En informática , un puerto paralelo es un tipo de interfaz que se encontraba en las primeras computadoras ( personales y de otro tipo) para conectar periféricos . El nombre hace referencia a la forma en que se envían los datos; los puertos paralelos envían múltiples bits de datos a la vez ( comunicación paralela ), a diferencia de la comunicación en serie , en la que los bits se envían de uno en uno. Para ello, los puertos paralelos requieren múltiples líneas de datos en sus cables y conectores de puerto y tienden a ser más grandes que los puertos serie contemporáneos , que solo requieren una línea de datos.
Existen muchos tipos de puertos paralelos, pero el término se ha asociado más estrechamente con el puerto de impresora o puerto Centronics que se encuentra en la mayoría de las computadoras personales desde la década de 1970 hasta la década de 2000. Fue un estándar de facto de la industria durante muchos años y finalmente se estandarizó como IEEE 1284 a fines de la década de 1990, que definió las versiones bidireccionales de puerto paralelo mejorado (EPP) y puerto de capacidad extendida (ECP). Hoy, la interfaz de puerto paralelo es prácticamente inexistente en las computadoras nuevas debido al auge de los dispositivos de bus serie universal (USB), junto con la impresión en red mediante impresoras conectadas a Ethernet y Wi-Fi .
La interfaz de puerto paralelo se conocía originalmente como Adaptador de impresora paralela en las computadoras compatibles con IBM PC . Fue diseñada principalmente para operar impresoras que utilizaban el conjunto de caracteres ASCII extendido de ocho bits de IBM para imprimir texto, pero también podía usarse para adaptar otros periféricos. Las impresoras gráficas, junto con una gran cantidad de otros dispositivos, han sido diseñadas para comunicarse con el sistema.
An Wang , Robert Howard y Prentice Robinson comenzaron a desarrollar una impresora de bajo costo en Centronics , una subsidiaria de Wang Laboratories que producía terminales de computadora especiales . La impresora usaba el principio de impresión matricial , con un cabezal de impresión que consistía en una fila vertical de siete pines de metal conectados a solenoides . Cuando se aplicaba energía a los solenoides, el pin se empujaba hacia adelante para golpear el papel y dejar un punto. Para hacer un glifo de carácter completo , el cabezal de impresión recibiría energía para pines específicos para crear un patrón vertical único, luego el cabezal de impresión se movería hacia la derecha una pequeña cantidad y el proceso se repetiría. En su diseño original, un glifo típico se imprimía como una matriz de siete de alto y cinco de ancho, mientras que los modelos "A" usaban un cabezal de impresión con 9 pines y formaban glifos de 9 por 7. [2]
Esto dejó el problema de enviar los datos ASCII a la impresora. Mientras que un puerto serie lo hace con el mínimo de pines y cables, requiere que el dispositivo almacene en búfer los datos a medida que llegan bit a bit y los convierta nuevamente en valores de múltiples bits. Un puerto paralelo simplifica esto; todo el valor ASCII se presenta en los pines en forma completa. Además de los ocho pines de datos, el sistema también necesitaba varios pines de control, así como conexiones a tierra eléctricas. Wang tenía un excedente de 20.000 conectores de cinta micro de 36 pines de Amphenol que se usaron originalmente para una de sus primeras calculadoras. La interfaz solo requería 21 de estos pines, el resto estaban conectados a tierra o no. El conector se ha asociado tanto con Centronics que ahora se lo conoce popularmente como el" Conector Centronics ". [3]
La impresora Centronics Modelo 101, que incluye este conector, se lanzó en 1970. [3] El host enviaba caracteres ASCII a la impresora utilizando siete de los ocho pines de datos, poniéndolos en alto a +5 V para representar un 1. Cuando los datos estaban listos, el host bajaba el pin STROBE a 0 V. La impresora respondía subiendo la línea BUSY , imprimiendo el carácter y luego devolviendo BUSY a bajo nuevamente. El host podía entonces enviar otro carácter. Los caracteres de control en los datos causaban otras acciones, como el CRo EOF. El host también podía hacer que la impresora iniciara automáticamente una nueva línea subiendo la línea AUTOFEED y manteniéndola allí. El host tenía que observar cuidadosamente la línea BUSY para asegurarse de que no alimentara datos a la impresora demasiado rápido, especialmente dadas las operaciones de tiempo variable como la alimentación de papel. [2] [4]
El lado de la impresora de la interfaz se convirtió rápidamente en un estándar de facto de la industria , pero los fabricantes usaban varios conectores en el lado del sistema, por lo que se requería una variedad de cables. Por ejemplo, NCR usó el conector de microcinta de 36 pines en ambos extremos de la conexión, los primeros sistemas VAX usaron un conector DC-37 , Texas Instruments usó un conector de borde de tarjeta de 25 pines y Data General usó un conector de microcinta de 50 pines. Cuando IBM implementó la interfaz paralela en la IBM PC , usaron el conector DB-25F en el extremo de la interfaz de la PC, creando el ahora familiar cable paralelo con un DB25M en un extremo y un conector de microcinta de 36 pines en el otro.
