Trabajo 21 - Interfaces de E
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TRABAJO 21: INTERFACES DE ENTRADA/SALIDA Ylermi Cabrera León Periféricos e Interfaces (PEI) Curso 2008/2009 Ingeniería Informática - ULPGC Resumen Como su propio nombre indica, el trabajo 21 trata sobre las diferentes interfaces de Entrada/Salida, presentes y pasadas, disponibles en casi cualquier sistema informático actual. Los distintos puertos de E/S no se exponen en orden cronológico, como se podría esperar, sino de la manera siguiente: USB, IEEE 1394, puerto serie y puerto paralelo. Por tanto, este trabajo está centrado en interfaces externas por lo que no se mencionan ni los puertos IDE ni los SCSI, cuyo uso predominante es el interno. En concreto, tanto el USB como el IEEE 1394 están tratados más profusa y profundamente que los puertos serie y paralelo, los cuales se pueden considerar en desuso. 1 Índice Introducción ................................................................................................ 3 ¿Por qué serie? …........................................................................................ 4 Puertos actuales …...................................................................................... 5 USB …............................................................................................... 5 IEEE 1394 …..................................................................................... 9 Puertos “legacy” o anticuados ….............................................................. 12 Puerto Serie …................................................................................. 12 Puerto Paralelo …............................................................................. 14 Conclusiones …........................................................................................ 17 Agradecimientos …................................................................................... 18 Bibliografía …........................................................................................... 19 Lista de preguntas …................................................................................. 20 2 Introducción El objetivo del presente trabajo es hacer una introducción a las interfaces o puertos de E/S y en las razones por las que las interfaces más actuales tienen unas características determinadas. En cuanto a conceptos básicos, debe explicarse qué se conoce como puertos o interfaces de Entrada/Salida: medios, tanto lógicos como físicos, a través de los que el sistema se conecta con los dispositivos internos y externos, excluyéndose la memoria. Por otro lado, debe hacerse mención de que este trabajo está bastante ligado con el que versa sobre chipsets en tanto en cuanto en alguno de los chips que lo conforman se encuentran los controladores de los puertos que en este trabajo se explican. Finalmente, este trabajo, como ya se ha mencionado, no estará estructurado según la aparición de los diferentes puertos sino según su preponderancia en el mercado, informático o no, actual, es decir, según su importancia. 3 ¿Por qué serie? En la actualidad, los puertos más utilizados son el USB y el IEEE 1394, siendo ambos arquitecturas serie de alta velocidad y considerados como una alternativa a los dispositivos SCSI externos (arquitectura paralela). De lo anterior se deduce que existen dos tipos de arquitecturas en las interfaces de E/S: Arquitectura Serie: 1 bit es enviado en cada instante por uno o dos cables de datos. • Arquitectura Paralela: de 8 a 16 bits son enviados en cada instante por hasta 40 cables. • Fácilmente, se puede comprobar que, a igual frecuencia, la arquitectura paralela es más rápida que la serie (relación 12:1 entre puerto paralelo y puerto serie ya que se envía inmediatamente un byte de información en el paralelo mientras que el serie requiere hasta 12 bits). El problema de la paralela es que es más difícil subir la frecuencia de reloj, y con ello la velocidad de transferencia, de forma fiable, es decir, sin que los datos se vean muy afectados por ruidos e interferencias, de los tipos siguientes: “Signal skew” o sesgo de la señal: retardos en la llegada al enviar señales al mismo tiempo por distintos cables. Proporcional a la longitud del cable. • “Jitter”: vibración de la señal, de corta duración, sobre el valor correcto. • Es importante indicar que estos problemas ocurren en todas las transmisiones de señales, sea del tipo que sea la arquitectura utilizada, aunque la serie no está tan afectada, permitiendo altos aumentos en las frecuencias de reloj sin menoscabar la robustez de la transmisión. Por ello, actualmente la mejor arquitectura paralela externa es unas cincuenta veces más lenta que su correspondiente en serie. Sin embargo, es cierto que se puede aumentar con éxito la frecuencia de reloj de las arquitecturas paralelas pero a costa de un cableado más caro (debido a la necesidad de aislar las líneas de datos adyacentes de interferencias y ruidos) o reduciendo la distancia entre los dispositivos conectados. 