21-22 M3T2 Perifericos Entrada De Perifericos E Interface PDF

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Documento para repasar la asignatura. Muy viables para el estudio y entender conceptos. Muy ordenados y claros, aunque quizas un poco largos....

Description

MÓDULO 3 ubsistema de E/S en el computador personal  Tema

Arquitectura de PC

h)

 Tema

Periférico de entrada

 Tema

Periférico de salida

 Tema

Almacenamiento magnético

 Tema

Otra tecnología de almacenamiento

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Fecha actualizació

40964-Periféricos e Interfaces

M3T2: Periféricos de entrada

19 noviembr 2021

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M3T2: Periféricos de entrada  Introducción a lo periféricos

 Dispositivo de entrada       

Ratón Teclado Tableta digitalizadora Pantalla táctil Bolígrafo digital Sistemas ópticos de escaneado Otros      

Cámaras Micrófonos y tarjetas de sonido Lector magnético (lector de tarjetas magnéticas) Tarjetas inteligentes (smart cards) Adquisición de datos: digitales y analógicos Sensores

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Introducción: Clasificación de los dispositivos de E/S  Categorías  De interacción con humanos  Comunicación usuario – computador  Ejemplo: ratón, teclado, monitor, impresoras, escáner, sonido, …

 De interacción con máquinas  Comunicación con elementos del equipo  Ejemplo: Almacenamiento externo (disco, cinta, flash, …), sensores, actuadores, …

 De comunicación  Permiten la comunicación con equipos remotos  Ejemplo: Módem

 En este módulo 3 sólo consideraremo lo de la primera categoría  De interacción con humanos o periféricos para la entrada/salida de datos

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Introducción: Aspectos de estudio en los periféricos Todo dispositivo responde en genera a lo siguiente grupo de característica :  Funcionalidad  ¿qué hace?  Para qué sirve, …

 Estructura de hardware  ¿cómo lo hace?  Principios de funcionamiento, tecnología de implementación, componentes básicos,..

 Modo de conexión a computador  Interfaz: específico (muy poco frecuente) o bus estándar (USB, SATA,..)

 Modelo de programación  Sistema operativo: Drivers y múltiples librerías con funciones para configurar y realizar las operaciones de entrada/salida desde los diferentes lenguajes de programación.

Nuestro estudio de lo periférico se centrará má en lo tre primero apartados!! PD E último apartado está má asociado a lo sistema operativo diseño de driver . 40964-Periféricos e Interfaces

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M3T1: Periféricos de entrada  Dispositivo de entrada       

Ratón Teclado Tableta digitalizadora Pantalla táctil Bolígrafo digital Sistemas ópticos de escaneado Otros      

Cámaras Micrófonos y tarjetas de sonido Lector magnético (lector de tarjetas magnéticas) Tarjetas inteligentes (smart cards) Adquisición de datos: digitales y analógicos Sensores

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Ratón  Dispositivo apuntador

 Detecta su movimiento relativo en dos dimensiones y se refleja a través de un puntero o flecha en el monitor.  Imprescindible hasta hoy en día en gran parte de los equipos informáticos

 Historia

 Diseñado por Douglas Engelbart y Bill English, años 60, en el Stanford Research Institute, Silicon Valley, California.  Surgió a raíz de un proyecto para mejorar la comunicación hombre-máquina y también aparecieron los primeros interfaces gráficos.  Primera maqueta: construcción artesanal en madera y patentado con el nombre de “X-Y Position Indicator for a Display System”.  Otros desarrollos posteriores  Incorporado en equipos: Atari ST, Apple Lisa, utilizado por Microsoft Word , …  Macintosh (1984): se generaliza el uso de este dispositivo

 Futuro

 Posiblemente condenado a desaparecer y sustituido por sistemas basados en:

 Detección del movimiento de los ojos  Órdenes habladas: arriba, abajo, cerrar ventana, …  Dispositivos basados en la detección de gestos: combinación de cámaras y sensores de profundidad

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Ratón Funcionamiento y tipos  Funcionamiento básico 

El hardware captura el movimiento del ratón al ser desplazado por el usuario.

