El subsistema de Entrada/Salida (E/S) suministra al computador un mecanismo eficiente de comunicación entre el procesador central y el entorno exterior.

• La conexión de dispositivos periféricosa un computador no puede llevarse a cabo de forma directa haciendo uso del bus del procesador, esta restricción es debida fundamentalmente a tres razones:

– Existe una gran variedad de dispositivos con distintos modos de operación.

– El ritmo de transferencia de datos es, en casi todos los casos, mucho menor que hay entre la CPU y la memoria principal.

– En ocasiones, el periférico requiere que los datos le sean suministrados en formatos distintos al utilizado por la CPU.

1.- COMUNICACIÓN DIRECTA

 COMUNICACIÓN ASÍNCRONA:

Consiste en agregar marcadores dentro del flujo de bits para ayudar a seguir cada bit de datos. Al introducir un bit de inicio que indica el inicio de un corto flujo de datos, la posición de cada bit puede ser determinado cronometrando los bits a intervalos regulares, enviando bits de inicio al comienzo de cada flujo de 8 bits los dos sistemas pueden no estar sincronizados por una señal de reloj, lo único que es importante es que ambos sistemas estén configurados a la misma velocidad. Cuando el dispositivo receptor de la comunicación recibe el bit de inicio comienza un temporizador de corto tiempo. Al mantener los flujos cortos no hay suficiente tiempo para que el reloj salga de sincronía.

Este método es conocido como comunicación asíncrona debido a que las terminales de la comunicación no están sincronizadas por una línea de señal.

Cada flujo de bits es separado en grupos de 5 a 8 bits llamados palabras. Usualmente en el ambiente de la computación se encuentran palabras de 7 y 8 bits, el primero es para acomodar todas las letras mayúsculas y minúsculas del alfabeto en código ASCII, con un total de 127 caracteres.

Las palabras de 8 bits son utilizadas para corresponder a un byte. Por convención, el bit menos significativo de la palabra es enviado  primero y el más significativo al final. Durante la comunicación, el transmisor codifica cada palabra agregándole un bit de inicio al principio y 1 o 2 bits al final. Algunas ocasiones agregará un bit de paridad entre el último bit de la palabra y el primer bit de paro, esto es utilizado como verificación de integridad de datos. Al paquete de bits que se transmiten usualmente se le llama marco de datos.

Se pueden utilizar 5 tipos diferentes de bits de paridad:

 

• Bit marcador de paridad) siempre es un 1 lógico.

   

• Bit de paridad de espacio) siempre es un 0 lógico.

   

• Bit de paridad par es puesto en 1 lógico si cuando al contar el número de bits en la palabra el resultado es par.

   

• Bit de paridad non es puesto en 1 lógico si cuando al contar el número de bits en la palabra el resultado es non.

   

• Marco sin bit de paridad, ó sin paridad, es cuando se elimina el bit de paridad del marco.

Según se conforme el marco de datos es como se referencia al marco mismo. Por ejemplo: Palabras de 8 bits, con paridad Non y 1 bit de paro es conocido como 8N1, y la trama es como se muestra en la siguiente imagen

Marco de datos de comunicación serial asíncrona

Otro factor importante de toda señal serial asíncrono es la velocidad de comunicación, que es la velocidad a la que los datos son transmitidos. Las velocidades a las que se envía la información comienzan en los 50 bits por segundo (bps) y casi de manera estándar se van duplicando 50, 100, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200.... Hasta 384,000.

La comunicación serial por módem telefónico sobre líneas de voz, alcanza únicamente hasta los 56,000 bps debido a restricciones técnicas de la propia línea de voz.

En un principio el control de softwarede los puertos seriales resultaba en una gran sobrecarga para el procesador, hasta los 19200 bps, ya que los transportes de datos estaban limitados a 8 y 16 bits. Con la llegada de los transportes de datos MCA, EISA, VLBus y PCI, llegó la ventaja de la posesión de transporte de datos y el acceso directo a memoria elevando la velocidad de transmisión eliminando la sobrecarga del procesador.

Al eliminar la utilización del BIOS y controlando el puerto directamente se comenzaron a obtener velocidades de 115200 bps y superiores,  especialmente con la llegada de puertos inteligentes que por sí mismos pueden controlar la comunicación.

Todo el esquema de comunicación serial cambió con la introducción del Bus Serie Universal, mejor conocido por las siglas de su nombre en inglés USB por Universal Serial Bus en 1996, que en  sí ya deja de ser un puerto convirtiéndose en un bus con todos los beneficios de esto.

COMUNICACIÓN SÍNCRONA:

La comunicación síncrona es aquella en donde los dispositivos de envío y recepción de la comunicación son sincronizados utilizando un reloj que cronometra con precisión el tiempo que separa cada bit. Al verificar el tiempo el dispositivo receptor puede determinar si un bit se ha perdido o si un bit extra, usualmente inducido eléctricamente, ha sido introducido en el flujo de bits. Cualquiera de los dispositivos pierde la señal de tiempo la comunicación es terminada.