4 Puertos actuales: USB USB son las siglas de Universal Serial Bus. Es, como su propio nombre indica, un bus serie de propósito general y fue diseñado por Intel, Microsoft e IBM, entre otros, que forman el USB-IF (Foro de Implementadores del USB), publicando la versión 1.0 en Enero de 1996, la 1.1 en Septiembre de 1998 y la 2.0 en Abril del año 2000. La diferencia entre ambas imágenes es que la inferior indica que el dispositivo está certificado por la USB-IF por respetar las especificaciones del USB 1.x (izquierda; USB) y USB 2.0 (derecha; High Speed USB). Esta arquitectura serie de alta velocidad presenta, además, ciertas características que le han hecho merecedora de la abultada cuota de mercado que tienen sus dispositivos: PnP (no requiere modificar jumpers en la placa base), conexión en caliente (no necesita reinicios para que el dispositivo pueda funcionar), todos los dispositivos comparten la misma IRQ y dirección de memoria y, entre otras, identificación automática de dispositivos (mediante códigos de clases hexadecimales que indican al sistema que cargue los drivers adecuados). Por cada controlador USB se admiten, teóricamente, hasta 127 dispositivos aunque, en la práctica, se han conseguido conectar unos 100 sin comprometer al sistema. Los dispositivos se conectan en forma de estrella con nodos y niveles (ver imagen siguiente página e imagen derecha, ú l t i m o t i p o ) y a q u e , e n c uant o a dispositivos, se distinguen tres clases: funciones (todo dispositivo al final de la conexión), hubs (permiten la conexión de otros hubs y funciones, repartiendo electricidad y repitiendo las señales a los dispositivos) o ambos (funciones que también tienen un hub integrado). 5 En cuanto a los conectores USB, son bastante escasos en cuanto a tipos, pequeños (comparado con los serie y paralelos), robustos (no utilizan pines, los cuales suelen romperse) y no requieren fijadores ni tornillos. Además, existen cuatro tipos: serie A (datos viajan hacia el PC; se encuentran en placas base y hubs), serie B (datos viajan hacia dispositivos; dispositivos con cables separables), mini-A y mini-B (conectores de reducido tamaño; teléfonos móviles, reproductores MP4...) y micro-A y micro-B (muy reducido tamaño; móviles, etc). También, algunos fabricantes de telecomunicaciones y videocámaras (IBM e Hitachi, entre otros) han sacado versiones propietarias de conectores USB, incumpliendo en muchos casos las especificaciones del USB. ^ De izquierda a derecha: micro-USB, mini-USB, conector tipo B y conectores tipo A hembra y macho. > Topología en estrella con los conectores A y B indicados. Al ordenador se le suele llamar hub principal o “root hub”. Por otra parte, internamente los conectores están formados por 4 ó 5 pines: uno para dar electricidad, dos para la transferencia de datos, una señal de tierra y uno de ID (sólo está presente en los mini USB y sirve para saber si es mini-A o mini-B dependiendo de si está conectado o no a la señal de tierra). Sobre la transferencia de datos, se debe mencionar dos cosas muy importantes: los datos están codificados y son enviados por un par trenzado como señales digitales diferenciales. Respecto a lo primero, USB utiliza un tipo de codificación llamado NRZI (Non Return to Zero Invert; imagen anterior) consistente en que el nivel de la señal sólo cambia al entrar un 0, de manera que una cadena larga de bits con valor 1, no conllevaría cambios en el nivel de la señal, haciendo que la transmisión perdiera sincronización, afectando a la validez de los datos. Por esta razón, se utiliza la técnica de “bit stuffing” o de rellenado de un 0 por cada seis bits seguidos a 1 que aparezcan. De lo anterior se infiere que USB es un bus síncrono gracias al NRZI pese a la ausencia de señal de reloj, cuya existencia reduciría el ancho de banda y la velocidad de transferencia. 