Dispositivos Periféricos: Fundamentos y Clasificación

Los dispositivos periféricos son los aparatos encargados de enviar y recibir datos del mundo exterior; es decir, los que se ocupan de establecer la comunicación entre el ordenador y el mundo que le rodea.

Clasificación General de Periféricos

Los periféricos se pueden clasificar en:

• Periféricos de Entrada: Permiten la introducción de información y órdenes en el interior del ordenador. Generalmente, son más lentos en comparación con la velocidad de procesamiento central.
• Periféricos de Salida: Unidades que permiten al ordenador entregar datos procesados al mundo exterior (usuarios u otros sistemas).
• Periféricos de Almacenamiento: Permiten el almacenamiento de datos e información de forma temporal o permanente.
• Periféricos de Comunicación: Facilitan la interconexión entre ordenadores y otros dispositivos, permitiendo el intercambio de información (ej. módems, tarjetas de red).

Periféricos de Entrada

Estos dispositivos permiten al usuario introducir datos e instrucciones al ordenador.

Teclados

Son el principal dispositivo para la introducción de texto y comandos.

Tipos de Teclados según su Tecnología:

• Mecánicos:
  • Utilizan contactos mecánicos individuales que se juntan al pulsar cada tecla.
  • Suelen ser de bajo coste inicial, pero pueden sufrir de rebote (bounce), lo que podría producir falsas señales si no se gestiona adecuadamente.
  • Su duración estimada está en torno a 5 a 10 millones de pulsaciones por tecla.
• De Membrana:
  • Representan una alternativa fiable y de bajo coste, utilizando una tecnología de contacto.
  • Consisten en una matriz en forma de membrana montada sobre un conjunto de tres capas de circuitos que se comprimen al pulsar una tecla, cerrando el contacto.
  • Su duración es superior a los 10 millones de pulsaciones por tecla.

Ratón (Mouse)

• Los ratones son dispositivos de entrada posicionales que, tradicionalmente, utilizaban una interfaz serie para comunicarse con el ordenador (actualmente, USB es más común).
• El ratón es fundamental para la interacción con interfaces de usuario gráficas (GUI), donde la mayoría de las acciones se determinan por la pulsación de un botón del ratón cuando el cursor está en una posición específica de la pantalla.
• El ratón fue inventado en 1965 en el Stanford Research Institute.

¿Cómo se captura el movimiento de un ratón mecánico estándar?

1. Al arrastrar el ratón sobre una superficie, gira la bola interna.
2. Esta bola, a su vez, mueve dos rodillos dispuestos ortogonalmente (uno para el movimiento X y otro para el Y).
3. Estos rodillos están unidos a discos de codificación óptica, que son opacos pero tienen perforaciones radiales.
4. Dependiendo de la posición de las perforaciones, los discos dejan pasar o interrumpen señales infrarrojas emitidas por diodos LED hacia fototransistores.
5. Estos pulsos ópticos son captados por sensores que los convierten en señales digitales, indicando la velocidad vertical y horizontal actual, para transmitirlas finalmente al ordenador.

Escáner

Un escáner es un periférico que digitaliza imágenes y documentos.

Proceso de Captación de Imagen:

El proceso de captación de una imagen es similar en la mayoría de los escáneres:

1. Se ilumina la imagen o documento con un foco de luz (lámpara).
2. La luz reflejada por la imagen se conduce mediante un sistema de espejos y lentes hacia un dispositivo sensor denominado CCD (Charge-Coupled Device) o CIS (Contact Image Sensor). El CCD transforma la luz en señales eléctricas proporcionales a la intensidad lumínica recibida.
3. Dichas señales eléctricas (analógicas) se transforman a formato digital mediante un ADC (Conversor Analógico-Digital).
4. El caudal de bits resultante se transmite al ordenador.

Resolución y Cálculo de Tamaño de Imagen:

• Resolución óptica real: Es la máxima resolución que el hardware del escáner puede capturar sin interpolación.
• Resolución interpolada: Es una resolución mayor obtenida mediante software, que añade píxeles basándose en los píxeles adyacentes capturados ópticamente.

Para calcular el tamaño de una imagen digitalizada, se puede usar una fórmula como la siguiente (aproximada):

Tamaño de imagen (KB) = (Longitud en pulgadas × Ancho en pulgadas × Resolución Horizontal (DPI) × Resolución Vertical (DPI) × Profundidad de color en bits) / 8192

Periféricos de Almacenamiento

Estos dispositivos guardan datos y programas de forma permanente o semipermanente.

Disco Duro (HDD – Hard Disk Drive)

Es el principal dispositivo de almacenamiento masivo en la mayoría de los ordenadores.

Direccionamiento en Discos Duros

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

Plato:

Cada uno de los discos físicos que hay dentro de la unidad de disco duro.

Cara:

Cada uno de los dos lados de un plato, que puede ser utilizado para almacenar datos.

Cabeza (Cabezal):

Dispositivo de lectura/escritura. Generalmente hay una cabeza por cada cara utilizable.

Pista:

Una circunferencia concéntrica dentro de una cara donde se almacenan los datos. La pista 0 suele ser la más externa.

Cilindro:

Conjunto de todas las pistas que están alineadas verticalmente (una de cada cara) y que son accesibles sin mover los cabezales.

Sector:

Cada una de las divisiones de una pista. Es la unidad mínima de almacenamiento direccionable. El tamaño del sector estándar ha sido tradicionalmente de 512 bytes, aunque formatos más nuevos usan 4KB (4096 bytes).

Características Clave de un Disco Duro

Tiempo Medio de Acceso (Average Access Time):

Tiempo medio que tarda la cabeza lectora/grabadora en situarse en la pista y el sector deseado. Es la suma del Tiempo Medio de Búsqueda y la Latencia Media.

