de conexión,

los bits se transmiten de uno en uno.

– Paralela: hay varias líneas de conexión,

lo que permite transmitir varios bits

de forma simultánea

– Tradicionalmente se asocian las interfaces paralelas con

dispositivos de alta velocidad (cinta, disco…) y las interfaces seriecon dispositivos más lentos (impresoras, terminales…)

– Hoy en día, las interfaces serie de alta velocidad hacen que lasparalelas sean cada vez menos frecuentes

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Configuraciones punto-a-punto

Una interfaz punto-a-punto proporciona una línea específica entre elcontrolador de E/S y el dispositivo externo.

En los PCs tradicionales, las líneas punto-a-punto se utilizan para

dispositivos como el teclado, el ratón y la impresora.

Como ejemplos estudiaremos:

– El puerto paralelo del PC – Centronics

– El puerto serie del PC – RS232C

– El bus serie universal: USB

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Configuraciones multipunto• Las interfaces externas multipunto cobran cada vez

más importancia, ya que se utilizan para darsoporte a: – Dispositivos de almacenamiento masivo (disco, cinta…)

– Dispositivos multimedia (CD-ROM, equipos de audio,equipos de video…)

• Estas interfaces multipunto son, en realidad, busesexternos que poseen el mismo tipo de lógica quelos buses.

• Como ejemplos estudiaremos: – El bus serie FireWire

– InfiniBand

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El puerto paralelo• El principal objetivo del puerto paralelo de un PC es

actuar como interfaz con la impresora

• Los PCs actuales poseen al menos un puertoparalelo, aunque suelen estar preparados

(DOS/BIOS) para manejar hasta cuatro distintos – Normalmente se denominan LPT1, LPT2, LPT3 y LPT4 (Line

PrinTer )

– La abreviatura PRN (PRiNter ) se usa con frecuencia comosinónimo de LPT1.

• El puerto paralelo incluye 3 registros de:

a. Datos b. Estado c. Control

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Interfaz Centronics• La conexión entre el puerto paralelo del PC y la impresora se

realiza por medio de un cable Centronics• De las 36 líneas, sólo 17 están realmente mapeadas a señales

del protocolo de comunicación

– Hay 18 líneas mapeadas como líneas de tierra

–Dentro del cable, las líneas de tierra se tuercen alrededorde las otras para evitar interferencias entre ellas.

• La longitud del cable no debe exceder los 5 metros oempezarán a producirse errores de transmisión.

• Para distancias mayores sería necesario usar transmisiónserie.

• El cable serie permite distancias de hasta 200 metros, perotransmitir a través de él es más lento.

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Protocolo de comunicaciónPara que el Pc. transmita un byte a la impresora utiliza las señales Strobe,

Ack y Busy.

1. Introducir el byte a enviar en el registro de datos

2. Esperar a que la impresora no esté ocupada (Busy)

3. Activar Strobe para que la impresora acepte el dato

4. La impresora activa Busy para indicar que está procesando el dato

5. La impresora activa Ack para indicar que ha terminado y se puede

regresar al primer paso.

También es posible realizar un intercambio de datos entre dos Pcs usando el

puerto paralelo.

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El puerto serie• El puerto serie de un computador es de

gran importancia debido a su flexibilidad• Con el puerto paralelo transmite varios bits a la vez,

por lo que su funcionamiento dependerá de: – El formato de la línea de transmisión

–La anchura de la línea de transmisión

• El puerto serie trasmite la información a nivel de bits – Todos los datos son preprocesados y divididos en bits

– Estos bits se transmiten siempre de uno en uno

– El receptor procesa los bits recibidos para recomponer losdatos

– La línea de transmisión es siempre igual: 1 bit de ancho

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El estándar RS232C• La mayoría de las transferencias seriales

realizadas en los computadores modernos serealizan cumpliendo con el interface, estándar oprotoclo RS232C

• Este estándar define la interfaz entre dos equiposa nivel mecánico, eléctrico y lógico: – Equipo terminal de datos (DTE – Data Terminal equipment )

– Equipo de transmisión de datos (DCE – Data Carrier

Equipment ) – La comunicación física entre dos DTE (ej. PCs) se

realizará por medio de sus correspondientes DCE (ej.módems)

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Tipos de conexión RS232C

• El protocolo RS232C permite establecer tres tiposdistintos de conexión: – Simplex: unidireccional

– Half-duplex: bidireccional por turnos

– Full-duplex: bidireccional simultánea

• Cada uno de estos tres tipos de conexión difierede los demás en el uso que realiza de las líneas – Transmisión: TD y RD

– Establecimiento de conexión: DTR, DSR, DCD y RI

– Transferencia de datos: RTS y CTS

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UART 8250

• El circuito que se encarga de las tareas complejas de unpuerto serie es denominado UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter )

• Una UART es un emisor/receptor programable paratransmisiones asíncronas cuyas funciones son:

– Conversión serie-paralelo: recibir transmisionesserie y restituir los datos a su forma original

– Conversión paralelo-serie: serializar datos internos delcomputador para transmitirlos a través de una línea serie

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Puerto serie vs. Puerto paralelo

• El puerto paralelo: Es teóricamente más rápido Los datos no necesitan ser preprocesados

Es menos flexible

Es más costoso

Tiene mayor predisposición a sufrir errores en distancias largas

• El puerto serie: Es teóricamente más lento

Los datos deben ser preprocesados (serializados/deserializados)

Es más flexible

Es mucho menos costoso por su menor número de líneas

Tiene una menor predisposición a sufrir errores, incluso en distanciaslargas

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Transferencia síncrona vs. asíncrona

• La transferencia síncrona Permite mayores velocidades de transmisión

Permite que el receptor pueda interactuar con emisores de frecuenciade reloj variada siempre que no sobrepasen su frecuencia máxima

Permite interconectar una menor variabilidad de dispositivos, ya queemisor y receptor deben cumplir con el mismo protocolo de transmisión

• La transferencia asíncrona Es más lenta debido a que hay que transmitir información adicional a

través de la línea

Exige que emisor y receptor trabajen a la misma frecuencia de reloj,pues el receptor muestrea la línea periódicamente

Permite interconectar una mayor variabilidad de dispositivos

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Tipos de interfaceBALANCEADA

Cada circuito tiene dos hilos. Soportan mejor el ruido porqueafecta “por igual” las dos líneas.

DESBALANCEADALos circuitos utilizan una tierra común. Ejemplo: RS-232 señal 7 GNDUn solo hilo para cada señal.OJO: Es fundamental tener una buena tierra eléctrica para los equiposde comunicaciones.

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USBEl USB (Universal Serial Bus) se creó para unificar la gran

variedad de conectores serie que existían

– Facilmente configurable

• Permite la conexión en caliente ( plug and play )

• El SO detecta la conexión y desconexión de dispositivos

• El SO identifica los dispositivos conectados y losconfigura

– Facilmente ampliable

• Pueden conectarse tipos muy distintos de dispositivos – Síncronos/asíncronos

– Diferentes velocidades de transferencia

• Se reduce el número de puertos necesarios – Hasta 127 dispositivos pueden conectarse en un mismo puerto

– El propio puerto puede proporcionar alimentación a los dispositivos

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USB: conectores• Existen dos tipos de conectores USB

– La serie A seutiliza pararealizarconexiones

hacia el host.

– La serie B seutiliza para

realizarconexioneshacia undispositivo.

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USB: cables• El cable USB contiene solo cuatro líneas

– GND: tierra

– VBus: alimentación (no es suficiente para algunos

dispositivos)

– D+ D –: líneas diferenciales de transmisión

• La longitud máxima del cable es de 5 metros y su

ancho de banda máximo es 60 Mbytes (USB 2.0)

Pin 1 VBus rojo

Pin 2 D – blanco

Pin 3 D+ verde

Pin 4 GND negro

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FIREWIRE

• La mejora del rendimiento de los procesadoresha generado un gran aumento en las necesidadesde E/S de los PCs

• El uso de procesadores específicos de E/S esprohibitivamente caro para sistemas pequeños

•

Además, los PCs son cada vez más pequeños(portátiles…) por lo que no solo tienen mayoresnecesidades de E/S, sino que también disponende menos espacio para conectores

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Ventajas de FireWire• Al ser un bus serie, FireWire presenta las ventajas tradicionales de la

transmisión en serie: – Menos líneas

– Líneas más estrechas y más baratas

– Conectores más estrechos y más baratos

– No se necesita protección para evitar interferencias entre líneas

– No se necesita sincronización entre líneas, por lo que el cable puede ser más

largo sin que surjan problemas.• Además, FireWire presenta tres ventajas importantes:

– Es fácil de implementar

– Su implementación tiene un bajo costo

– Alcanza una velocidad muy alta

• Debido a estas ventajas, se utiliza no sólo en PCs sino también endispositivos que usan el bus para transmitir vídeo que procede, cada vezcon más frecuencia, de fuentes digitalizadas (cámaras, VCR, TV…)

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Configuración de FireWire

• Los periféricos conectados a FireWire siguen un

esquema de conexión en cadena (hardware polling)• El sistema soporta tantos periféricos como sea

necesario

–

Hasta 63 dispositivos conectados con un puerto – Hasta 1022 buses FireWire conectados por medio de

adaptadores (bridge)

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