6 Respecto a lo segundo, el cable USB, cuya longitud máxima es de 5 m ampliables hasta 30 m mediante hubs, está formado por un par trenzado (para reducir el ruido; figura lateral) por el que viajan las señales empaquetadas y codificadas formando una señal digital diferencial, es decir, el voltaje es igual en ambos cables pero con polarización opuesta (al restarse se eliminaría el ruido que afectó a ambas y que las haría iguales; ver imagen anterior). El voltaje final deseado es la resta de dos señales con voltaje opuesto de ahí que dicho voltaje final sea el doble (suma) que el de las señales de cada cable del par trenzado. Respecto a las velocidades de transferencia, cada vez que se conecta un nuevo dispositivo USB, la velocidad del bus se reduce, ya que todos comparten el mismo ancho de banda, excepto en el USB 2.0, que puede manejar transferencias concurrentes de dispositivos a Full Speed sin afectar al bus. Además, se pueden distinguir: Nombre Velocidad Dispositivos Low Speed 1,5 Mb/s Dispositivos de Interfaz Humana: ratones, teclados... Full Speed 1,5 MB/s Todos los dispositivos USB 1.x y 2.0 High Speed 60 MB/s Todos los dispositivos 2.0 Pero no todos son ventajas en el USB ya que, a diferencia del IEEE 1394, toda transferencia entre dispositivos USB debe realizarse con un ordenador como intermediario aunque, se añadió posteriormente a la especificación del USB 2.0 dicha posibilidad con la denominación de “USB-On-The-Go”, siendo posible que los primeros dispositivos 2.0 no lo soporten. Como es bien sabido, es tanto el éxito que tiene USB que está presente en gran cantidad de dispositivos como ratones, dispositivos de almacenamiento externos, impresoras, dispositivos multimedia de ámbito informático, videoconsolas (Xbox 360 y PS2), cámaras de fotos, videocámaras, etc. Incluso existen adaptadores a USB para su uso en dispositivos con otros conectores como PS/2, paralelo, serie y Ethernet. Debido a que aún no existen ni especificaciones públicas de las características 7 ni dispositivos (Intel las está finalizando y piensa que a finales de 2010 ya estarán disponibles los primeros dispositivos), el USB 3.0, o Super Speed USB, se trata aparte de los USB ya existentes. Con total seguridad se sabe que, al igual que ocurrió con las versiones de USB anteriores, será totalmente compatible hacia atrás (“backward compatible”) con dichas versiones, como podemos observar en los conectores USB 3.0 de las imágenes. Es especialmente interesante la imagen de la derecha ya que se observa que el conector es idéntico al de anteriores versiones, estando los cinco pines nuevos en el interior del conector. ^ Conectores hembra y macho USB 3.0. ^ Conector macho USB 3.0 (vista interna). ^ Conector hembra USB 3.0 (vista detallada). Las características conocidas a día de hoy son: conector con 5 pines nuevos y, con ello, un cable con cinco hilos más, con mayor grosor, y que permitirá tráfico bidireccional simultáneo por dos pares trenzados; mayor velocidad (600 Mbps) y corriente para los dispositivos conectados (hasta 900 mA), codificación 8b/10b (explicada en IEEE 1394b) y uso de un protocolo basado en interrupciones en vez de “HW polling” o “SW polling”. Dicho aumento de velocidad implicará que la longitud máxima del cable sea de sólo 3 m. Recientemente, se ha publicado que es posible que, además del cable normal de pares trenzados de cobre, USB 3.0 también admita conexiones ópticas lo que, presumiblemente, permita usar cables más largos y una cierta mejora en la velocidad. 8 Puertos actuales: IEEE 1394 IEEE 1394 fue desarrollado a finales de 1995 por el Institute of Electrical and Electronical Engineers (IEEE) y su nombre es debido a que fue el estándar número 1394 desarrollado por dicha institución. Sin embargo, existen otras denominaciones: Firewire: es la denominación más común del estándar debido a que 1394 es una derivación de un bus propietario, es decir, los vendedores pagaban un royalty, desarrollado por Apple y Texas Instruments. Desde Mayo 2002, el uso de dicho nombre es libre siempre que el dispositivo pase satisfactoriamente ciertas pruebas de compatibilidad (logo en imagen izquierda). • DV o Digital Video: sobrenombre muy común en dispositivos como videocámaras y reproductores de vídeo digitales (logo central). • i.LINK: propuesto por Sony (logo en imagen derecha) para sus aparatos de vídeo digital. No es compatible con el estándar 1394, requiriendo adaptadores, debido al conector de 4 pines utilizado. • A continuación, se detallan las semejanzas y diferencias con el puerto USB: SEMEJANZAS DIFERENCIAS • Bus serie, de alta velocidad, síncrono (por un método de codificación distinto). • Características: PnP, hotplugging, longitud máxima del cable, compatibilidad desde Win 9x... • Ámbitos de uso parecidos: vídeocámaras, escáneres, dispositivos de almacenamiento externo, etc. Número máximo de dispositivo (63) en forma de cadena (“daisychain”) o ramificados. • Extensión de la longitud del cable hasta 100 m mediante fibra óptica (1394b). • Utilización en redes ad-hoc (no requieren routers) y en las industrias aeroespacial, aeronáutica y de la automoción. • Por otra parte, se han desarrollado con éxito dos versiones del estándar: • 1394a: corregía los errores de la versión original y se desarrolló en 2000. 