Hardware - Montagem - Seriais E Paralela

CURSO DE HARDWARE, SISTEMAS E MONTAGEM – Curso técnico.. Prof.º Adriano Queiroz Sobrinho – Técnico em Informática – Manaus – AM – (92) 3648-4152

PORTAS SERIAIS E PARALELAS As portas são pontos de conexão do computador que possibilitam o trânsito de informação entre o equipamento e os periféricos e dispositivos externos. As portas podem ser de entrada, de saída ou ainda bi-direcionais. Entre as diferentes portas de entrada e saída (E/S) que o computador pode possuir estão as de comunicações, ou seja, aquelas que estabelecem vínculos temporários com outros dispositivos com a finalidade de intercâmbio de dados. As funções das portas de comunicações são muito semelhantes às desempenhadas pelos buses de dados. Para se entender a diferença entre eles pode-se tomar como exemplo a maneira pela qual a informação flui por um bus de dados e compará-la com a forma que um grupo de pessoas utiliza para comunicar-se numa reunião. A qualquer momento, uma dessas pessoas pode pedir a palavra e começar a falar, enquanto os demais integrantes do grupo atuam como platéia, ouvindo sua declaração até que algum outro participante a interrompa. Se por acaso essas pessoas precisarem fazer uma consulta a um colega que está em outra cidade, empregarão um telefone para comunicar-se. Ligarão, conversarão com ele, escutarão suas informações e, finalmente, desligarão quando a conversa tiver se esgotado. Num PC, as encarregadas de estabelecer esse tipo de comunicação temporária com o exterior são as mencionadas portas de comunicação. As expressões “comunicação temporária” e “conexão temporária”, aplicadas a um tipo de relação que se estabelece entre dois dispositivos, podem induzir a erro, embora seu significado seja bem claro. A comunicação entre dois dispositivos constitui a capacidade de transmitir dados que eles possuem. Quando se caracteriza tal comunicação (ou conexão) como temporária, o que se está querendo dizer é que não existe um fluxo de transmissão constante entre eles — transmite-se informação somente quando um dos dispositivos necessite disso. Nesse caso, inicia-se a comunicação, transmitemse e recebem-se dados e encerra-se a conexão tão logo essa comunicação termine. Por outro lado, usa-se a expressão “conexão de dispositivos” para indicar o suporte ou meio físico por meio do qual se efetua a comunicação entre eles. Uma porta de comunicações pode estabelecer uma conexão (comunicação) temporária com um periférico, mas a conexão física dos dispositivos é mantida depois de encerrada essa comunicação.

MODOS DE TRANSMISSÃO A transmissão dos dados que compõem a informação, por meio de uma porta de municações, comunicações, pode pode serser feita feita em em paralelo paralelo ou em série. A diferença entre os dois modos está na forma pela qual os dados são transmitidos através do suporte físico da comunicação. Assim, uma comunicação em série emprega uma única linha de dados pela qual são transmitidos, de forma sucessiva, os bits que compõem a informação em

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CURSO DE HARDWARE, SISTEMAS E MONTAGEM – Curso técnico.. Prof.º Adriano Queiroz Sobrinho – Técnico em Informática – Manaus – AM – (92) 3648-4152 formato digital. Uma comunicação desse tipo transmite 1 bit a cada ciclo de relógio. Uma comunicação em paralelo, ao contrário, emprega várias linhas de dados, que permitem transmitir simultaneamente diversos bits, um por cada linha. Isso significa a transmissão de vários bits a cada ciclo de relógio, sempre em função das linhas de dados existentes. Por exemplo, uma comunicação em paralelo que conte com oito linhas de dados poderá enviar 1 byte (8 bits) a cada ciclo de relógio. A transmissão em paralelo é conseqüentemente muito mais rápida, embora a efetuada em série possa ser, em certos casos, mais eficiente. Não se pode, portanto, qualificar uma das duas como melhor que a outra. Na verdade, ambas se complementam, assumindo cada qual tarefas bem específicas. Normalmente os PCs possuem duas portas seriais e uma paralela. Os equipamentos mais recentes contam também com duas portas USB. As características peculiares de cada um dos modos fazem com que a utilização de uma porta serial ou de uma porta paralela seja determinada em função das necessidades do dispositivo com o qual será estabelecida a conexão. Assim, a velocidade de transmissão propiciada pela porta paralela torna-a a melhor opção para a conexão com uma impressora, um scanner, um drive externo de CD-ROM ou qualquer outro dispositivo que gere um grande volume de dados a transmitir. Diante disso, é de surpreender que os modems empreguem a serial, mais lenta, em vez de usar a paralela. Como a transmissão em paralelo emprega simultaneamente várias linhas de transmissão e recepção de dados, torna-se necessária, para o estabelecimento da conexão física, a utilização de cabos com muito mais fios do que no caso da transmissão em série. Essa particularidade resulta no aumento da complexidade e do preço do meio de transmissão, o cabo, ao mesmo tempo que são maiores os riscos potenciais de problemas com os conectores, de interferências elétricas e assim por diante. Por esse motivo, as comunicações em paralelo costumam ser usadas para ligar dispositivos situados a pouca distância e que exigem capacidade de transferência maior do que a proporcionada por uma conexão serial. O comprimento máximo de um cabo de conexão paralela de alto desempenho é de aproximadamente 2 metros. Já um cabo para a conexão serial pode ultrapassar, em determinados casos, os 60 metros.

