Instituto Tecnológico Superior de Los Reyes
Alumnos:
Alvizar Manzo Humberto Ayala Nuñez Ramon Quintero Sandoval Alejandro de Jesús
Profesor: Ing. Ayala Castel Francisco Luis
Arquitectura de computadoras “1.2.3 Dispositivos de entrada y salida E/S”
Grupo: 5102 Semestre: 5to.
Los Reyes de Salgado, Mich. 21 de agosto del 2006
INTRODUCCION
El sistema de E/S se encarga de comunicar la CPU con el mundo exterior.
Para realizar la comunicación, es necesario realizar una traducción de la información, del formato exterior al interno de la máquina y viceversa. Para esto se utilizan los periféricos.
Esta comunicación cubre numerosos aspectos: desde la interacción hombre-máquina hasta el control de procesos en sistemas automáticos La transferencia de información entre la CPU (computador) y el mundo exterior se realiza a través de dispositivos llamados periféricos Los periféricos realizan la interfaz entre el mundo síncrono y codificado del computador y el mundo analógico exterior
Objetivos
Comprender las características particulares del sistema de E/S que lo hacen diferente al resto de la máquina. Conocer las alternativas de diseño a la hora de comunicar periféricos y CPU. Comprender la función del Sistema Operativo como medio de proporcionar abstracción y protección en la gestión de la entrada/salida.
El teclado
Un teclado es un periférico utilizado para la introducción de órdenes y datos en la computadora.
Arquitectura
La siguiente figura muestra un teclado, en su forma, es decir listo para funcionar.
La figura de la derecha, muestra un teclado internamente, utiliza una plantilla, en forma de membranas con puntos, que son los identificadores, de cada una de las teclas.
Existen dos tipos de conectores para los teclados, el tipo AT de 5 pines, donde se encuentra un pin para el voltaje, una para la masa (GND-Conexión a tierra), un bus de datos, el reloj del micro del teclado y un reset únicamente para el conector tipo AT
Funcionamiento Un teclado está realizado mediante un microcontrolador, normalmente de las familias 8048 u 8051 de Intel. Estos microcontroladores ejecutan sus propios programas que están grabados en sus respectivas ROMs internas. Estos programas realizan la exploración matricial de las teclas para determinar cuales están pulsadas. Para lograr un sistema flexible los microcontroladores no identifican cada tecla con su carácter serigrafiado en la misma, sino que se adjudica un valor numérico a cada una de ellas que sólo tiene que ver con su posición física. Si no se hiciera así ese sistema sería muy dependiente de cada idioma. Por cada pulsación o liberación de una tecla el microcontrolador envía un código identificativo que se llama Scan Code. Para permitir que varias teclas sean pulsadas simultáneamente, el teclado genera un código diferente cuando una tecla se pulsa y cuando dicha tecla se libera. Si el microcontrolador nota que ha cesado la pulsación de la tecla, el nuevo código generado (Break Code) tendrá un valor de pulsación incrementado. Estos códigos son enviados al circuito microcontrolador donde serán tratados gracias al administrador de teclado, que no es más que un programa de la BIOS y que determina qué carácter le corresponde a la tecla pulsada comparándolo con una tabla de caracteres que hay en el kernel(el núcleo de un sistema operativo. Es el software responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema), generando una interrupción por hardware y enviando los datos al procesador. El microcontrolador también posee cierto espacio de memoria ROM que hace que sea capaz de almacenar las últimas pulsaciones en caso de que no se puedan leer a causa de la velocidad de tecleo del usuario. Hay que tener en cuenta, que cuando realizamos una pulsación se pueden producir rebotes (Bouncing) que duplican la señal. Con el fin de eliminarlos, el teclado también dispone de un circuito que limpia la señal.
Scan Code Son los códigos que envía el teclado a la computadora para indicar la tecla pulsada o soltada. Su valor no depende de la tecla, sino de su posición, así se consigue que sea independiente del idioma del teclado. Tecla Pulsar Soltar ASCII A 1C F0,1C 41
Un teclado sencillo, como el de la figura tiene un costo en el mercado de $69.00.
Existen teclados que cuentan con una mayor disposición de teclas: algunas de ellas se utilizan para navegar en Internet, multimedia, barras de desplazamiento en las ventanas, entre otras. Su costo en el mercado asciende a cerca de los $350.00 pesos.
