Los Dispositivos

LOS DISPOSITIVOS

A través de los dispositivos podemos introducir a la computadora datos que nos son útiles para la resolución de algún problema. La computadora necesita de entradas para poder generar salidas y estas se dan a través de dos tipos de dispositivos existentes 

Dispositivos de entrada son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen en los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacena en la memoria central de la computadora. 

Los dispositivos de entrada más frecuentes son; el teclado, lápiz óptico, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), etc. 

Hoy en día uno de los dispositivos de entrada que es mas utilizado es el ratón o mouse, el cual mueve un puntero electrónico sobre la pantalla de la PC y facilita la interacción de usuario-maquina.

Dispositivos de salida son los que permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos. El dispositivo de salida mas común ese el monitor.

En el siguiente video se muestra una breve explicacion de los dispositivos de entrada y salida 

Orientados a bloques Son los dispositivos que tienen la propiedad de que se pueden direccionar, esto es el programador puede escribir o leer cualquier bloque del dispositivo realizando primero una operación de posicionamiento sobre el dispositivo. Los dispositivos mas comunes orientados a bloques son los discos duros, la memoria, discos compactos y posiblemente unidades de cinta.

Orientados a caracteres 
Son los dispositivos que trabajan con secuencias de bytes sin importar su longitud, ni ninguna agrupación en especial. No son dispositivos direccionables. Ejemplo de estos dispositivos son el teclado, la pantalla y las impresoras.
La clasificación anterior no es perfecta, porque existen varios dispositivos que generan entrada o salida que no pueden englobarse en esa categoría. Sin embargo, aunque existan algunos dispositivos que no se pueden categorizar, todos están administrados por el sistema operativo por medio una parte electrónica-mecánica y una parte de software.

Controladores de dispositivos (Terminales y de Discos Duros) 

Los controladores de dispositivos (también llamados adaptadores de dispositivos) son la parte electrónica de los periféricos, el cual puede tener la forma de una tarjeta o un circuito impreso integrado a la tarjeta maestra de la computadora. Por ejemplo, existen controladores de discos que se venden por separado y que se insertan en una ranura de la computadora, o existen fabricantes de computadoras que integran esa funcionalidad en la misma tarjeta en que viene la unidad central de procesamiento (tarjeta maestra).Los controladores de dispositivos generalmente trabajan con voltajes de 5 y 12 volts con el dispositivo propiamente, y con la computadora a través de interrupciones. Estas interrupciones viajan por el 'bus' de la computadora y son recibidos por el CPU el cual a su vez pondrá en ejecución algún programa que sabrá qué hacer con esa señal. A ese programase le llama '’manejador de dispositivo’' (device driver). Algunas veces el mismo controlador contiene un pequeño programa en una memoria de solo lectura o en memoria de acceso aleatorio no volátil y re-escribible que interactúa con el correspondiente manejador en la computadora. 

En esta imagen se muestra un esquema simple de dispositivos 

orientados a bloques y otros a caracteres. Por ejemplo, la terminal (CRT) tiene un 'chip' que se encarga de enviar cadenas de bits por medio de un cable serial que a su vez son recibidos por un controlador de puerto serial en la computadora. Este 'chip' también se encarga de leer secuencias de bits que agrupa para su 

Despliegue en la pantalla o para ejecutar algunas funciones de control. Lo importante en todos estos dispositivos es que se debe ejercer un mecanismo para sincronizar el envío y llegada de datos de manera concurrente.

Acceso directo memoria DMA 

El acceso directo a memoria se inventó con el propósito de liberar al CPU de la carga de atender a algunos controladores de dispositivos. Para comprender su funcionamiento vale la pena revisar cómo trabaja un controlador sin DMA. Cuando un proceso requiere algunos bloques de un dispositivo, se envía una señal al controlador con la dirección del bloque deseado. El controlador lo recibe a través del 'bus' y el proceso puede estar esperando la respuesta (trabajo síncrono) o puede estar haciendo otra cosa (trabajo asíncrono). El controlador recibe la señal y lee la dirección del bus. Envía a su vez una o varias señales al dispositivo mecánico (si es que lo hay) y espera los datos. Cuando los recibe los escribe en un buffer local y envía una señal al CPU indicándole que los datos están listos. El CPU recibe esta interrupción y comienza a leer byte por byte o palabra por palabra los datos del buffer del controlador (a través del device driver) hasta terminar la operación

Principio del software de Entrada y Salida 

Entrada/salida, también abreviado E/S o I/O(del original en inglés input/output),es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistemas de procesamiento de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces. Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras quelas salidas son las señales enviadas por ésta. Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora. El término puede ser usado para describir una acción; "realizar una entrada/salida" se refiere a ejecutar una operación de entrada o de salida.