PORTAS PARALELAS Os PCs possuem normalmente uma porta paralela de comunicações constituída por um conector fêmea tipo DB de 25 pinos (DB25), situado na parte traseira do gabinete do equipamento. Esse tipo de porta é empregado principalmente para a conexão com impressoras que dispõem de um conector diferente daquele da porta do computador destinada a isso. Enquanto o conector da porta paralela conta com 25 pinos que, teoricamente, poderiam transmitir 25 diferentes sinais simultaneamente, o conector Centronics existente na maioria das impressoras de porta paralela possui 36 pinos de conexão, que não são empregados em sua totalidade. Ocorre o mesmo com a porta paralela do computador, que não utiliza todas as linhas ou todos os pinos de que dispõe. Cada pino pode transmitir 1 bit de informação por meio de variações de voltagem do sinal que conduz. Os sinais elétricos transmitidos por uma porta paralela têm níveis de voltagem de padrão TTL (transistor to transistor logic, lógica de transístor a transístor). Quando a tensão em um pino alcança +5 V, o valor lógico do dado por ele representado é 1, enquanto a tensão de 0V equivale a um 0 lógico. Geralmente uma porta PandaTitan Informática

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CURSO DE HARDWARE, SISTEMAS E MONTAGEM – Curso técnico.. Prof.º Adriano Queiroz Sobrinho – Técnico em Informática – Manaus – AM – (92) 3648-4152 paralela de PC emprega dezessete fios (ou seja, dezessete linhas de transmissão), de modo que é capaz de enviar 17 bits de informação a cada ciclo de trabalho. Numa porta paralela do tipo SPP (standard para/lei port, porta paralela padrão) esses 17 bits de dados compõem o valor de três registros que determinam o funcionamento geral da transmissão em paralelo. A cada ciclo de trabalho a porta paralela envia ao dispositivo conectado o valor que o sistema operacional armazena em dois registros, ao mesmo tempo que, num terceiro registro, recebe e armazena os dados de estado que o dispositivo retorna. Dos três registros empregados pela porta paralela, o de dados é de saída e ocupa oito das dezessete linhas de comunicação de um cabo paralelo, o que significa que em cada ciclo de transmissão da porta pode haver o transporte de um dado com o tamanho de 1 byte (8 bits). Por sua parte, os registros de controle e de estado possuem respectivamente as capacidades de 5 e 4 bits. Neles os bits não se agrupam como no registro de dados, formando um dado de tamanho maior; ao contrário, cada qual contém valores individuais, que correspondem ao estado de diversos indicadores de controle e do estado da comunicação. O registro de controle, tal como o de dados, é de saída, enquanto o de estado é de entrada.