En teoría, el puerto Centronics podía transferir datos a una velocidad de hasta 75.000 caracteres por segundo. Esto era mucho más rápido que la impresora, que promediaba unos 160 caracteres por segundo, lo que significaba que el puerto pasaba gran parte de su tiempo inactivo. El rendimiento se definía por la rapidez con la que el host podía responder a la señal BUSY de la impresora solicitando más datos. Para mejorar el rendimiento, las impresoras comenzaron a incorporar búferes para que el host pudiera enviarles datos más rápidamente, en ráfagas. Esto no solo reducía (o eliminaba) los retrasos debidos a la latencia al esperar a que llegara el siguiente carácter del host, sino que también liberaba al host para realizar otras operaciones sin causar una pérdida de rendimiento. El rendimiento se mejoró aún más al utilizar el búfer para almacenar varias líneas y luego imprimir en ambas direcciones, eliminando el retraso mientras el cabezal de impresión regresaba al lado izquierdo de la página. Estos cambios duplicaron con creces el rendimiento de una impresora que por lo demás no había cambiado, como era el caso de los modelos Centronics como el 102 y el 308. [4]
IBM lanzó la IBM Personal Computer en 1981 e incluyó una variante de la interfaz Centronics: solo las impresoras con el logotipo de IBM ( rebautizadas de Epson ) podían usarse con la IBM PC. [5] IBM estandarizó el cable paralelo con un conector DB25F en el lado de la PC y el conector Centronics de 36 pines en el lado de la impresora. Los proveedores pronto lanzaron impresoras compatibles tanto con Centronics estándar como con la implementación de IBM.
El adaptador de impresora paralelo original de IBM para el IBM PC de 1981 fue diseñado para soportar una bidireccionalidad limitada, con 8 líneas de salida de datos y 4 líneas de entrada de datos. [ cita requerida ] Esto permitió que el puerto se usara para otros fines, no solo para la salida a una impresora. Esto se logró al permitir que los dispositivos en ambos extremos del cable escribieran en las líneas de datos, lo que requería que los puertos del host fueran bidireccionales. Esta característica se usó poco y se eliminó en revisiones posteriores del hardware. Años más tarde, en 1987, IBM reintrodujo la interfaz bidireccional con su serie IBM PS/2 , donde se podía habilitar o deshabilitar para la compatibilidad con aplicaciones cableadas de manera que no esperaran que un puerto de impresora fuera bidireccional.
A medida que el mercado de impresoras se expandió, aparecieron nuevos tipos de mecanismos de impresión. Estos a menudo admitían nuevas características y condiciones de error que no se podían representar en los relativamente pocos pines de estado del puerto existente. Si bien la solución de IBM podía admitir esto, no era trivial de implementar y en ese momento no se admitía. Esto condujo al sistema Bi-Tronics, introducido por HP en su LaserJet 4Si en abril de 1993. [6] Este utilizaba cuatro pines de estado existentes, ERROR, SELECT, PE y BUSY para representar un nibble , utilizando dos transferencias para enviar un valor de 8 bits. El modo Bi-Tronics, ahora conocido como modo nibble, se indicaba cuando el host activaba la línea SELECT y los datos se transferían cuando el host cambiaba la AUTOFEED a baja. Otros cambios en los protocolos de protocolo de enlace mejoraron el rendimiento, alcanzando los 400 000 cps a la impresora y aproximadamente 50 000 cps de regreso al host. [7] Una ventaja importante del sistema Bi-Tronics es que puede ser controlado completamente por software en el host y utiliza hardware que de otro modo no habría sido modificado: todos los pines utilizados para la transferencia de datos de vuelta al host ya eran líneas de impresora a host.