El ratón
El ratón o Mouse es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia. Par poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el Mouse debe enviar al computador señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria, con el fin que la misma sea repetida por una flecha en el monitor. Para ello el Mouse debe realizar dos funciones: En primer lugar debe generar, por cada fracción de milímetro que se mueve, uno o más pulsos eléctricos (CONVERSIÓN ANALÓGICA-DIGITAL). En segundo lugar contar dichos pulsos y enviar hacia la interfaz “port serie”, a la cual esta conectado el valor de la cuenta, junto con la información acerca de sí se pulsa alguna de sus tres teclas ubicada en su parte superior. Existen dos tecnologías principales en fabricación de ratones: Ratones mecánicos y Ratones ópticos. 1. Ratones mecánicos. Los ratones mecánicos constan de una bola situada en su parte inferior. La bola, al moverse el ratón, roza unos contactos en forma de rueda que indican el movimiento del cursor en la pantalla del sistema informático. 2. Ratones ópticos. Los ratones ópticos tienen un pequeño haz de luz láser en lugar de la bola rodante de los mecánicos. Un sensor óptico situado dentro del cuerpo del ratón detecta el movimiento del reflejo al mover el ratón sobre el espejo e indica la posición del cursor en la pantalla de la computadora. Una limitación de los ratones ópticos es que han de situarse sobre una superficie que refleje el haz de luz. Por ello, los fabricantes generalmente los entregan con una pequeña plantilla en forma de espejo. ¿Cómo opera en detalle un sistema con un mouse? Cuando este se desplaza el movimiento de la bolita que esta en su parte inferior se descompone en dos movimientos según dos ruedas con ejes perpendiculares entre sí (en correspondencia con dos ejes de coordenadas X e Y) que un conversor analógico -digital traduce en pulsos eléctricos. La cantidad de pulsos generados para cada eje representa la distancia recorrida por la bolita respecto de ese eje, y en relación con la última posición en que el Mouse estuvo quieto. Dichos pulsos se van contando en dos contadores, uno para cada eje, pudiendo ser la cuenta progresiva o regresiva, según el sentido del movimiento del Mouse respecto de dichos ejes. Los circuitos envían por un cable que va hacia un port serie del computador, el valor de la cuenta de los contadores, como dos números de 8 bits con bit be signo (rango de-128 a +127). Según el protocolo de MICROSOFT estos números se envían formando parte de bytes, cada uno de los cuales además se transmite bit de START (inicio) y STOP conforme al protocolo RS 232C para un port serie. Se envían tres bytes cuando se pulsa o libera una tecla del mouse, aunque este no se mueva. Cuando el port recibe el primero de los tres bytes, la plaqueta con la interfaz buffer, que contiene el circuito de dicho port solicita a la cpu que interrumpa el programa en ejecución y pase a ejecutar la subrutina (Mouse driver) que maneja la información del Mouse.
Memoria USB Una memoria USB o Pendrive (Universal Serial Bus) (en inglés USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza la memoria flash (Tipo de memoria que utiliza chips en lugar de dispositivos magnéticos. Los datos no se pierden aunque no se reciba corriente) para guardar la información sin necesidad de pilas. Estas memorias son resistentes a los rasguños y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portable, como los CD y los disquetes. Los sistemas operativos más modernos pueden leer y escribir en las memorias sin necesidad de controladores adicionales. En los equipos antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesita instalar un controlador de dispositivo (Driver). Todas las versiones de Linux que soportan dispositivos USB (USB, de sus siglas en inglés Universal Serial Bus) o SCSI (Small Computer System Interface es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre periféricos en el bus del ordenador) soportan dispositivos USB Flash.