9 Comúnmente se la denomina Firewire 400 debido a su velocidad de transferencia máxima: de 12,5 a 50 MB/s (de 100 a 400 Mb/s). Debido a algunas de sus características, forma parte del estándar SCSI serie externo, usándose como una de las posibles capas físicas a usar por dicho SCSI. Respecto a los conectores, son derivados de los conectores de la GameBoy (ver imagen comparativa) y, al igual que el cable, contiene 6 pines, o conductores, de los cuales 4 son para datos y reloj (en forma de dos pares diferenciales) y los otros 2 restantes, para proporcionar electricidad. Existe una versión de 4 pines que carece de los 2 que proporcionan la electricidad, siendo muy utilizado en videocámaras y otros dispositivos que no requieren alimentarse por el cable IEEE 1394. Finalmente, la transmisión de datos está codificada según el método de codificación D/S (Data Strobe encoding; ver imagen debajo de la siguiente) que consiste en la aplicación de la función booleana XOR a las dos señales que viajan por las líneas de señales de sendos nombres, con la propiedad de que sólo una de estas dos señales puede cambiar al mismo tiempo. Este método ayuda a la sincronización de los datos debido a que es sencilla la recuperación de la señal de reloj. ^ De izquierda a derecha: conectores macho del cable Game Link de Game Boy Advance, del cable 1394a y del cable Universal Game Link de Game Boy Pocket; y un conector hembra del cable anterior. ^ Ejemplo de codificación con el método D/S usado por 1394a. • 1394b: desarrollado en 2003, se le denomina Firewire 800 por la misma razón que el anterior y con velocidades que van de 100 a 400 MB/s (800 a 3200 10 Mb/s) aunque, en la actualidad, aún no se han sacado dispositivos a esta última velocidad. Fuera de esta versión, por ahora, se encuentra la velocidad de 800 MB/s que, según las fuentes consultadas, será una futura mejora. Estas altas tasas de transferencia han sido posible mediante la introducción de nuevas características tales como el soporte de los cables de red “Category 5e”, con conectores RJ45 (aún no existen productos compatibles), y de fibra óptica y al haberse mejorado el arbitraje de las señales que, además de la velocidad, consigue aumentar la longitud máxima del cable. También existen otras diferencias con la anterior versión: “self-healing loops” o manejo de bucles en los dispositivos conectados (en 1394a no era posible), “continuous dual simplex” o transmisión bidireccional mediante cada uno de los dos pares usados para datos, conectores de 9 pines (con 2 pares para señales, como antes se ha mencionado) y, por último, los datos van codificados por el método 8b/10b: patentado por IBM y muy utilizado desde que expiró la patente, consiste en transformar los 8 bits de entrada en un carácter de 10 bits, codificándose los 5 bits menos significativos en 6 bits y los 3 bits más significativos en 4 bits, y consiguiéndose que no puedan existir más de 5 bits a 0 o a 1 seguidos ni que, cada 20 bits, no exista una diferencia entre la cantidad de bits a 1 y de bits a 0 (“Running Disparity”) superior a 2. Para más información sobre este método de codificación se recomienda consultar la versión inglesa de Wikipedia y, en especial, las tablas de codificación. Sobre los conectores de 1394b, debido a su incompatibilidad con los de 1394a, existen dos tipos de conectores hembra distinguiéndose entre la versión bilingüe, compatible con ambas versiones, y la versión beta, sólo compatible con 1394b. ^ Conectores hembra disponibles (los dos inferiores). < Conectores macho disponibles, algunos sirviendo como adaptadores a otros conectores IEEE. 11 Puertos “legacy” o anticuados: Puerto Serie El puerto serie, también denominado RS-232C o COMM ports, fue desarrollado en 1969 (la versión C) por EIA (Electronics Industries Association). Inicialmente, su