Es importante notar que la designación de un dispositivo, sea de entrada o de salida, cambia al modificar la perspectiva desde el que se lo ve. Los teclados y ratones toman como entrada el movimiento físico que el usuario produce como salida y lo convierten a una señal eléctrica que la computadora pueda entender. La salida de estos dispositivos son una entrada para la computadora. De manera análoga, los monitores e impresoras toman como entrada las señales que la computadora produce como salida. Luego, convierten esas señales en representaciones inteligibles que puedan ser interpretadas por el usuario. La interpretación será, por ejemplo, por medio de la vista, que funciona como entrada.

Manejadores de interrupciones 

El primer objetivo referente a los manejadores de interrupciones consiste en que el programador o el usuario no debe darse cuenta de los manejos de bajo nivel para los casos en que el dispositivo está ocupado y se debe suspender el proceso o sincronizar algunas tareas. Desde el punto de vista del proceso o usuario, el sistema simplemente se tardó más o menos en responder a su petición. 

Manejadores de dispositivos 

El sistema debe proveer los manejadores de dispositivos necesarios para los periféricos, así como ocultar las peculiaridades del manejo interno de cada uno de ellos, tales como el formato de la información, los medios mecánicos, los niveles de voltaje y otros. Por ejemplo, si el sistema tiene varios tipos diferentes de discos duros, para el usuario o programador las diferencias técnicas entre ellos no le deben importar, y los manejadores le deben ofrecer el mismo conjunto de rutinas para leer y escribir datos. 

Software independiente del dispositivo 

Este es un nivel superior de independencia que el ofrecido por los manejadores de dispositivos. Aquí el sistema operativo debe ser capaz, en lo más posible, de ofrecer un conjunto de utilerías para accesar periféricos o programarlos de una manera consistente. Por ejemplo, que para todos los dispositivos orientados a bloques se tenga una llamada para decidir si se desea usar 'buffers' o no, o para posicionarse en ellos. 

Software para usuarios 

La mayoría de las rutinas de entrada - salida trabajan en modo privilegiado, o son llamadas al sistema que se ligan a los programas del usuario formando parte de sus aplicaciones y que no le dejan ninguna flexibilidad al usuario en cuanto a la apariencia de los datos. Existen otras librerías en donde el usuario si tiene poder de decisión (por ejemplo la llamada a "printf" en el lenguaje "C"). Otra facilidad ofrecida son las áreas de trabajos en colados (spooling areas), tales como las de impresión y correo electrónico. 

Relojes 

Los relojes son esenciales para el buen funcionamiento de cualquier sistema porque juegan un papel decisivo en la sincronización de procesos, en la calendarización de trabajos por lote y para la asignación de turnos de ejecución entre otras tareas relevantes. Generalmente se cuenta con dos relojes en el sistema: uno que lleva la hora y fecha del sistema y que oscila entre 50 y 60 veces por segundo y el reloj que oscila entre 5 y 100 millones de veces por segundo y que se encarga de enviar interrupciones al CPU de manera periódica. El reloj de mayor frecuencia sirve para controlar el tiempo de ejecución de los procesos, para despertar los procesos que están 'durmiendo' y para lanzar o iniciar procesos que fueron calendarizados.

Dispositivos de entrada

Teclado 

Es un dispositivo que presenta el conjunto de las teclas de diversos aparatos, máquinas e instrumentos. Por lo general, el teclado permite el control o mando del aparato en cuestión.

En la actualidad, el término se encuentra muy asociado al periférico que permite introducir datos a una computadora o a otra máquina digital. Cuando el usuario presiona una tecla, se envía la información cifrada a la computadora y ésta muestra el carácter correspondiente a la tecla en la pantalla.

Los teclados de computadora presentan teclas alfanuméricas (letras y números), de puntuación (punto, coma, etc.) y teclas especiales (que cumplen distintas funciones, por ejemplo).

 La distribución de teclado más común recibe el nombre de QWERTY por las primeras seis letras que muestran las teclas de la fila superior. Dicho diseño fue diseñado por el estadounidense Christopher Sholer en 1868.