Características Las memorias actuales son USB 2.0, lo que les permite alcanzar velocidades de escritura/lectura de hasta 480 Mbit/s teóricos (aunque en la práctica, como mucho, alcanzan unos 20 Mbytes/s, es decir 160 Mbit/s). Tienen una capacidad de almacenamiento que va desde algunos Megabytes hasta 60 Gigabytes, aunque algunos llaveros que incorporan un minúsculo disco duro en vez de una memoria flash pudiendo almacenar muchísima más cantidad de información. Sin embargo, algunos ordenadores pueden tener dificultades para leer la información contenida en dispositivos de más 2 GB de capacidad. Algunos de estos dispositivos en vez de incluir la memoria flash integrada, incorporan un mini lector de tarjeta de memoria. Esto permite reutilizar la memoria de, por ejemplo, una cámara digital. De todos modos cualquier tarjeta de memoria es más cara que una memoria USB, por lo que la combinación de tarjeta y lector USB no es lo más barato. Otro formato de memoria USB es un Reproductor MP3 con conexión USB y una memoria flash interna. Una memoria USB, es esencialmente una memoria flash del tipo NAND (un tipo de memoria de destello comúnmente usada para uso de almacenamiento masivo como cámaras digitales y reproductores MP3) integrada con una interfase USB 1.1 ó 2.0. Son dispositivos de almacenamiento de datos pequeños, livianos, removibles y reescribibles de hasta 60 GB. El modelo más popular en venta es el de 512 MB (Hasta el 2006). Un llavero USB es un dispositivo de memoria muy rápido que es más confiable que los diskettes. Estos dispositivos utilizan el Standard “USB mass storage” (Almacenamiento Masivo USB) para dispositivos de almacenamiento removible. Utilidad La mayoría de las memorias USB son pequeñas y ligeras. Son populares entre personas que necesitan transportar datos entre la casa, escuela o lugar de trabajo. Teóricamente, la memoria flash puede retener los datos durante unos 10 años y escribirse un millón de veces. Otra utilidad de estas memorias es que si la BIOS lo admite pueden arrancar un sistema operativo sin necesidad de otro disquete o CD. El arranque desde USB tiene la ventaja que esta muy extendido en ordenadores nuevos; un conector USB ocupa mucho menos que un lector de CD-ROM y una disquetera, y es mucho más barato; y se le puede conectar un disco duro “de verdad” si se necesita más capacidad; para hacer una copia de seguridad, por ejemplo. Asimismo, algunas distribuciones de GNU/Linux (GNU/Linux es la denominación defendida por Richard Stallman y otros para el sistema operativo que utiliza el kernel Linux en conjunto con las aplicaciones de sistema creadas por el proyecto GNU. Comúnmente este sistema operativo es denominado simplemente Linux.) Están contenidas completamente en un llavero USB y pueden arrancar desde allí Como medida de seguridad, algunos de estas memorias tienen posibilidad de impedir la escritura mediante un interruptor, como la pestaña de los antiguos disquetes. Otros permiten reservar una parte para ocultarla mediante una clave. A pesar de su bajo costo y garantía, se han reportado casos en que estos dispositivos de almacenamiento dejan de funcionar de un día para otro, bien por variaciones de voltaje mientras están conectadas o por dejarlas caer de una altura superior a un metro, o simplemente por traerlas en el bolsillo junto a monedas o llaves.
Historia Las unidades flash USB fueron inventadas en 1998 por IBM como un reemplazo de las unidades de diskettes para su línea de productos Think Pad? (Think Pad es la marca para una gama sumamente acertada de ordenador portátil). Aunque fue un invento de IBM, este no lo patentó. IBM contrato más tarde a M-Systems para desarrollarlo y fabricarlo en forma no exclusiva. M-Systems mantiene la patente de este dispositivo, como también otras pocas relacionadas. Las primeras unidades flash fueron fabricadas por M-Systems bajo la marca “disgo” en tamaños de 8MB, 16MB, 32MB y 64MB. Estos fueron promocionados como los “verdaderos matadores del diskette”, y su diseño continuó hasta los 256MB. Los fabricantes asiáticos pronto fabricaron sus propias unidades más baratas que las de la serie Disgo. Las modernas unidades flash poseen conectividad USB 2.0. Sin embargo, todavía (2006) no se alcanza el máximo de la especificación, 480Mbit/s debido a limitaciones técnicas. Aunque inicialmente fue concebido para guardar datos y documentos, actualmente las unidades flash tienen muchas más utilidades. Como los auriculares iPod (El iPod es un reproductor de música digital basado en un disco duro creado por Apple Computer), un flash drive colgado del cuello se ha transformado en un símbolo de status. Fortalezas y debilidades Las unidades flash son inmunes a ralladuras y al polvo que afecta a las formas previas de almacenamiento portable como discos compactos y disquetes, su diseño de estado sólido duradero significa que en muchos casos puede sobrevivir a abusos casuales(golpes, caídas, aplastadas, pasadas por la lavadora o