uso estaba destinado a las compañías telefónicas, en teleimpresoras y módems, aunque luego se trasladó al mundo informático. Se trata, a diferencia de los ya vistos, de un bus serie de baja velocidad asíncrono debido a la falta de cualquier medida de codificación en la transmisión de datos o a cualquier señal de reloj que mantenga sincronizados ambos dispositivos. Además, debido a sus orígenes, está especializado en la transmisión bidireccional de caracteres, cada uno de ellos enmarcado (frame) entre el start bit con valor 0 y uno o dos stop bits, por el par de cables que conforman un cable telefónico, haciendo uso de uno de los cables de dicho par para el envío en un sentido y el otro, para el sentido contrario. La distancia máxima con este cable es de unos 15 metros aunque se pueden llegar a cientos o más con el uso de cables especiales y repetidores/amplificadores. A cambio de estas grandes distancias, la velocidad punta que se puede conseguir es ínfima para las conseguidas hoy en día: 14,375 KB/s. Por otro lado, en la industria se pueden encontrar dos tipos de conectores: 25 pines (de gran tamaño ya que contiene pines sin usar – ver imagen – aunque es acorde a los dispositivos que manejaba en sus orígenes pero totalmente desaconsejable cuando se empezó a utilizar en computadoras de pequeño tamaño) y 9 pines (la versión posterior, reducida y con todos los pines necesarios ocupados, fue estandarizada como TIA-574 y se empezó a hacer famosa tras su integración en el IBM PC/AT). 12 En cuanto a otras propiedades destacan: la imposibilidad de conectar varios dispositivos al mismo puerto, el uso de interrupciones para las transmisiones (requiriéndose una interrupción por dispositivo excepto con el uso de tarjetas PCI con puertos serie ya que se compartirían las IRQs), no existe ni PnP ni hotplugging (no recomendable debido a la posibilidad de dañar el dispositivo, el ordenador o ambos) y los SO actuales pueden soportar hasta 128 dispositivos. Actualmente, USB, IEEE 1394, VGA y Ethernet han desbancado al puerto serie casi completamente aunque su uso se mantiene en ciertos sectores, mucho de ellos fuera del entorno informático, sobre todo para la actualización del firmware o la descarga de otros datos en los dispositivos: ratones, módems, lectores de códigos de barras, GPS, reproductores de DVD, routers... En los comienzos, un requerimiento indispensable para la utilización de las transmisiones por el puerto serie en los ordenadores era el chip UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter). Dicho aparato se encargaba de transformar los datos en formato paralelo del ordenador en datos en formato serie para su transmisión por el puerto serie o viceversa. El chip más actual lo desarrolló en 1995 la empresa National Semiconductor con el sobrenombre de 16550D, sacándose varias copias mejoradas en años siguientes por otros fabricantes. Posteriormente, tanto este chip como el controlador del puerto paralelo se encontraban en el chip SuperI/O. En la actualidad, dicho controlador se encuentra encapsulado en el chip SouthBridge, junto a los de todas las interfaces de E/S que se desarrollan en este trabajo, aunque todo ello depende de la configuración del chipset de la placa base utilizado. ^ Alargador de puerto serie con conectores macho y hembra y con sus característicos tornillos fijadores, proclives a romperse con el uso intensivo aunque en menor medida que los pines metálicos de los conectores hembra. 13 Puertos “legacy” o anticuados: Puerto Paralelo El puerto paralelo, también conocido como IEEE 1284, LPT ports o “Standard Signalling Method for a Bidirectional Parallel Peripheral Interface for Personal Computers”, fue estandarizado por el IEEE en Marzo 1994 aunque ya desde 1970 la empresa Centronics había sacado al mercado varias impresoras paralelas, siendo éste su origen. La mayor diferencia con los puertos ya tratados es que la transmisión de datos se realiza de manera paralela que consiste, además de lo ya comentado en la sección “¿Por qué serie?” o viendo la imagen lateral, en que los datos se codifican según su posición, o línea de bus usada, y no respecto al tiempo de llegada de dichos datos. Más aún, según el tipo de puerto paralelo puede o no admitir tráfico bidireccional, siendo la velocidad máxima de 2,77 MB/s y la mayor longitud del cable de unos 3 m, aumentándose si se sigue alguno de los siguientes pasos: se amplifica la señal, se usan cables de mejores características y/o se reduce la velocidad de