Mouse

Es un periférico de entrada para interactuar con la computadora a través de un puntero mostrado en pantalla en sistemas GUI (gráficos). El mouse fue diseñado originalmente por Douglas Engelbart y Bill English en la década del 60 en el Institute Research of Stanford, en la Universidad de Stanford. Más tarde fue mejorado en los laboratorios de Palo Alto de la compañía Xerox. Lleva ese nombre por su parecido a un ratón con cola, cuando no eran inalámbricos. El plural en inglés es mice.

Micrófono

Es un elemento capaz de captar ondas sonoras convirtiendo la potencia acústica en eléctrica de similares características ondulatorias. Para ello se necesita la combinación escalonada de dos tipos de transductores. El primero de ellos consiste en una fina lámina, denominada diafragma. Su misión es transformar las variaciones de presión en vibraciones mecánicas, es por tanto un transductor mecanoacústico. El segundo transforma las vibraciones mecánicas recibidas en magnitudes eléctricas, es por tanto un transductor electromecánico. El conjunto de los dos transductores puede considerarse como uno electroacústico.

Escáner 

Es un periférico de captura utilizado para escanear documentos; es decir, convertir un documento en papel en una imagen digital. 

En general, se puede decir que existen tres tipos de escáner: 

Los escáneres planos permiten escanear un documento colocándolo de cara al panel de vidrio. Éste es el tipo de escáner más común. 

Los escáneres manuales son de tamaño similar. Éstos deben desplazarse en forma manual (o semi-manual) en el documento, por secciones sucesivas si se pretende escanearlo por completo. 

Los escáneres con alimentador de documentos hacen pasar el documento a través de una ranura iluminada para escanearlo, de manera similar a las máquinas de fax. Este tipo de escáner se está incorporando cada vez más en máquinas como las impresoras multifunción. 

Lector de código de barras 

Es un escáner que por medio de un láser lee un código de barras y emite el número que muestra el código de barras, no la imagen. 

Existen dos clases de lectoras: De haz fijo y de haz móvil. En ambos casos una fuente luminosa ilumina la superficie del código. Siendo las barras oscuras y los espacios claros, estos reflejaran mas luz que las barras. La luz reflejada es detectada por un elemento fotosensor, produciendo los espacios claros una mayor corriente eléctrica en el elemento fotosensor.

Cámara digital. 

Es un dispositivo electrónico que capta las imágenes y las guarda en formato digital (archivos para computadora), con una alta resolución, también en la mayoría de los casos graba video pero con una resolución menor. Las cámaras digitales fotográficas tienen el mismo uso que se les daba a las cámaras basadas en rollo, pero tienen la ventaja de que en su gran mayoría es posible visualizar la foto en una pequeña pantalla LCD que integran y por medio de botones integrados, borrar, copiar, acercar la imagen ("Zoom"), etc. entre otras funciones. 

La cámara digital ha reemplazado el uso de las cámaras fotográficas mecánicas con rollo. Estas son las categorías en forma creciente de sofisticación:

Snapshot o Cámara de Bolsillo: Son equipos diseñados para poder ser transportados en cualquier espacio, cartera, bolsillo, etc. Su operación es Plug-Play, es decir, una vez encendidas, pulsamos un botón y la cámara “toma” la fotografía.  Cuando digo “toma” quiero decir, que el usuario no tiene potestad alguna sobre los parámetros fotográficos (de los cuales hablaremos en los próximos posts), tiene un algoritmo, determinado por la fábrica que le especifica que hacer ante una determinada cantidad de luz que detecta el sensor interno (fotometro).  Las imagenes resultantes son en modo JPEG.

Compactas: Son equipos con funcionalidades parecidas a las de una Snapshot en cuanto a su modo de operación automática pero con un mejor lente fijo y en ocasiones pueden contar con función de operación manual lo cual permite mejorar bastante los resultados en condiciones extremas de una toma (luz, velocidad, etc.) y ademas lograr efectos de la fotografía imposibles de realizar en modo automático. Las imágenes resultantes son en modo JPEG. 

Semiprofesionales: en este caso ya cuentan con el sistema Reflex que permite visualizar a través del propio objetivo de la cámara lo que se va a tomar, tienen lentes intercambiables que permiten lograr tomas mucho mas nítidas que las que se logra con las cámaras de lente fijo. Permiten operar en manual y automático todos los parámetros de ajuste de la toma (distancia focal, velocidad de obturación, apertura de diafragma y sensibilidad ISO), los limites de estos parámetros suelen ser mucho mas grandes que en el caso de las compactas. Las imágenes resultantes son en modo JPEG y también en modo de máxima resolución profesional RAW.