salpicaduras de café). Esto lo hace ideal para el transporte personal de datos o archivos de trabajo desde un lugar a otro. O el transporte de datos personales a los que se quiere acceder en múltiples lugares. La casi omnipresencia de soporte USB en computadoras modernas significa que un dispositivo funcionará en casi todos lados. Sin embargo Windows 98 no soporta dispositivos USB de almacenamiento masivo genéricos, se debe instalar un driver separado para cada fabricante. Para Windows 95 dichos drivers son casi inexistentes. Las unidades flash son una forma relativamente densa de almacenamiento, hasta el dispositivo más barato almacenará lo que docenas de disquetes, y por un precio moderado alcanza a los CDs en tamaño o los superan. Históricamente el tamaño de estas unidades fue de varios megabytes hasta unos pocos gigabytes. En el año 2003 las unidades corrían a velocidades USB1.0/1.1, unos 1.5Mbit/s o 12Mbit/s. En 2004 se lanzan los dispositivos con interfaces USB2.0. Aunque USB 2.0 puede entregar hasta 480Mbit/s, las unidades flash están limitadas por el ancho de banda del dispositivo de memoria interno. Por lo tanto se alcanzan velocidades de lectura de hasta 100Mbit/s, realizando las operaciones de escritura un poco más lento. En condiciones óptimas un dispositivo USB puede retener información por 10 años. Las memorias flash implementan el estándar “USB mass storage device class” (clase de dispositivos de almacenamiento masivo USB). Esto significa que la mayoría de los sistemas operativos modernos pueden leer o escribir en dichas unidades sin drivers adicionales. En lugar de exponer los complejos detalles técnicos subyacentes, los dispositivos flash exportan una unidad lógica de datos estructurada en bloques al sistema operativo anfitrión. El sistema operativo puede usar el sistema de archivos o el esquema de direccionamiento de bloques que desee. Algunas computadoras poseen la capacidad de arrancar desde memorias flash, pero esta capacidad depende de la BIOS de cada computadora, además, para esto, la unidad debe estar cargada con una imagen de un disco de arranque. Las memorias flash pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antes de fallar, Con un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos. Sin embargo las operaciones de escrituras serán cada vez más lentas a medida que la unidad envejezca. Esto debe tenerse en consideración cuando usamos unos dispositivos flash para correr aplicaciones de software o un sistema operativo. Para manejar esto (además de las limitaciones de espacio en las unidades comunes), algunos desarrolladores han lanzado versiones de sistemas operativos (como Linux) o aplicaciones comunes (como Mozilla Firefox) diseñadas especialmente para correr desde unidades flash. Esto se logra reduciendo el tamaño de los archivos de intercambio y almacenándolos en memoria RAM.
Componentes
Componentes internos de un llavero USB típico 1 Ficha/Conector USB 2 Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB 3 Puntos de Test 4 Chip de memoria flash 5 Cristal Oscilador 6 LED 7 Interruptor de seguridad contra escrituras 8 Espacio disponible para un segundo chip de memoria flash Componentes primarios Las partes de una memoria Flash típicas son las siguientes: Un Conector USB macho tipo A (Ítem 1): Provee de la interfaz física con la computadora anfitriona Controlador USB de almacenamiento masivo (Ítem 2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC(Computadora con Conjunto de Instrucciones Reducido) y un pequeño número de chips de memoria RAM y ROM Chip de memoria Flash NAND (Ítem 4): Almacena datos, este tipo de chips también es usado comúnmente en cámaras digitales. Cristal Oscilador (Ítem 5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-locked loop (Un tipo de circuito electrónico usado para desmodular señales de satélite)) Componentes adicionales Un dispositivo típico puede incluir también: • Puentes (Jumpers) y Pines de prueba (Ítem 3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador. • LEDs (Ítem 6): Indican la transferencia de datos o las lecturas y escrituras. • Interruptor para protección de escritura (Ítem 7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o eliminaciones. • Espacio Libre (Ítem 8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo chip de memoria, esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado • Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños debido a la electricidad estática, mejora la apariencia del dispositivo, algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una ficha USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla. • Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares. Desarrollos futuros Las empresas de semiconductores están haciendo un gran esfuerzo en reducir los costos de los componentes mediante la integración de varias funciones de estos dispositivos en un solo chip, esto produce una reducción de la cantidad de partes y sobretodo del costo total.