transferencia. Además, la transmisión de datos se hace asíncronamente y siempre que el aparato que recibe la información esté preparado para ello (“fully interlocked communications”). La especificación del IEEE 1284 define la parte hardware y de las líneas de control, como la utilización del par trenzado con el fin de reducir los ruidos e interferencias. La parte software, sin embargo, está determinada en un añadido posterior. Dicha especificación concluye que existen tres tipos de conectores (figura en página siguiente) para el puerto paralelo: A (o DB25, es el estándar y suele confundirse con el 25 pines del puerto serie ya que tienen la misma forma y número de pines aunque físicamente es imposible conectar uno en el otro debido a la colocación de los conectores macho y hembra en el ordenador y en los dispositivos de manera contraria al caso del puerto serie), B (denominado Centronics, debido al uso que dicha empresa hizo de éste o “Micro Ribbon”, tiene 36 pines) y, por último, C (Mini-Centronics o MDR36, también dispone de 36 pines como el anterior pero es de menor tamaño y no ha tenido buena acogida en el mercado). A lo largo de la historia del puerto paralelo se han podido distinguir cuatro tipos y cinco modos de operación, mejorándose la velocidad o bidireccionalidad de la transmisión con cada uno de ellos: 14 Estándar: único tipo de interfaz paralela que define dos modos de operación: compatible (8-bit salida) y nibble (4-bit entrada), es decir, una bidireccional asimétrica con 150 KB/s de salida y 50 KB/s de entrada. Inicialemente, solamente era unidireccional ya que los datos sólo debían ir a la impresora. • Bidireccional: funciona con el modo byte (150 KB/s en cada sentido), la velocidad y bidireccionalidad se consiguieron definiendo los pines no utilizados del conector y disponiendo de un bit que indicara el sentido de viaje de los datos. • EPP: o Enhanced Parallel Port, define el modo EPP (2,77 MB/s en cada sentido) y fue presentado por Intel y otros desarrolladores en Octubre 1991, siendo compatible con Windows NT y 9x, en gran medida debido a que estaba incluido en el estándar IEEE 1284. Si los anteriores se utilizaron casi exclusivamente en impresoras, EPP ya estaba muy preparado para funcionar también en adaptadores de redes y discos duros externos. • ECP: o Enhanced Capabilities Port, define el modo ECP (2,77 MB/s en cada sentido), siendo desarrollado por HP y Microsoft en 1992 y, al igual que EPP, compatible con 9x y NT y especificado en IEEE 1284. Tiene un alto rendimiento en parte por la necesidad de lógica hardware especial y por el uso de DMA (Acceso Directo a Memoria) aunque ello suele acarrear conflictos con el resto de dispositivos que hagan uso de esta característica. • ^ Tipos de conectores hembra y macho del puerto paralelo. Aunque en sus comienzos se pretendía hacer un puerto sencillo de utilizar, con pocas configuraciones que hacer y con pocos errores, finalmente el puerto paralelo se caracterizó por todo lo contrario, como se ha visto en la gran cantidad de conectores y en los distintos modos de operación y tipos de puerto paralelo que existen. Es por ello por lo que inicialmente se usaba, a falta de algo mejor, en impresoras, unidades ZIP, escáneres y otros dispositivos mientras que ahora ha sido casi totalmente borrado del mercado con la llegada del USB y del Firewire, permaneciendo aún en dispositivos anticuados, impresoras 3D (Ejemplo: RepRap) y sistemas domóticos. 15 Se puede observar por el tamaño de los conectores que era un gran impedimento su inclusión, en gran número, en ordenadores pequeños pese a que la BIOS es compatible con tres puertos paralelos y, desde MSDOS, hay compatibilidad con 128 de dichos puertos y, debido a que debe ir un dispositivo conectado a cada puerto, con 128 periféricos*. Por esta razón y por los problemas que suelen ocurrir al instalar varios dispositivos con este tipo de interfaz de E/S, los sistemas informáticos solían traer solamente uno o dos, ampliándose el número de conectores paralelos con la instalación de tarjetas PCI con puerto paralelo. A día de hoy, se puede afirmar que la disponibilidad de más de un puerto paralelo es algo muy poco frecuente. < Identificación de un conector paralelo hembra en la parte posterior de una torre, junto a un conector serie macho. Al igual que en el puerto serie, existen pines y tornillos fijadores en los conectores, siendo ambos bastante frágiles. * = Existe un apartado en IEEE 1284, llamado “Daisy Chain Specification” que indica que es posible conectar, en forma de cadena, hasta 8 dispositivos a un mismo puerto paralelo. Para ello, dichos dispositivos deben ser compatibles e incluir 2 puertos paralelos: uno de entrada (host), por el que le llegan los datos del ordenador o del dispositivo anterior de la cadena, y otro de salida (pass through), por el que envía los datos al resto de dispositivos de la cadena. Si los dispositivos no son compatibles ni tienen dos conectores paralelos, sólo pueden conectarse al final de una cadena. 