 Tipo según mecanismo     

Mecánicos  1980’s Ópticos (800 ppp)  1990’s Láser (2000 ppp) Trackball Otras tecnologías ( Kinect Xbox 360)

 Tipo según conexión 

Por cable



Inalámbricos

   

Serial, PS/2, USB, … Radiofrecuencia (2.4 GHz, 10 mts) Infrarrojo ( 3-4 mts) Bluetooth (10 mts)

 Fabricante importantes 

Logitech, Agilent Tech., …

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Ratón: Conexiones Adaptador USB-PS/2

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Ratón de bola: Estructura interna

Bola y pulsadores

36 agujeros. 41 pulso/pulgada (ppp) 40964-Periféricos e Interfaces

Rodillos de arrastre

Sensores: LED emisor(claro) y receptor (rojo) M3T2: Periféricos de entrada

Detección de movimiento y dirección

Chip codificador/controlador

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Ratón óptico  Desarrollos 

Diseño original (década de los 70)



Posteriores desarrollos: más sofisticados

 

Similares a los codificadores ópticos de posición. Amplio uso a partir de la década de los 90 Desarrollado por Agilent Technologies en 1999: sensor de imagen CMOS y DSP.

 Tecnología    

Utiliza una cámara integrada que toma miles de imágenes por segundo para determinar la posición y orientación. Uso de un LED (rojo) que emite luz y que es reflejada hacia un sensor CMOS por la superficie sobre la que se desplaza (almohadilla u otra superficie). El sensor CMOS envía cada imagen a un DSP (Digital Signal Processor, 18 MIPS) para su análisis. A partir de las imágenes el DSP detecta patrones y detecta la posición y movimiento del ratón

 Ventajas    

No hay partes movimiento (como la bola) Más robusto frente a suciedad  alta fiabilidad, robustez, sin mantenimiento Mayor precisión, resolución y respuesta en los movimientos Menos exigente en cuanto a las superficies sobre las que se mueve (cualquier material!)

 Mejora reciente Laser Based Optica Mouse  

Trabaja de forma similar al ratón óptico pero utiliza luz láser en vez de LED Mejora de prestaciones: mejor movimiento, mejor respuesta, mayor número superficies

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Ratón óptico: Sensor

Sensor (pequeña cámara en blanco y negro) Tamaño (pixels): 16x16 a 30x30 Resolución (counts per inch, CPI): 400-800 Tasa refresco (Hz) o frames/segundo: 1500-7080 Detalles de imagen: calidad lente, color de la luz (roja, 630nm) Capacidad proceso de imágenes (Mpixels/seg): 0,48-5.8 Mpx/s Velocidad máxima (pulgadas/segundo): 16-40 pulg/s

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Avago Technologies: Componentes básicos

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Controlador del ratón óptico: Circuito electrónico típico

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Puerto de comunicación serie síncrono

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Programación: Registros  Delta_Y  Cuenta (-128/+127) desde el último movimiento (complemento a 2)  La lectura resetea el registro

 Delta_X  Cuenta (+/-) desde el último movimiento (complemento a 2)  La lectura resetea el registro

 SQUAL (Surfac qualit )  Es una medida del número de características visibles por el sensor en el frame actual.  No superficie  SQUAL  0

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Imágenes Imagen: 18 x 18 = 324 pixeles 6 bits por pixel = 64 niveles de gris 0: negro  63: blanco

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M3T1: Periféricos de entrada  Introducción

 Dispositivo de entrada       

Ratón Teclado Tableta digitalizadora Pantalla táctil Bolígrafo digital Sistemas ópticos de escaneado Otros      

Cámaras Micrófonos y tarjetas de sonido Lector magnético (lector de tarjetas magnéticas) Tarjetas inteligentes (smart cards) Adquisición de datos: digitales y analógicos Sensores

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Teclados  Periférico de entrada inspirado en el teclado de la máquina de escribir 

QWERTY

Las teclas al ser pulsadas establecen contactos que se detectan por los circuitos asociados y que posteriormente se envían al computador convenientemente codificados.