La introducción de nuevos dispositivos como escáneres e impresoras multifunción exigía un rendimiento mucho mayor del que podían soportar los backchannels de estilo Bi-Tronics o IBM. Otros dos estándares se han vuelto más populares para estos fines. El puerto paralelo mejorado (EPP), definido originalmente por Zenith Electronics , es similar al modo byte de IBM en concepto, pero cambia los detalles del protocolo de enlace para permitir hasta 2 MB/s. [8] El puerto de capacidad extendida (ECP) es esencialmente un puerto completamente nuevo en la misma carcasa física que también agrega acceso directo a la memoria basado en ISA y codificación de longitud de ejecución para comprimir los datos, lo que es especialmente útil cuando se transfieren imágenes simples como faxes o imágenes escaneadas en blanco y negro. ECP ofrece un rendimiento de hasta 2,5 MB/s en ambas direcciones. [9]
Todas estas mejoras se recogen como parte del estándar IEEE 1284. La primera versión de 1994 incluía el modo Centronics original ("modo de compatibilidad"), los modos nibble y byte, así como un cambio en el protocolo de enlace que ya se utilizaba ampliamente; la implementación original de Centronics exigía que el cable BUSY alternara con cada cambio en cualquier línea de datos (ocupado por línea), mientras que IEEE 1284 exige que BUSY alterne con cada carácter recibido (ocupado por carácter). Esto reduce el número de alternancias de BUSY y las interrupciones resultantes en ambos lados. Una actualización de 1997 estandarizó los códigos de estado de la impresora. En 2000, los modos EPP y ECP se trasladaron al estándar, así como varios estilos de conectores y cables, y un método para conectar en cadena hasta ocho dispositivos desde un solo puerto. [9]
Algunos sistemas host o servidores de impresión pueden utilizar una señal estroboscópica con una salida de voltaje relativamente baja o una conmutación rápida. Cualquiera de estos problemas puede provocar que no se imprima o que la impresión sea intermitente, que falten caracteres o que se repitan o que la impresión sea incorrecta. Algunos modelos de impresora pueden tener un interruptor o una configuración para configurar el modo de ocupado por carácter; otros pueden requerir un adaptador de protocolo de enlace. [ cita requerida ]
Dataproducts introdujo una implementación muy diferente de la interfaz paralela para sus impresoras. Utilizaba un conector DC-37 en el lado del host y un conector de 50 pines en el lado de la impresora, ya sea un DD-50 (a veces incorrectamente denominado "DB50") o el conector M-50 en forma de bloque; el M-50 también se conocía como Winchester. [10] [11] Dataproducts paralelo estaba disponible en una línea corta para conexiones de hasta 50 pies (15 m) y una versión de línea larga que utilizaba señalización diferencial para conexiones de hasta 500 pies (150 m). La interfaz Dataproducts se encontró en muchos sistemas mainframe hasta la década de 1990, y muchos fabricantes de impresoras ofrecían la interfaz Dataproducts como una opción.
Con el tiempo, se diseñaron una amplia variedad de dispositivos para funcionar en un puerto paralelo. La mayoría de los dispositivos eran unidireccionales (unidireccionales), destinados únicamente a responder a la información enviada desde la PC. Sin embargo, algunos dispositivos, como las unidades Zip , podían funcionar en modo bidireccional. Las impresoras también adoptaron el sistema bidireccional, lo que permitía enviar diversos informes de estado.
Antes de la llegada del USB , la interfaz paralela se adaptó para acceder a una serie de dispositivos periféricos distintos de las impresoras. Uno de los primeros usos del puerto paralelo fue para los dongles utilizados como llaves de hardware que se suministraban con el software de aplicación como una forma de protección de copia de software. Otros usos incluían unidades de discos ópticos como lectores y grabadores de CD , unidades Zip , escáneres , unidades de cinta , [12] módems externos , gamepads y joysticks . Algunos de los primeros reproductores de MP3 portátiles requerían una conexión de puerto paralelo para transferir canciones al dispositivo. [13] Había adaptadores disponibles para ejecutar dispositivos SCSI a través de paralelo. Otros dispositivos como programadores EPROM y controladores de hardware podían conectarse a través del puerto paralelo.