Unidad CD-grabable Una unidad de cd-grabable (CD-R) permite almacenar la información en un disco. Este tipo de unidad es útil para respaldar un disco duro o distribuir información. Puede grabar información en cada disco solo una vez. Un disco CD-Grabable puede almacenar hasta 650 MB de datos. Una Unidad de CD-Regrabable (CD-RW) a menudo es similar a una CD-Grabable, pero le permite cambiar los datos que registra en un disco. Un disco Cd Regrabable almacena la misma cantidad de datos que un disco CD-Grabable. Velocidad La velocidad de una unidad de CD-ROM determina qué tan rápido gira un disco. Con altas velocidades la información se puede transferir de un disco a la computadora más rápidamente, lo que da como resultado un mejor desempeño. La velocidad a la cual la información se transfiere de un disco a la computadora, es llamada ritmo de transferencia de datos, y es medida en Kilobytes por segundo (K Bps?). La velocidad de la unidad de CD-ROM es muy importante, cuando se visualiza videos e información que se encuentran en juegos y enciclopedias. Las velocidades bajas darán como resultado un sonido de fondo entrecortado. La mayoría de las nuevas unidades de CD-ROM tienen una velocidad de al menos 50X. Una unidad de DVD-ROM es un dispositivo que lee la información almacenada en discos DVD-ROM o CD-ROM. DVD-ROM quiere decir disco versátil digital- de memoria de solo lectura, lo que significa que no puede cambiar la información almacenada. El disco es similar en tamaño y forma a un CD pero puede almacenar más información Un solo disco DVD puede almacenar al menos 4.7 GB, lo que equivale a más de siete discos CD-ROM. Pueden tener un solo lado o doble lado. Cada uno puede almacenar una o dos capas de datos. Hoy en día es muy usado en reemplazo de los videos casette usados para almacenar películas.
Velocidad La velocidad de la unidad de DVD-ROM determina cuan rápido se puede transferir datos desde un disco a la computadora. Las más nuevas pueden alcanzar velocidades equivalentes a una unidad de CD-ROM 36X.
Disquetes 3 ½: Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de 5 ¼, pero es diferente en tamaño (físico y en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una pestaña corrediza en un borde que al entrar a la unidad de disco esta se corre automáticamente. Almacenamiento en disquetes: El método de grabación magnética es el mismo que emplean todas las variedades de cinta magnética: casetes de música, de vídeo, etc. La base de esta clase de grabación es la propiedad de magnetización que tienen algunos materiales, tales como el hierro. La superficie de los discos que contienen una superficie delgada de material magnético, se trata como si fuera una matriz de posiciones de puntos, cada uno de los cuales es un bit que se activa al equivalente magnético de 0 y 1 (magnetizado o desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estos puntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden a la unidad de grabación a encontrar y comprobar dichas posiciones. Otro concepto importante en los discos magnéticos es el procedimiento de acceso a su información que debe ser lo suficientemente rápido, si escuchamos un casete de música podríamos decir que el acceso es lineal por que no podemos llegar rápidamente al final de la cinta en los discos flexibles es totalmente diferente ya que existen dos movimientos que facilitan el acceso rápido, el primero de ellos es el de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con una velocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el desplazamiento tangencial para ir a la posición deseada, por esto se denomina de “almacenamiento aleatorio” por que se puede ir a cualquier parte del disco sin tener que recorrer todo el trayecto.
Disco Duro (HDD) Cuando encendemos nuestra computadora, los discos sobre los que se almacenan los datos, giran a una gran velocidad Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el mínimo principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira velozmente con precisión microscópica. Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes de la PC que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidos cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentes de una PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos. UNIDAD DE DISCO DURO (Componentes y características): Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación mas que para almacenamiento de datos. Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. Para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 ó 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.