Profesionales: son en muchos aspectos muy similares a las cámaras Semiprofesionales, al punto que hay quienes clasifican a las anteriores como cámaras profesionales también, no obstante, la gran diferencia en este caso es que estas cámaras cuentan con un sensor de mayor tamaño (por ende el cuerpo es sensiblemente mas grande y pesado) lo cual permite que las tomas tengan una enorme resolucion que puede ir desde los 16 MP hasta los 78 MP, lo cual es usado en muchos casos para generar gigantografias. Básicamente su modo de trabajo normal es en RAW y no usan SD sino cartuchos especiales de memoria. El tipo de lente es especial para esta cámara y no aplican los lentes que se usan en las semiprofesionales.

Lápiz Óptico 

Es un periférico de entrada para computadoras, tomando en la forma de una varita fotosensible, que puede ser usado para apuntar a objetos mostrados en un televisor de CRT o un monitor, en una manera similar a una pantalla táctil pero con mayor exactitud posicional. Este periférico es habitualmente usado para sustituir al mouse o, con menor éxito, a la tableta digitalizadora. Está conectado a un cable eléctrico y requiere de un software especial para su funcionamiento.

Joystick 

Palanca de mando. Dispositivo que se conecta con un ordenador o videoconsola para controlar de forma manual un software, especialmente juegos o programas de simulación.

Pueden clasificarse en joysticks digitales y joysticks analógicos, estos últimos más precisos.

Existen dispositivos similares que cumplen funciones similares como los gamepad y los volantes.

Pantalla Táctil 

Es una pantalla que mediante un toque directo sobre su superficie permite la entrada de datos y órdenes al dispositivo. A su vez, actúa como periférico de salida, mostrando los resultados introducidos previamente. Este contacto también se puede realizar con lápiz u otras herramientas similares. 

Actualmente hay pantallas táctiles que pueden instalarse sobre una pantalla normal. Así pues, la pantalla táctil puede actuar como periférico de entrada y periférico de salida de datos, así como emulador de datos interinos erróneos al no tocarse efectivamente.

Dispositivos de Salida

Monitor 
Al monitor se lo conoce comúnmente como pantalla de la computadora y es un periférico que se conecta a la computadora para poder visualizar las acciones y procesos que se ejecutan. En ese sentido, es clave para su uso, tanto como el teclado o el mouse.

Impresoras 

Es uno de los periféricos que pueden conectarse a la PC o a la Notebook y a través del cual se puede obtener una copia, o varias, de aquellos documentos almacenados en el equipo, ya sea textos o imágenes, dado que la misma los imprime en papel o en transparencias empleando cartuchos de tinta o tecnología láser.

Altavoces

son transductores electroacústicos, es decir, convierte energía eléctrica en energía acústica. Esta conversión tiene lugar en dos etapas: la señal eléctrica produce el movimiento del diafragma del altavoz y este movimiento produce a su vez ondas de presión (sonido) en el aire que rodea al altavoz.

La cantidad de aire que debe moverse depende de la potencia sonora deseada y de la frecuencia. Es muy difícil construir un altavoz que funcione en todo el espectro de frecuencias audible. Para producir un nivel acústico determinado a bajas frecuencias, es necesario mover una gran cantidad de aire, mientras que en los agudos se obtiene el mismo nivel acústico con una menor cantidad de aire. Por tanto, normalmente compramos sistemas de altavoces, dos, tres o incluso más, montados en la misma carcasa junto con un circuito eléctrico.

                                     

Auriculares 

También conocidos como audífonos son transductores que reciben una señal eléctrica originada desde una fuente electrónica (como por ejemplo una radio, sintoamplificador, reproductor de audio o PC) que por su diseño permiten colocar cerca de los oídos unos altavoces para generar ondas sonoras audibles.

Fax/Modem 

permite al ordenador transmitir y recibir documentos como faxes sobre una línea telefónica. Un módem de fax es como un módem de datos, pero está diseñado para transmitir y recibir documentos desde y hacia una máquina de fax u otro módem fax. Algunos, pero no todos, los módems de fax hacer una doble función como módems de datos. Como con otros módems, módems de fax puede ser interno o externo. Los módems internos de fax a menudo se llaman las tarjetas de fax.