16 Conclusiones De este trabajo se pueden condensar varias ideas respecto a la evolución de las interfaces de E/S desde los puertos serie y paralelo hasta los puertos USB y IEEE 1394 como la serialización a alta velocidad de las transmisiones de datos, la sencillez y robustez de los conectores y la facilidad de configuración y utilización a nivel usuario de los puertos actuales en directa comparación con los declarados “legacy” o anticuados. Además, se ha pasado de puertos muy específicos en sus funciones y provenientes de mercados e industrias ajenas a la informática a interfaces de propósito general, especialmente diseñadas para el mundo informático aunque trasladándose luego a otros ámbitos como las telecomunicaciones, vídeo y sonido. Con todo lo anterior, es posible afirmar categóricamente que: El puerto serie y el puerto paralelo sólo se deben utilizar cuando ni se pueda ni se quiera hacer uso del IEEE 1394 o del USB. • El puerto USB o la interfaz IEEE 1394 son las opciones más recomendables para la conexión de dispositivos de ámbito general o más específicos (multimedia profesional), respectivamente. • La existencia de distintos tipos de periféricos confirma la idoneidad de las características presentes en ambos puertos actuales y que también están siendo trasladadas a otras interfaces de E/S como SATA, PCI-Express o Ethernet. • 17 Agradecimientos Especiales agradecimientos hay que hacer tanto a los desarrolladores de la suite ofimática OpenOffice como a Google y a los colaboradores de la enciclopedia online Wikipedia sin los cuales hubiera resultado más complicado realizar el presente trabajo. A estos últimos también hay que felicitarles por haber conseguido recientemente más de 6 millones de dólares en donaciones de particulares. También, por un lado USB-IF, y por otro, Apple y el IEEE, deben ser recordados y agradecidos aquí al ser los principales creadores de los puertos de E/S utilizados actualmente: USB y Firewire o IEEE 1394, respectivamente. 18 Bibliografía • “Hardware Bible” Winn L. Rosch. 5ª Edición. • “Updating and Repairing PCs” Scott Mueller. 17ª Edición. • http://es.wikipedia.org Términos buscados: USB, Firewire. Respecto a la versión inglesa de ambas, muy incompletas. • http://en.wikipedia.org Términos buscados: USB, Firewire, Serial port, Parallel port, Data strobe encoding, 8b/10b encoding, RS-232, IEEE 1284. • http://www.reghardware.co.uk/2008/01/09/ces_usb_3_revealed/ • http://www.nor-tech.com/solutions/dox/ieee1284_parallel_ports.pdf 19 Lista de preguntas 1.- Los puertos o interfaces de E/S son ... a) … medios físicos y lógicos para la conexión de dispositivos (disco duro, memoria, ratón...) con el sistema. b) … medios físicos y lógicos para conectar el sistema con dispositivos externos únicamente (en dispositivos internos se llaman arquitecturas de E/S). c) … medios lógicos y físicos mediante los que se pueden conectar dispositivos internos y externos, excepto la memoria, con el sistema. 2.- Tanto USB como IEEE 1394 ... a) … son puertos paralelos de alta velocidad. b) … son arquitecturas serie de alta velocidad. c) … pueden funcionar tanto como arquitectura paralela como serie, consiguiéndose con ello distintas velocidades. 3.- Sobre el problema del “jitter” y del “signal skew” podemos decir que ... a) … tanto la arquitectura paralela como la serie se ven afectadas, estando la paralela mucho más influida desfavorablemente. b) … tanto la arquitectura paralela como la serie se ven afectadas, estando la serie mucho más influida desfavorablemente. c) … sólo ocurren en la arquitectura paralela ya que en la serie no ocurre. 4.- ¿Es posible aumentar la frecuencia de reloj de una arquitectura paralela sin perjudicar la robustez de la transmisión de los datos? a) No, es totalmente imposible en una arquitectura paralela. b) Sí, utilizando cableado que evite ruidos e interferencias. c) Sí, reduciendo la distancia entre los dispositivos conectados (menor longitud del cable). 5.