 Disposición de teclado 

Distintas distribuciones para idiomas diferentes. Los más frecuentes:  

 

QWERTY (Christopher Latham Sholes, 1873) Dvorak (August Dvorak, ,  1936 patente)

Desde el sistema operativo pueden instalarse distribuciones alternativas. Distribución de las teclas      

Teclas alfanuméricas Teclas del sistema Teclas de aplicación Teclas de función Teclas control cursor Teclas numéricas

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Dvorak

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Teclado: Exploración  Un posible método de exploració :

 Cada cierto tiempo (p. ej. 5-10 ms, para no perder pulsaciones) se exploran las columnas del teclado (todas seguidas o de forma entrelazada), del siguiente modo:  Poner un “0” lógico en una columna y leer las filas. Todas las filas tienen una resistencia de “pull-up” a +Vcc.  Si en la lectura de las filas no se detecta ningún cero, es decir, están todas al nivel lógico “1”, entonces no hay pulsación de tecla  Si en la lectura de las filas se detecta un “0” en alguna de las filas, entonces es que se ha pulsado la tecla que corresponde a la intersección de esa fila y la columna explorada. Tecla pulsada: conecta fila con columna

Pin 3

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Pin 8

1

Pin 7

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Pin 5

1

Pin 4 40964-Periféricos e Interfaces

0

Pin 2 Pin 6 M3T2: Periféricos de entrada

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Tipos de teclados: Mecánico  La tecnología de contacto e la característica má discriminante que afecta : 

Respuesta de la tecla (tacto en la pulsación) y recorrido o desplazamiento de la tecla

 Mecánico    

Usa interruptores reales (switches) en cada tecla Diferentes recorridos y respuesta según construcción Puede ser caros según fabricantes (ALPS, Cherry Corp.) Realimentación táctil y auditiva según aplicaciones

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Tipos de teclados: De membrana  Tipo de teclado de membran :   

Flat panel: perfil plano Full-travel: Membrana con cúpulas, más comunes en teclados para computadores, mayor recorrido de tecla. Scissor: Recorrido mínima de la tecla, bajo perfil

 Ventajas  

Resistentes a la suciedad, líquidos, etc… Aplicaciones: industria, equipos médicos, sistemas de control de accesos, computadores, …

Teclados flat-panel: Tres capas 

-Capa superior: - Contactos de tecla en la parte inferior - Capa separadora intermedia: - Con agujeros donde hay tecla -Capa inferior de contactos de tecla: - Contactos en la parte superior de la membrana a cortocircuitar por la capa superior.

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Teclado de membrana: ul travel  Tipo híbrido entre e teclado de membrana (fla panel y e teclado mecánico clásico

Full-travel keyboard

 En cada tecla hay una cúpula de goma rubber dome) que se deforma a pulsar y recupera la forma a dejar de pulsa .

 Tipo :  Con Contacto interno (grafito, metal,…)

Contacto interno

 Sin contacto interno (uso de un film intermedio donde se encuentran los contactos)

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Despiece teclado de membrana (fu trave ): Dell Ejemplo de capas en un teclado full-travel (Dell): Cúpulas con contacto interno:

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1.- Teclas 2.- Membrana con cúpulas de goma deformables (con contacto interno) 3.- Film separador con agujeros en las posiciones de las teclas 4.- Film con los contactos de tecla (parte superior)

2

3 Ejemplo de capas en un teclado full-travel (Dell): Cúpulas sin contacto interno:

4

1.- Teclas 2.- Membrana con cúpulas de goma deformables 3.- Film de contactos (parte inferior del film) 4.- Film separador con agujeros en las posiciones de las teclas 5.- Film con los contactos de tecla (parte superior del film)

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Teclado de membrana: Scisso switch  Las teclas se sujetan a teclado a través de dos piezas de plástico que actúan como con una “tijera” y que conecta la tecla a travé de un émbolo con e rubbe dom .  Recorrido de tecla má pequeño que un teclado fu travel  Muy usado en dispositivo portátile laptop y teclado de perfi baj .  Ligeramente más caros difíci limpieza aunque menos propenso a la acumulación de partícula entre tecla .

