DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA

Arquitectura de Computadoras

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Un computador para trabajar en la solución de un problema necesita un programa y los datos correspondientes

Luego de haber encontrado la solución, la computadora debe transmitirla al usuario que le planteó el problema

El tema del paso de la información hacia o desde el computador, se conoce como Entrada/Salida (E/S)

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Los dispositivos de E/S de un computador también influyen en el rendimiento de este

El Tiempo de Respuesta de un computador comprende el periodo transcurrido desde que se termina de introducir la orden en el teclado hasta que se obtiene el resultado en la pantalla

Por lo que, los tiempos utilizados por ambos periféricos, teclado y monitor, también influyen en el rendimiento del computador observado por un usuario

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Por lo tanto, el avance de la tecnología en cuanto al desarrollo del CPU y memoria debe estar a la par con el mejoramiento de los sistemas de E/S

Si el sistema no es equilibrado, el elevado rendimiento de algunos componentes puede perderse debido al bajo rendimiento de otros

El arte del diseño de E/S es configurar un sistema tal que la velocidad de todos los componentes sea la misma

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Las grandes computadoras usan la siguiente estructura de E/S:

Estructura de entrada y salida de una macrocomputadora

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Cuando la CPU desea realizar operaciones de E/S, carga un programa en uno de los canales

El canal maneja independientemente las E/S de y hacia la memoria central, permitiendo que la CPU realice otras tareas

Cuando el canal termina la operación de lectura o escritura, envía a la CPU una señal de interrupción para que atienda al canal

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Los grandes computadores necesitan o generan una gran cantidad de entradas o salidas por lo que poseen por lo menos tres buses:

El Bus de Memoria permite al canal leer o escribir palabras de/en la memoria

El Bus de E/S permite a la CPU emitir comandos a los canales, y a éstos les permite interrumpir a la CPU

Un tercer bus que permite la transferencia de información desde la CPU a la memoria o viceversa, sin necesidad de usar los otros buses

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Los computadores personales usan una estructura más simple. Tienen un solo bus para conectar la CPU, la Memoria y los Dispositivos de E/S:

Memoria principal

Bus de comunicación entre memoria e I/O

Controladora de I/O Controladora de I/O Controladora de I/O

Pantalla GráficaDisco Disco

Red

PROCESADOR

Cache

Interrupciones

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Los sistemas de E/S de los PC constan de dos partes:

El Controlador de E/S: contiene la mayoría de componentes electrónicos que permiten regular su dispositivo para operaciones de entrada o salida y manipular el acceso al bus que requiera

El Dispositivo de E/S en sí, ejemplos: el monitor, disco duro, etc.

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Cuando un programa necesita datos del disco, el CPU envía un comando al Controlador del Disco, el cual solicita una búsqueda al Dispositivo, luego de hallarlos comienza a enviar datos en forma de bits en serie hacia el controlador y desde allí se envía hacia memoria o hacia el CPU

Además de ser utilizado por los Controladores de E/S, el Bus es usado por la CPU para la extracción de datos e instrucciones de Memoria

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Si ambos dispositivos pretenden usar el bus al mismo tiempo, un circuito Manejador del Bus decide quién lo utilizará primero

Por lo general, ciertos dispositivos de E/S tienen prioridad sobre la CPU, ya que los discos y otros dispositivos en movimiento no deben detenerse, ya que si lo hacen aumentaría el tiempo de respuesta del sistema

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EJEMPLOS DE DISPOSITIVOS DE E/S

Monitor(Pantalla Gráfica)

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El monitor es la pantalla en la que se muestra la información suministrada por el CPU, traduciendo a imágenes las señales que provienen de la tarjeta gráfica

Principales características de un monitor:

Resolución Frecuencia de Refresco Tamaño del Punto

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Resolución

Se trata del número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal por vertical. Ejemplos: 1024 x 768, 800 x 600

Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en la pantalla

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La resolución debe estar de acuerdo con el tamaño del monitor. Ejemplo: un monitor de 15” debe tener 1024 x 768 puntos, mientras que uno de 17” o superior debe tener 1280 x 1024 puntos

La resolución está estrechamente relacionada con el número de colores disponibles y relacionado todo ello con la cantidad de memoria de video

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Refresco de Pantalla

También llamada Frecuencia de Refresco Vertical, está ligada a la estabilidad de la imagen, y por tanto al descanso y confort de nuestra vista

