Interfaces y circuitos de entrada/salida

Todas estas actividades se llevan a cabo a través de unos circuitos a los que comúnmente se llama puertos de entrada/salida (input/output ports).

Cada uno de estos puertos estará controlado por un circuito especial llamado controlador.

Los puertos de entrada/salida se usan para la comunicación entre la unidad central de proceso de datos (CPU) y el mundo externo. Así, una computadora tendrá un controlador para cada dispositivo externo a la CPU. Asimismo, la información que pasa a través de estos puertos de entrada/salida es controlada y estructurada por el mismo controlador, para así entregarla en condiciones óptimas a la CPU o a la unidad externa.

Se conoce como interfaz al dispositivo mediante el cual existe un diálogo entre la CPU y una unidad externa, por ejemplo, la pantalla. Actualmente, se tiende a normalizar cada una de las distintas interfaces o puertos de entrada/salida de una computadora.

Las interfaces, prescindiendo de su grado de complejidad, las podemos dividir en dos grandes bloques:

• Interfaces paralelas.
• Interfaces serie.

La distinción entre serie y paralelo se refiere a la forma de conexión existente entre el puerto de entrada/salida y el periférico. La conexión entre el puerto y la CPU se efectúa mediante el bus de datos.

Interfaz serie

Significa que los bits (unidad elemental 0 o 1) de información viajan uno después del otro y por el mismo hilo de conexión. Los bits viajan agrupados en palabras o bytes. Primero se envía la palabra 1, después la 2 y posteriormente la 3. Este tipo de interfaz es menos costosa que la interfaz paralela, pero, en contraposición, es más lenta. No obstante, es posible la conexión entre dispositivos situados a grandes distancias con el uso de módems. En una interfaz serie, los datos que la CPU desea enviar llegan al controlador en forma paralela por el bus de datos; el controlador los va memorizando y, posteriormente, a cada pulso de reloj, los va transmitiendo uno tras otro. La información viaja a través de un solo hilo. De igual manera, si el controlador recibe información de un periférico externo, estos datos le llegarán en serie. Posteriormente, cuando la palabra o el byte se ha completado, lo envía en forma paralela a la CPU por medio del bus de datos.

Interfaz paralela

Significa que todos los bits de información viajan simultáneamente hacia el periférico. En esta interfaz, a cada golpe de reloj, se envía un byte al periférico. De la misma manera, el controlador de la interfaz paralela recibe los datos en forma paralela de la unidad conectada a él.

Placa base y ranuras de ampliación (ISA, EISA y MCA)

Toda la circuitería que forma un ordenador se concentra básicamente en la llamada placa base, placa madre o tarjeta madre, formada por una placa de circuitos integrados sobre la cual se integra la totalidad de los componentes electrónicos que constituyen una computadora. Los tres constituyentes fundamentales de una placa base son el microprocesador, la memoria y las ranuras de ampliación. El microprocesador dirige todas las operaciones que tienen lugar en la computadora y actúa como verdadero cerebro de la máquina. La memoria es la zona en la que se almacena temporalmente la información que recibe el microprocesador y la que este elabora a partir de ella. Por último, las ranuras de ampliación (slots) son zócalos longitudinales preparados especialmente para que el usuario inserte en ellos las más diversas tarjetas que le permiten aumentar las prestaciones de su computadora, como, por ejemplo, tarjetas de audio, de vídeo, etcétera. Las ranuras de ampliación, cuyo número varía de una placa base a otra, no son todas iguales ni mucho menos. Tampoco lo son las tarjetas de ampliación que se pueden conectar a dichos zócalos.

Las tarjetas pueden ser de 8, 16 o 32 bits. Este es un punto importante, dado que una tarjeta de 8 bits se puede conectar en una ranura de ampliación de 32 bits, pero no sucede lo mismo en el caso inverso. Además, hay que tener en cuenta que la clasificación de las ranuras y tarjetas de ampliación coincida, ya que pueden ser tanto del tipo PC XT (de 8 bits) como del PC AT (de 16 bits). La arquitectura basada en tarjetas de 8 y 16 bits, tanto PC XT como PC AT, forma el grupo conocido como arquitectura ISA (siglas de Industry Standard Architecture o arquitectura estándar de la industria).

Sin embargo, hemos mencionado ya la existencia también de tarjetas de 32 bits (que aparecieron hacia finales de la década de los 80), que generalmente corresponden a arquitecturas propias de cada fabricante. Por ejemplo, IBM lanzó en 1987 su gama PS/2, provista de tarjetas con un estándar propio, el MCA (Micro Channel Architecture o arquitectura de microcanal); esta arquitectura rompe, sin embargo, con el principio de compatibilidad entre los dispositivos informáticos, ya que acepta únicamente tarjetas MCA.

De este modo, en la actualidad unos usuarios pueden tener una placa base dotada de arquitecturas ISA, EISA o MCA. Como hemos dicho ya, si la arquitectura de la computadora es MCA, solo admitirá tarjetas de ampliación MCA. Si se trata de una computadora dotada de ranuras ISA, podrá aceptar tarjetas de ampliación tanto de 8 como de 16 bits. Finalmente, si disponemos de una arquitectura EISA en la placa base de nuestra máquina, podremos ampliar sus prestaciones tanto insertando tarjetas ISA de 8 o 16 bits como conectando tarjetas EISA de 32 bits. En la actualidad se impone cada vez más una tecnología llamada de bus local, que se basa en una conexión directa entre el microprocesador que hace de cerebro de la computadora y los dispositivos periféricos conectados a ella, a través de las ranuras de ampliación especiales situadas también en la placa base. Gracias a esta técnica se aumenta de manera notable el rendimiento total de los periféricos.