Los componentes físicos de una unidad de disco duro son: LOS DISCOS (Platters) Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar información de control. LAS CABEZAS (Heads) Están ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco. EL EJE Es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco. “ACTUADOR” Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un “actuador” usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo “rotor” ellas se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida según los siguientes parámetros:
Cilindros El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan levemente más rápido que los HD de un solo disco. Pistas Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está formada por uno o más Cluster. Sectores Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen mas sectores. Distribución de un disco duro
Cluster Es una agrupación de sectores, su tamaño depende de la capacidad del disco. ESTRUCTURA LÓGICA DE LOS DISCOS DUROS Lo que interrelaciona los discos duros con los disquetes, es su estructura, que se resumen en diferentes funciones del BIOS, que sirven entre otras cosas para el acceso a los mismos. En primer lugar, internamente los discos duros se pueden dividir en varios volúmenes homogéneos. Dentro de cada volumen se encuentran una estructura que bajo el sistema operativo del Ms-Dos, sería la siguiente: Sector de Arranque. Primera tabla de localización de archivos (FAT). Una o más copias de la FAT. Directorio Raíz (eventualmente con etiqueta de volumen).
Zona de datos para archivos y subdirectorios. Como se muestra en el cuadro anterior, cada volumen se divide en diferentes zonas que por una parte acogen las diferentes estructuras de datos del sistema de archivos, y por otra los diferentes archivos y subdirectorios. En dicho cuadro no se han hecho referencia al tamaño de las diferentes estructuras de datos y zonas. Pero no es posible describirlas, ya que se adaptan individualmente al tamaño del volumen correspondiente El Sector de Arranque: Al formatear un volumen, el sector de arranque se crea siempre como primer sector del volumen, para que sea fácil de localizar por el DOS. En él se encuentra información acerca del tamaño, de la estructura del volumen y sobre todo del BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. A ésta parte se le llama sector de arranque (BOOT). La Tabla de Asignación de Ficheros (File Allocation Table) (FAT): Si el DOS quiere crear nuevos archivos, o ampliar archivos existentes, ha de saber qué sectores del volumen correspondiente quedan libres, Estas informaciones las toma la llamada FAT. Cada entrada a esta tabla se corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente en el volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se llama Cluster. El tamaño de las diferentes entradas de esta tabla en las primeras versiones del DOS era de 12 bits. Con lo que se podían gestionar hasta 4.096 Clusters, correspondiente a una capacidad aproximada de 8 Mbytes. En vista del problema que surgió al aparecer discos duros de capacidades más elevadas, se amplió el tamaño a 16 bits., permitiendo el direccionamiento de un máximo de 65.535 Clusters. Actualmente se está creando FAT’s de hasta 32 bits, para discos duros capaces de almacenar Gigas de información. Una o más copias de la FAT: El DOS permite a un programa de formateo crear no sólo una, sino varias copias idénticas de la FAT. Si el DOS encuentra uno de estos medios, cuida todas las copias de la FAT simultáneamente, así que guarda allí los nuevos clusters ocupados o liberados al crear o borrar archivos. Esto ofrece la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de defecto por una de sus copias, para evitar la pérdida de datos. El directorio Raíz: La cantidad máxima de entradas en el directorio raíz se limita por su tamaño, que se fija en el sector de arranque. Ya que el directorio raíz representa una estructura de datos estática, que no crece si se guardan más y más archivos o subdirectorios. De ahí que, dependiendo del tamaño, bien un disco duro o bien de volumen, se selecciona el tamaño del directorio raíz en relación al volumen. La Zona de Datos: Es la parte del disco duro en la que se almacena los datos de un archivo. Esta zona depende en casi su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que forman el sistema de archivos del DOS, y del camino que se lleva desde la FAT hacia los diferentes sectores de un archivo.
Costos El coste de los discos duros varia mucho, dependiendo de capacidades, marcas, giros del motor por minuto, etc. Actualmente se utilizan discos de entre 80 y 160 Gb, con un precio oscilante de $1,100.00 pesos y $1,600.00 pesos. Las marcas mas conocidas son Maxtor, Seagate y Western Digital.
Anexos Muchos de los dispositivos con los que interactuamos diariamente al usar una computadora, se encuentran identificables a la vista, pero que pasa con aquellos que también están ahí pero no los podemos ver, en esta sección se mostraran los pasos y se dará una breve explicación de cómo es el proceso para revisar nuestros dispositivos de entrada y salida desde software (Windows XP).
Paso No1: Abrir nuestro Panel de Control, este se encuentra presionando la tecla Inicio (parte inferior izquierda) y dando clic en la opción con el nombre de Panel de Control.
Paso No.2: Seleccionar la opción de Sistema.