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Comparativa teclados: Membran scisso mecánico MEMBRANE KEYBOARDS Less expensive (fewer parts)

SCISSOR-SWITCH MEMBRANE KEYBOARDS More expensive

MECHANICAL KEYBOARDS Most expensive (each keyswitch is a part)

Subjectively lighter touch due to 'squishiness'

Subjectively bouncy touch due to scissor mechanism

Subjectively harder touch due to tactile click which improves typing accuracy and speed (does not apply on light tactile keyswitches)

Full travel distance (2.5 - 3.5 mm)

Reduced travel distance (2.0 mm)

Full travel distance (4 mm)

Quieter as there is no audible click when typing

Quieter as there is no audible click when typing

Audible click while typing which improves typing accuracy and speed (does not apply on light tactile keyswitches)

Actual force used is usually more than is necessary in order to ensure keystroke is generated

Actual force used is usually more than is necessary in order to ensure keystroke is generated

Actual force used is no more than is needed as tactile and audio feedback provides additional indicators of when keystroke is generated

Not durable - 1 to 10 million keystrokes

Can be more durable - 1 to 20 million keystrokes

Very durable - 20 to 50 million keystrokes

Over time keys become softer, harder, and/or sticky

Keys are less prone to degrading, but harder to All keys maintain equal force throughout life fix if they get stuck due to debris, etc. of keyswitch (until complete failure)

Keys snap back more slowly, and get slower as Keys snap back quicker, allowing maximum keyboard ages typing speed

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Keys snap back quickest, allowing maximum typing speed

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Tipos de teclados: Otras tecnologías  Capacitivo 

Al presionar la tecla cambia la capacidad de un condensador asociado e integrado en la placa o circuito impreso del teclado.

Láser Efecto Hall

 Efecto hall 

Utiliza un imán y un material semiconductor. Al pulsar la tecla se produce una variación del flujo magnético que atraviesa el semiconductor y se produce la señal.

 Láser 

Un sistema de proyección láser proyecta un teclado sobre una superficie plana. Útil para PDA, celulares.

 Flexibles 

Teclados que se pueden enrollar construidos en silicona o poliuretano.

Reed switch

Flexible

 Ópticos 

Conjunto de emisores (LED) y receptores ubicados en el circuito impreso. La tecla al ser pulsada interrumpe el haz. Baja aceptación!

 Reed switch 

Ampolla con un bimetálico en su interior que se cierra mediante un campo magnético.

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M3T1: Periféricos de entrada  Introducción

 Dispositivo de entrada       

Ratón Teclado Tableta digitalizadora Pantalla táctil Bolígrafo digital Sistemas ópticos de escaneado Otros      

Cámaras Micrófonos y tarjetas de sonido Lector magnético (lector de tarjetas magnéticas) Tarjetas inteligentes (smart cards) Adquisición de datos: digitales y analógicos Sensores

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Tableta digitalizadora: Graphics tablet  Permiten a un usuario dibujar a mano de forma similar a como lo hacemo con lápiz y pape .  Estructura básica  Consisten en una superficie plana sobre la que el usuario puede dibujar o trazar una imagen usando un puntero similar a un bolígrafo.  La imagen es mostrada en la pantalla del computador aunque algunas tabletas vienen con funcionalidad para ser una segunda pantalla con la que se puede interaccionar (pantalla táctil!).  Muy utilizadas años 70-80 en sistemas de Diseño Asistido por Computador (CAD)

 La primera tabletas  Telautograph (1888)  Patentada por Elisha Gray contemporánea de Graham Bell

 Stylator (1957)  Primera tablera gráfica parecidas a las actuales y utilizada para el reconocimiento de firmas

 Grafacon (1964)  Rejilla de conductores bajo la superficie que codificaba las coordenadas horizontales y verticales

 BitPad de Summagraphics (principios de los años 80)  Utilizadas como dispositivos de entrada en estaciones gráficas de altas prestaciones y también en PCs con paquetes como el AutoCad. 40964-Periféricos e Interfaces

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Tableta digitalizadora: Tecnologías  Pasiva (inducción electromagnética)   

Líneas o cables verticales y horizontales trabajan como bobinas de emisión y recepción. Cambian cada 20 microsegundos, aproximadamente. La tableta genera una señal electromagnética que es recibida por el circuito del puntero (se carga). Entonces las líneas cambian a modo recepción y reciben la señal generada por el puntero. Se incorporan mejoras en el puntero para la detección de la presión ejercida y también varios pulsadores o botones (similar al ratón).

 Activas 

El puntero incorpora electrónica (con su propia alimentación o batería) que genera y transmite una señal a la tableta.

 Otra te...