Se mide en Hz y debe ser mínimo 60 Hz, preferentemente entre 70 a 90, lo que evitará que la pantalla presente parpadeos apreciables

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Tamaño de Punto(dot pitch)

Es un parámetro que mide la nitidez de la imagen, midiendo la distancia entre dos puntos del mismo color. Esto resulta fundamental a grandes resoluciones. Lo mínimo exigible en este momento es que sea de 0,28 mm

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Las dos tecnologías dominantes en monitores para equipos de computación personal son:

Tubos de Rayos Catódicos (CRT) y

Pantallas de Cristal Líquido (LCD)

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MONITORES CRT

Muchos monitores para computadores de escritorio basan su funcionamiento en los CRT(Cathode Ray Tubes), para desplegar su información visual

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Los datos son enviados desde la controladora de video hacia los circuitos del monitor

Los circuitos internos del monitor los reciben y de acuerdo a lo especificado controlan los cañones de electrones

Estos cañones lanzan haces de electrones hacia la pantalla, la cuál tiene zonas sensibles fosforescentes (píxeles) y al recibirlos emiten un pequeño pulso de luz

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Para pantallas monocromáticas se tiene solo un cañón

La trayectoria de los electrones en sentido vertical y horizontal hacia los píxeles de la pantalla es controlada por medio bobinas que emiten campos magnéticos

Como el tiempo que permanece encendido el píxel es muy corto, el proceso de barrido se repite varias veces por segundo en toda la pantalla

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Los monitores a color difieren de los monitores blanco y negro en:

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Hay 3 haces de electrones (D) que actúan simultáneamente sobre la pantalla La pantalla está recubierta de 3 tipos de material fosforescente (rojo, verde y azul), organizados en puntos o subpíxeles (A)

Los subpíxeles se agrupan en tríadas o píxeles, que forman parte de líneas horizontales y verticales de imagen, a modo de una matriz de puntos de color

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Cerca del material fosforescente existe una placa metálica delgada, llamada máscara de sombras (B). Esta máscara tiene pequeñas perforaciones alineadas con los puntos de material fosforescente, para asegurar el impacto de los electrones en el sitio apropiado  

La combinación de los 3 colores básicos del sistema cromático RGB (Red, Green & Blue), con diferentes intensidades en un mismo píxel permite la creación de millones de colores

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Desventajas de los monitores CRT:

-Ocupan más espacio y son pesados

-Los campos eléctricos afectan al monitor

-Para disfrutar de una buena imagen necesitan ajustes por parte del usuario

-Consumen mucha energía eléctrica

-La tecnología de barrido que emplean provocan parpadeo de las imágenes y causan sobreesfuerzo y fatiga en los ojos

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Ventajas de los monitores CRT:

Permiten reproducir una mayor variedad cromática

Distintas resoluciones se pueden ajustar al monitor

Las emisión de luz de los materiales fosforescentes permiten visibilidad desde casi todos los ángulos posibles (alrededor de 150º)

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La tecnología CRT tiene mucha experiencia y permite su fabricación con costos reducidos

De acuerdo a las proyecciones de crecimiento de ventas, los monitores LCD han sobrepasado en número a los CRT, pero no se prevee la desaparición de los segundos hasta que los costos de las otras tecnologías se vuelvan realmente competitivos

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MONITORES DE CRISTAL LÍQUIDO - LCD

Las pantallas LCD se han vuelto comunes, pues ofrecen ventajas sobre otras tecnologías:

-Sin taza de refresco: Imagen estática, no molesta a la vista, a contrario de esto, los CRT actualizan su imagen varias veces por segundo lo que por ejemplo a 60 Hz puede molestar luego de un tiempo de uso

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-Menor consumo eléctrico: Respecto a un CRT, puede consumir hasta 1/3 de lo que consume este

-Espacio físico: El tamaño de los LCD es mucho menor que un CRT, en lo que a profundidad se refiera, por lo que se utiliza en portatiles

-Vida útil: Un LCD dura entre 50000~60000 horas, un CRT entre 10000~20000 horas

-Cada punto se encarga de dejar o no pasar la luz

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Desventajas de las pantallas LCD

-Más caros para obtener calidades de imagen como CRT‘s

-Sólo pueden reproducir fielmente la resolución nativa, con el resto, se ve un borde negro, o se ve difuminado por no poder reproducir medios píxeles.

-Ángulos de visión limitada, desvirtúan los colores

-Por sí solas no producen luz, necesitan una fuente externa