- El sistema de codificación de los datos que usa USB ... a) … se llama TAE o Transmission Aid Encoding. b) … no existe ya que el USB siempre ha carecido de codificación en los datos. c) … se denomina NRZI o Non Return to Zero Invert. 6.- Se puede considerar al USB como un bus ... a) … síncrono porque, aunque carece de reloj, el sistema de codificación de los datos permite la sincronización de éstos. b) … síncrono ya que posee una señal de reloj, compartida por todos los dispositivos conectados. c) … asíncrono debido a que no tiene señal de reloj, la cual reduciría el ancho de banda. 7.- El “bit stuffing” ... a) … es el método de codificación de datos utilizado por USB. b) … es el método de codificación de datos utilizado por IEEE 1394. c) … ayuda en la sincronización de la transmisión USB cuando ocurre una larga cadena de bits con valor binario 1 seguidos. 8.- Una señal digital diferencial es una señal digital que se envía ... a) … por un cable con voltaje entre 5 y 12V. b) … por dos cables con igual voltaje en ambos y polarizaciones opuestas. c) … por dos cables con igual voltaje y polarizaciones en ambos. 9.- Existen varias clases de dispositivos USB, según su lugar en el esquema de conexión en estrella, distinguiéndose ... a) … hubs, funciones (periférico) o ambos (un hub que también es función). b) … hubs y funciones. No existen hubs que al mismo tiempo sean funciones. c) … 1.0, 1.1, 2.0. Más adelante, también 3.0. 20 10.- Debido a sus características y éxito en el mercado informático, el puerto … ha incluso migrado al mundo de las consolas (Ejemplo: PS2, Xbox 360) con gran aceptación. a) … paralelo. b) … IEEE 1394. c) … USB. 11.- El USB 3.0 es ... a) … incompatible hacia atrás ya que no sirve con dispositivos ni conectores anteriores. b) … compatible hacia atrás ya que sirve con dispositivos y conectores anteriores. c) … puede ser tanto compatible como incompatible con dispositivos y conectores anteriores, dependiendo de la correcta configuración del sistema que tengamos. 12.- El IEEE 1394 también es conocido con los nombres... a) … i.LINK, Firewire y DV. b) … High Speed USB. c) … Firewire 800. 13.- IEEE 1394a y 1394b a veces son llamados … por el nombre dado por ... a) … Firewire 400 y Firewire 800, respectivamente; IEEE. b) … Firewire 800 y Firewire 400, respectivamente; Apple. c) … Firewire 400 y Firewire 800, respectivamente; Apple. 14.- Tanto 1394a como 1394b son buses ... a) Asíncronos ya que no existe ninguna señal de reloj en los dispositivos. b) Síncronos, debido a la señal de reloj presente en los dispositivos. c) Síncronos, careciendo de señal de reloj, debido a los métodos de codificación de los datos. 15.- El sistema de codificación de los datos que usa IEEE 1394 ... a) … no existe ya que IEEE 1394 siempre ha carecido de codificación en los datos. b) … es distinto en ambas versiones. c) … es igual en ambas versiones. 16.- Se puede considerar al puerto serie como un bus … y usado por primera vez en ... a) … asíncrono porque carece de señal de reloj; compañías telefónicas. b) … síncrono ya que posee una señal de reloj, compartida por todos los dispositivos conectados; compañías telefónicas. c) … síncrono debido a que, no teniendo señal de reloj, el método de codificación de los datos lo permite; impresoras. 17.- El “Universal Asynchronous Receiver/Transmitter” o UART ... a) … es el método de recepción/transmisión de datos utilizado por USB. b) … es el método de transmisión/recepción de datos utilizado por IEEE 1394. c) … transforma la señal paralela del ordenador en serie para su envío por el puerto serie o la señal serie recibida por el puerto serie en señal paralela para su procesamiento por el ordenador. 18.- Los controladores de las interfaces de E/S tales como USB, IEEE 1394, serie y paralelo ... a) … siempre se encuentran en el UART, complementando los que se encuentran en el SO. b) … depende de la configuración del chipset. c) … siempre se encuentran en el chip NorthBridge del chipset. 19.- Se puede considerar al puerto paralelo como un bus … y usado por primera vez en … a) … asíncrono ya que carece de señal de reloj; impresoras. b) … asíncrono debido a que no posee ninguna señal de reloj; compañías telefónicas. c) … síncrono por el método de codificación de los datos utilizado: NRZI. 20.- La codificación de los datos en el puerto paralelo se realiza ... a) … según el método de codificación denominado NRZI. b) … respecto al tiempo de llegada de los datos. c) … según su posición o línea de bus utilizada. 21