La mayoría de los sistemas compatibles con PC en las décadas de 1980 y 1990 tenían de uno a tres puertos, con interfaces de comunicación definidas de la siguiente manera:
Si no hay ningún puerto de impresora presente en 0x3BC, el segundo puerto en la fila (0x378) se convierte en el puerto paralelo lógico 1 y 0x278 se convierte en el puerto paralelo lógico 2 para el BIOS. A veces, los puertos de impresora se puentean para compartir una interrupción a pesar de tener sus propias direcciones de E/S (es decir, solo se puede usar uno controlado por interrupción a la vez). En algunos casos, el BIOS también admite un cuarto puerto de impresora, pero la dirección base para él difiere significativamente entre proveedores. Dado que la entrada reservada para un cuarto puerto de impresora lógico en el Área de datos del BIOS (BDA) se comparte con otros usos en máquinas PS/2 y con tarjetas gráficas compatibles con S3, generalmente requiere controladores especiales en la mayoría de los entornos. Bajo DR-DOS 7.02, las asignaciones de puertos del BIOS se pueden cambiar y anular utilizando las directivas LPT1 , LPT2 , LPT3 (y opcionalmente LPT4 ) CONFIG.SYS .
Los sistemas basados en DOS hacen que los puertos paralelos lógicos detectados por el BIOS estén disponibles bajo nombres de dispositivo como LPT1 , LPT2 o LPT3 (que corresponden a los puertos paralelos lógicos 1, 2 y 3, respectivamente). Estos nombres derivan de términos como Line Print Terminal , Local Print Terminal (ambos abreviados como LPT ) o Line Printer. Se utilizó una convención de nomenclatura similar en los sistemas ITS y DEC , así como en CP/M y 86-DOS ( LST ).
En DOS , se podía acceder a las impresoras paralelas directamente en la línea de comandos . Por ejemplo, el comando " TYPE C:\AUTOEXEC.BAT > LPT1:" redirigiría el contenido del archivo AUTOEXEC.BAT al puerto de impresora. También estaba disponible un dispositivo PRN como alias para LPT1. Algunos sistemas operativos (como Multiuser DOS ) permiten cambiar esta asignación fija por diferentes medios. Algunas versiones de DOS utilizan extensiones de controlador residentes proporcionadas por MODE, o los usuarios pueden cambiar la asignación internamente a través de una directiva CONFIG.SYS PRN =n (como en DR-DOS 7.02 y superiores). DR-DOS 7.02 también proporciona soporte integrado opcional para LPT4 si el BIOS subyacente lo admite.
PRN, junto con CON, AUX y algunos otros son nombres de archivos y directorios no válidos en DOS y Windows, incluso en Windows XP y posteriores. Este conjunto de nombres de archivos y directorios no válidos también afecta a Windows 95 y 98 , que tenían una vulnerabilidad de nombre de ruta de dispositivo MS-DOS que provocaba que el equipo se bloqueara si el usuario tecleaba "C:\CON\CON", "C:\PRN\PRN" o "C:\AUX\AUX" en la barra de direcciones del Explorador de Windows o mediante el comando Ejecutar. [ cita requerida ] Desde entonces, Microsoft ha publicado un parche para solucionar este problema, sin embargo, las nuevas instalaciones de Windows 95 y 98 no están parcheadas con esta solución y seguirán teniendo este problema.
También existía un comando especial " PRINT" para lograr el mismo efecto. Microsoft Windows todavía hace referencia a los puertos de esta manera en muchos casos, aunque a menudo esto está bastante oculto.
En SCO UNIX y Linux , el primer puerto paralelo está disponible a través del sistema de archivos como /dev/lp0. Los dispositivos IDE de Linux pueden utilizar un controlador paride (IDE de puerto paralelo). [14]
Para los consumidores, el USB y las redes de computadoras han reemplazado al puerto de impresora paralelo, tanto para conexiones a impresoras como a otros dispositivos.
Muchos fabricantes de ordenadores personales y portátiles consideran que el puerto paralelo es un puerto heredado y ya no incluyen la interfaz paralela. Las máquinas más pequeñas tienen menos espacio para conectores de puerto paralelo grandes. Hay adaptadores USB a paralelo disponibles que pueden hacer que las impresoras que solo admiten puerto paralelo funcionen con sistemas que solo admiten puerto USB. Hay tarjetas PCI (y PCI-express) que proporcionan puertos paralelos. También hay algunos servidores de impresión que proporcionan una interfaz a puertos paralelos a través de una red. Los chips USB a EPP también pueden permitir que otros dispositivos que no sean impresoras sigan funcionando en ordenadores modernos sin un puerto paralelo. [16]
Para los aficionados a la electrónica, el puerto paralelo sigue siendo a menudo la forma más sencilla de conectarse a una placa de circuito externa. Es más rápido que el otro puerto común heredado (puerto serie), no requiere un convertidor serie-paralelo y requiere mucha menos lógica de interfaz y software que una interfaz de destino USB. Sin embargo, los sistemas operativos de Microsoft posteriores a Windows 95/98 impiden que los programas de usuario escriban o lean directamente desde el LPT sin software adicional (extensiones del núcleo). [17]
Las fresadoras CNC más antiguas también suelen utilizar el puerto paralelo para controlar directamente los motores y accesorios de la máquina.