Tiempo Medio de Búsqueda (Average Seek Time):

Tiempo medio que tarda la cabeza en situarse sobre la pista deseada. A menudo se aproxima como el tiempo que tardaría en moverse la cabeza desde la pista más periférica hasta la más central del disco, dividido por dos (o el tiempo de ir de una pista aleatoria a otra).

Latencia Media o Retardo Rotacional (Average Latency):

Tiempo medio que tarda el sector deseado en situarse debajo de la cabeza, una vez que esta ya está sobre la pista correcta. Es, en promedio, la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.

Velocidad de Rotación:

Revoluciones Por Minuto (RPM) a las que giran los platos. A mayor velocidad de rotación, menor es la latencia media.

Tasa de Transferencia (Transfer Rate):

Velocidad a la que el disco puede transferir la información al ordenador una vez que la cabeza está situada en la pista y sector correctos. Puede especificarse como velocidad sostenida (promedio durante una transferencia larga) o de pico (máxima teórica del interfaz).

Tecnologías de Lectura y Grabación de Discos

• Tecnología Magnética: Utilizada en discos duros, disquetes y cintas magnéticas.
• Tecnología Óptica: Empleada en CD, DVD y Blu-ray.
• Tecnologías Magneto-ópticas: Combinan principios magnéticos para la escritura y ópticos para la lectura.

Cintas Magnéticas

Son un medio de almacenamiento de datos de acceso secuencial.

• Acceso Secuencial: Para leer un dato específico, es necesario leer todos los datos anteriores.
• Son relativamente lentas para el acceso aleatorio de datos.
• Ampliamente utilizadas para copias de seguridad (backups) y archivo de grandes volúmenes de datos debido a su alta capacidad y bajo coste por gigabyte.

DVD (Digital Versatile Disc o Digital Video Disc)

Es un formato de disco óptico para almacenamiento de datos.

• Significa Digital Versatile Disc (Disco Versátil Digital).
• Capacidad variable, pudiendo alcanzar hasta unos 17 GB en discos de doble capa y doble cara.
• Existen DVDs de una o dos caras, y de una o dos capas de datos por cara.
• DVD-R / DVD+R: Formatos grabables una sola vez (capacidades típicas de 4.7 GB para una capa, 8.5 GB para doble capa).
• DVD-RAM: Formato regrabable múltiples veces, conocido por su fiabilidad y durabilidad, con capacidades similares a otros formatos DVD (por ejemplo, 4.7 GB por cara, hasta 9.4 GB en discos de doble cara).

Periféricos de Salida

Muestran o comunican la información procesada por el ordenador al exterior.

Monitores

Son el principal dispositivo de salida para visualizar información.

Tecnologías de Visualización

• Tubos de Rayos Catódicos (CRT): Tecnología más antigua, voluminosa y de mayor consumo energético.
• Pantallas de Cristal Líquido (LCD): Más delgadas, ligeras y de menor consumo. Usan retroiluminación (CCFL o LED).
• Pantallas de Plasma: Ofrecían buen contraste y colores, pero mayor consumo y problemas de «quemado» de imagen. Menos comunes actualmente.

Modos de Trabajo

• Modo Texto: Muestra caracteres predefinidos en una rejilla.
• Modo Gráfico: Permite controlar individualmente cada píxel de la pantalla para mostrar imágenes complejas.

Impresoras

(Información detallada sobre tipos y características de impresoras no proporcionada en el documento original más allá de esta mención).

Interfaces de Conexión para Periféricos (Especialmente Almacenamiento)

Son los estándares que permiten la comunicación entre la placa base y los dispositivos de almacenamiento u otros periféricos.

IDE / PATA (Integrated Drive Electronics / Parallel ATA)

IDE (Integrated Drive Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment), posteriormente conocido como PATA (Parallel ATA) para diferenciarlo de SATA. Era el estándar tradicional para conectar discos duros y unidades ópticas en PCs. El término «Dispositivo con Electrónica Integrada» se refiere a que la controladora del disco está integrada en la propia unidad.

SATA (Serial ATA)

Serial ATA o S-ATA (Serial Advanced Technology Attachment) sustituye a la tradicional Parallel ATA (P-ATA). El S-ATA proporciona:

• Mayores velocidades de transferencia.
• Mejor aprovechamiento del ancho de banda cuando hay varios discos.
• Cables más delgados y flexibles, que mejoran el flujo de aire dentro del chasis.
• Mayor longitud del cable de transmisión de datos.
• Capacidad para conectar discos en caliente (hot-plugging), si el sistema lo soporta.

Actualmente es una interfaz extensamente aceptada y estandarizada en las placas base de PC.

SCSI (Small Computer System Interface)

SCSI es un acrónimo de Small Computer System Interface. En el pasado, fue muy popular en diversas clases de ordenadores. Actualmente sigue siendo relevante en:

• Entornos de trabajo de alto rendimiento.
• Servidores.
• Periféricos de gama alta.

Los ordenadores de sobremesa y los portátiles utilizan habitualmente interfaces como SATA para los discos duros, y USB y FireWire para otros periféricos, en parte debido a la diferencia de coste. USB, de hecho, emplea un conjunto de comandos SCSI para algunas operaciones (como en el protocolo UASP – USB Attached SCSI Protocol).

Se desarrolló un sistema SCSI en serie, denominado Serial Attached SCSI (SAS), que además es compatible a nivel de conector con unidades SATA. Esto significa que se pueden conectar unidades SATA en una controladora SAS (pero no unidades SAS en una controladora SATA estándar).