SPP (Modo Normal): UMA ÚNICA DIREÇÃO A sincronização do envio de informação entre o sistema operacional e o dispositivo conectado a uma porta do tipo SPP é realizada pela informação que o dispositivo apresenta no registro de estado e pela intervenção do sistema, por meio do registro de controle. Quando o PC precisa fazer uma cópia física de um documento por intermédio de uma impressora conectada à porta paralela LPT1, o sistema operacional, graças ao controlador (drive) da impressora, converte o texto e as imagens do arquivo que será impresso em uma série de dados e comandos de 8 bits que podem ser enviados diretamente à impressora através da porta. Depois de preparar os dados que deve enviar, o O.S. (Sistema Operacional) se encarrega de colocar cada byte, seqüencialmente, no registro de dados e de controlar seu envio. Esse processo de negociação e envio entre o sistema operacionai e um dispositivo conectado a uma porta SPP é bastante lento. Quando 8 bits do registro de dados estão prontos, o PC desativa 1 bit de controle (STRB) para indicar à impressora que a informação do registro de dados está preparada. O envio de cada byte exige no mínimo 0,5 microssegundo. Esse bit permanece desativado mais 1 microssegundo, para garantir que a impressora detecte o sinal de alerta e conte com tempo suficiente para realizar a transferência; após isso, permanece no registro durante 0,5 microssegundo adicional. Depois de a impressora ter comprovado que o dado recebido é correto, indica isso ao O.S. , colocando a 0 Zero o sinal ACK do registro de estado. Essa indicação se prolonga por cerca de 8 microssegundos, porque o S.O. pode demorar alguns microssegundos se estiver ocupado na execução de uma outra tarefa. Por causa das comprovações e esperas que esse processo implica, uma porta do tipo SPP opera com pequenas velocidades de transferência (de 50 KB a 150 KB), ao mesmo tempo que consome muitos recursos do sistema operacional, além de só permitir que as comunicações sejam efetuadas numa única direção. As necessidades tanto dos fabricantes quanto dos usuários levaram ao surgimento do padrão IEEE-1284, que define cinco modos de comunicação bidirecional de alta velocidade por porta paralela entre um PC e dispositivos externos.

O PADRÃO IEEE-1284 O padrão para comunicações em paralelo IEEE-1284 estabelece modos que permitem comunicações unidirecionais (do computador a um dispositivo ou de um dispositivo ao computador), bidirecionais (nas duas direções, invertendo-se o fluxo de dados quando necessário) ou halfduplex (simultaneamente nas duas direções). O modo de compatibilidade empregado nas portas SPP é o mais simples. Os modos NibbIe / Byte permitem a recepção de informação a partir do dispositivo conectado à porta paralela, mas com poucas melhoras, em termos de velocidade, em relação ao modo SPP. O modo Nibble aproveita o registro de estado do dispositivo, que tem 5 bits de entrada na porta, a partir do dispositivo, para enviar consecutivamente 2 nibbles do dispositivo ao PC, com o que consegue 1 byte, empregando o dobro do tempo para a comunicação em direção contrária. O modo Byte vai além: aproveita a capacidade bidirecional do registro de dados apresentada por muitas portas paralelas lançadas antes da aprovação do padrão IEEE-1284, desativando os controladores da paralela e passando o controle ao aplicativo de comunicações, que pode empregar os 8 bits de dados para transmitir em ambas as direções de modo alternativo. O padrão IEEE-1284 incorpora esses três modos de transferência com o propósito de

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CURSO DE HARDWARE, SISTEMAS E MONTAGEM – Curso técnico.. Prof.º Adriano Queiroz Sobrinho – Técnico em Informática – Manaus – AM – (92) 3648-4152 manter a compatibilidade com as portas paralelas anteriores ao seu estabelecimento. As novidades trazidas por esse padrão são dois modos de comunicação em paralelo que se servem do hardware introduzido nas portas seriais de última geração para incrementar de maneira notável seu rendimento e poupar ao sistema o consumo de recursos exigido pelo gerenciamento via software das portas SPP. Esses dois modos de comunicação por porta paralela, ambos de alto desempenho, são o EPP ( enhanced para!IeI port, porta paralela melhorada) e o ECP (extended capability port, porta de capacidade estendida). O grande avanço proporcionado por uma porta EPP consiste em sua independência em relação aos sinais do bus ISA, que o conecta com o computador, para sincronizar-se com o dispositivo externo. Graças a isso, as comprovações e negociações entre a porta e o dispositivo, assim como a transferência de cada dado, podem ser realizadas dentro de um único ciclo do bus ISA, com o que sua capacidade de transferência pode chegar a ser muito parecida, entre aproximadamente 500 KB e 2 MB. O modo ECP apresenta basicamente as mesmas vantagens do EPP. No entanto, ele possui algumas particularidades que incrementam a capacidade de transferência da porta paralela com dispositivos externos como scanners ou unidades de disco, que podem até ser conectados em linha e compartilhar a mesma porta paralela ECP do computador. Pelo fato de incorporarem filas de dados FIFO e de terem um canal DMA a elas atribuído, as portas paralelas ECP podem tratar a informação de modo prévio em relação à comunicação, o que lhes possibilita aplicar algoritmos de compressão para reduzir o volume de dados que precisam transmitir.