Tradicionalmente, los sistemas IBM PC han asignado sus primeros tres puertos paralelos de acuerdo con la configuración de la siguiente tabla (si existen los tres puertos de impresora).
Si hay una ranura sin utilizar, las direcciones de puerto de las demás se desplazan hacia arriba. (Por ejemplo, si no existe un puerto en 0x3BC, el puerto en 0x378 se convertirá en el primer puerto paralelo lógico.) [18] La dirección base 0x3BC normalmente la admiten los puertos de impresora de los adaptadores de pantalla MDA y Hercules, mientras que los puertos de impresora proporcionados por el chipset de la placa base o las tarjetas complementarias rara vez permiten configurarse con esta dirección base. Por lo tanto, en ausencia de un adaptador de pantalla monocromático, una asignación común para el primer puerto paralelo lógico (y, por lo tanto, también para el controlador de dispositivo LPT1 DOS correspondiente) hoy en día es 0x378, aunque el valor predeterminado sigue siendo 0x3BC (y lo seleccionaría el BIOS si detecta un puerto de impresora en esta dirección). Las líneas IRQ normalmente también se pueden configurar en el hardware. Se debe evitar asignar la misma interrupción a más de un puerto de impresora y normalmente hará que uno de los puertos correspondientes funcione solo en modo de sondeo. Las direcciones de puerto asignadas a la ranura se pueden determinar leyendo el Área de datos del BIOS (BDA) en 0000h:0408h.
Mapeo de bit a pin para el puerto paralelo estándar (SPP):
~ indica una inversión de hardware del bit.
En versiones de Windows que no utilizaban el núcleo de Windows NT (así como DOS y algunos otros sistemas operativos), los programas podían acceder al puerto paralelo con simples comandos de subrutina outportb() e inportb(). En sistemas operativos como Windows NT y Unix ( NetBSD , FreeBSD , Solaris , 386BSD , etc.), el microprocesador se opera en un anillo de seguridad diferente y el acceso al puerto paralelo está prohibido, a menos que se utilice el controlador requerido. Esto mejora la seguridad y el arbitraje de la contención de dispositivos. En Linux, inb() y outb() se pueden utilizar cuando un proceso se ejecuta como root y se utiliza un comando ioperm() para permitir el acceso a su dirección base ; alternativamente, ppdev permite el acceso compartido y se puede utilizar desde el espacio de usuario si se configuran los permisos adecuados.
La biblioteca multiplataforma para el acceso a puertos paralelos, libieee1284, también está disponible en muchas distribuciones de Linux y proporciona una interfaz abstracta para los puertos paralelos del sistema. El acceso se gestiona en una secuencia de apertura-reclamo-liberación-cierre, lo que permite el acceso simultáneo en el espacio de usuario.
Los puertos de impresora paralelos más antiguos tenían un bus de datos de 8 bits y cuatro pines para la salida de control (Strobe, Linefeed, Initialize y Select In) y cinco más para la entrada de control (ACK, Busy, Select, Error y Paper Out). Su velocidad de transferencia de datos es de 150 kB/s. [1] Es posible que un puerto paralelo tenga una velocidad de 300 KB/s. [19]
Los nuevos EPP (Enhanced Parallel Ports) tienen un bus de datos de 8 bits y los mismos pines de control que el puerto de impresora paralelo normal. Los puertos más nuevos alcanzan velocidades de hasta 2 MB/s. [20] [ Se necesita una fuente mejor ]
Los pines para los conectores del puerto paralelo son:
Las líneas invertidas son verdaderas en lógica baja. Si no están invertidas, entonces la lógica alta es verdadera.
Es posible que el pin 25 del conector DB25 no esté conectado a tierra en las computadoras modernas. [ dudoso – discutir ]
Chips IC de hardware:
Algunos dispositivos IDE utilizan un adaptador IDE de puerto paralelo; a eso se refiere la opción PARIDE.
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