Nos aparecerá una pantalla como la que esta a nuestra izquierda, de entrada nos muestra el Sistema operativo con el que cuenta nuestro equipo, el nombre a quien esta registro ese software, el tipo de procesador y la memoria con que cuenta.
El paso No. 3: Consiste en seleccionar la pestaña que lleva por nombre Hardware, esta acción nos mostrara una ventana como la que se muestra en la parte derecha, nuestra opción será oprimir el botón Administrador de
Nos deberá aparecer una pantalla como la que se muestra enseguida, indicándonos cada uno de los dispositivos con que cuenta nuestra maquina.
El 4 paso: Consistirá en hacer doble clic en cada uno de los dispositivos para ver mas opciones.
Al hacer doble click nos debera aparecer la ventana de propiedades del dispositivo que seleccionamos. Dentro de las propiedades de cada dispositivo, se encuentran 5 pestañas, situadas en la parte superior: General, Controlador, Detalles, Recursos y Administración de energía En este ejemplo observaremos el Teclado.
En la ventana de propiedades contamos con 5 opciones, a continuación se describen.
General: En esta opción encontramos el tipo detectado y conexión con que cuenta el equipo, además de mostrar el estado del dispositivo actualmente.
Controlador: En esta opción, el sistema nos da la opción para mostrarnos el archivo contralor del dispositivo, actualizar el archivo (si existe una versión mas reciente), o desinstalar el archivo para quitar el dispositivo del sistema.
Detalles: Esta pestaña muestra como la maquina identifica al dispositivo, dándole una identificación personal.
Recursos: Muestra los recursos de dispositivo asignados actualmente al dispositivo seleccionado y la configuración de cada recurso. Hay cuatro tipos de recursos de dispositivos: puerto de entrada-salida (E/S), canales de acceso directo a memoria (DMA), líneas de solicitud de interrupción (IRQ) y direcciones de memoria. Si un dispositivo usa un recurso, éste debe tener asignado un valor único (configuración) para el dispositivo. Cambiar la configuración del dispositivo de forma incorrecta puede deshabilitar el hardware y hacer que el equipo no funcione correctamente o no se pueda usar. La configuración de los recursos debe ser cambiada únicamente por aquellos usuarios que tengan un conocimiento profundo del hardware del equipo y de los recursos de dispositivo.
Administración de energía: Nos permite configurar si queremos que el sistema deshabilite el dispositivo si no se esta utilizando para ahorrar energía, (generalmente mas usado en computadoras portátiles) de igual forma también podemos habilitar si el dispositivo puede activar la maquina si se encuentra en algún estado de suspensión o hibernación.
GLOSARIO
ATA (AT Attachment), dispositivo de AT. Es el dispositivo IDE que más se usa en la actualidad, por los que a veces se confunde con el propio IDE. Originalmente se creó para un bus ISA de 16 bits. ATAPI (ATA PACKET INTAERFACE), Interfaz de paquete ATA. Es una extensión del protocolo ATA para conseguir una serie de comandos y registros que controlen el funcionamiento de un CD-ROM, es fácilmente adaptable para una cinta de Backup. DMA (DIRECT MEMORY ACCESS), Acceso directo a memoria. Componente integrado en un periférico que libera al procesador en la tarea de transferir datos entre dispositivos y memoria. El acceso se realiza por bloque de datos. PIO (PROGRAMABLE INPUT/OUTPUT), Entrada/Salida programable. Componente encargado de ejecutar las instrucciones dirigidas a los periféricos. A diferencia de la DMA requiere atención del procesador para su funcionamiento. Como contrapartida es mucho más sencillo y barato. USB. Bus de Serie Universal, es una interfase plug&play entre la PC y ciertos dispositivos tales como teclados, mouses, scanner, impresoras, módems, placas de sonido, camaras,etc) .
Fuentes de información atc2.aut.uah.es/~vec/ac/temas/EyS.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Teclado_de_ordenador atc2.aut.uah.es/~juani/documentos/capitulo7.pdf http://www.monografias.com/trabajos11/usbmem/usbmem.shtml www.angelfire.com/pa2/jcgr/tecnica/PP/pp.htm http://www.duiops.net/hardware/discosd/discosd.htm Distintos tamaños de letras y estilos Fuentes de información Practica: Costo de c/u de ellos Algo que no este a la vista, como lo identifico?