PORTAS SERIAIS Os computadores geralmente possuem, além da porta paralela, um par de portas seriais de comunicações. No terreno dos computadores compatíveis com IBM PC as seriais sempre foram consideradas como portas de comunicações COM ou RS232, enquanto as paralelas são designadas normalmente como portas de impressora ou portas LPT (line printer termina!, terminal de impressora). De fato, a conexão de impressoras foi ao longo do tempo a utilidade principal das portas paralelas nos PCs. No entanto, a implantação do padrão IEEE1284, com seus modos de comunicação bidirecionais, levou os fabricantes a diversificar um pouco mais as funções dessas portas. Isso não significa que as paralelas, cuja capacidade de comunicação bidirecional assegura melhores índices de transferência que os das portas COM, consigam superar ou ao menos igualar o trabalho desempenhado pelas portas seriais. As transmissões em série, pelo fato de utilizarem um menor número de linhas de dados, necessitam de menos fios condutores no cabo transmissor. Isso reduz o risco de que a proximidade e o agrupamento dos diferentes sinais elétricos transmitidos por um cabo possam provocar interferências na informação por ele transportada. A probabilidade de problemas acidentais provocados pela conexão física dos cabos e conectores por onde os sinais transitam também é muito menor, graças ao menor número de linhas exigido pela comunicação serial. Diferentemente dos sinais elétricos com níveis TTL empregados pelas portas paralelas, uma porta serial utiliza sinais elétricos bipolares, com voltagens negativas e positivas. A transmissão por meio de sinais bipolares permite o uso de cabos de conexão bem longos, sem que por isso sejam geradas muitas interferências. O valor 0 Zero lógico de um sinal serial fica compreendido entre +3 V e +15 V, enquanto o 1 oscila entre -3 e -15V. Muitas portas seriais usam tensões de +15 V e +1 2 V, que correspondem à voltagem gerada pela fonte de alimentação do computador.

BIT A BIT Para enviar dados, a porta serial deve decompor em bits a informação que recebe do bus ISA e enviá-los seqüencialmente. Para que o dispositivo receptor possa determinar onde começa e onde termina cada dado, a porta serial acrescenta bits de sincronização ao preparar o dado que será enviado. Esse tipo de controle do fluxo de informação é conhecido como comunicação assíncrona. A porta serial precisa realizar o processo contrário quando recebe informação, convertendo os impulsos elétricos que chegam a ela em séries de 1 e 0, e processando-os por meio de bits de sincronização para obter os dados corretos que vai colocando no bus do sistema. O coração da porta serial é o UART (universal asynchronous receiver/transmiter, emissor/receptor assíncrono universal), um chip especializado dotado de circuitos que lhe permitem funcionar como ponte entre uma linha de comunicação serial e o bus do sistema. As características da porta serial de um PC são determinadas pelo modelo de UART que a gerencia. Embora o UART controle e use todos os sinais integrados numa porta serial, em qualquer operação exigem-se unicamente três linhas de dados conectadas entre dois dispositivos seriais para estabelecer uma comunicação bidirecional. Os demais sinais são empregados exclusivamente para controlar o fluxo de dados. Em um PC, a porta serial utiliza nove pinos para conectar oito sinais de comunicação e uma linha de massa. Os sinais TX (transmissão) e RX (recepção) são as linhas de dados pelas quais a informação é transferida nas duas direções. Para transferir

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CURSO DE HARDWARE, SISTEMAS E MONTAGEM – Curso técnico.. Prof.º Adriano Queiroz Sobrinho – Técnico em Informática – Manaus – AM – (92) 3648-4152 um dado a outro dispositivo conectado, a porta serial ativa o sinal RIS (request to send, solicitação de envio). Antes de enviar o dado, ela aguarda até que o outro dispositivo esteja preparado. Para isso, espera até que se ative o sinal CTS (clear to send, preparado para envio), momento em que iniciará a transferência. Esse é o funcionamento do controle de fluxo RTS/CIS, que se encarrega permanentemente de gerenciar os dados enviados entre dois dispositivos seriais. Antes, esses dados terão inicializado a linha de transmissão mediante os sinais DTR (data terminal ready, terminal de dados preparado) e DSR (data set ready, conjunto de dados preparado). Quando o PC é inicializado, a porta serial ativa o sinal DTR. No momento em que o dispositivo conectado detecta esse sinal, ativa em resposta a linha DSR, para que os dois dispositivos iniciem a comunicação e permaneçam à espera de que se inicie uma transferência ao se ativar o controle de fluxo RIS/CTS. Os sinais DCD (data carrier detect, portadora de dados livre) e RI (ring indicator, indicador de “campainha”), empregados unicamente pelos modems, são ativados para indicar o estado da linha telefônica e a recepção de chamadas.

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