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Escuela Superior Nº 49 “Cap. Gral. J. J. de Urquiza” Carrera Analista de Sistemas de Computación SISTEMAS DE COMPUTACIÓN I Unidad VIII SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

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SISTEMAS

DE

COMPUTACIÓN I

Unidad VIII SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO

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UUNN

II DDAA

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SSIISSTTEEMMAASS DDEE

AALLMMAACCEENNAAMMIIEENNTTO

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SSIISSTTEEMMAASS DDEE AALLMMAACCEENNAAMMIIEENNTTOO

Los diskettes fueron, por muchos años, el medio de almacenamiento de datos de mayor flexibilidad y facilidad de transporte, pero no son precisamente los que mayor capacidad permiten. En la actualidad, muchas PC modernas no incluyen unidades de diskette. Para almacenar grandes cantidades de datos en medios removibles, los diskettes nunca fueron flexibles, pues hoy es común hablar de discos rígidos de m{as de cientos de GB. Sin embargo, existen sistemas de almacenamiento, que son capaces de almacenar grandes cantidades de datos en medios de tamaño similar o inferior a los antiguos diskettes de 3 ½” y ofrecen una gran flexibilidad a la hora de transportar la información. En esta unidad solo analizaremos los sistemas de almacenamiento más populares en las PC modernas y no tendremos en cuenta los dispositivos obsoletos o poco difundidos.

DDIISSCCOOSS RRÍÍGGIIDDOOSS Los tiempos en los cuales los programas se corrían desde diskettes ya pertenecen a la prehistoria, por lo tanto, hoy hablar de un programa que requiere decenas de gigabytes de espacio en el disco rígido no es nada extraño. También conocido como rígido, disco duro, hard disk o simplemente HD. Sin ir más lejos, existen versiones de Windows que requiere casi 15 GB. La tecnología de los discos rígidos ha evolucionado con el correr de los años, debido a las constantes necesidades de una mayor capacidad para almacenar datos, mayor velocidad para seguir el imparable ritmo de los microprocesadores modernos y más confiabilidad.

CCAARRAACCTTEERRIISSTTIICCAASS FFÍÍSSIICCAASS Los discos rígidos están compuestos por partes mecánicas y partes electrónicas. Vamos a comenzar analizando las características físicas del mismo para luego

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interiorizarnos en su estructura mecánica y finalmente analizar el funcionamiento electrónico. Los discos rígidos han evolucionado muchísimo en términos de tamaño. Actualmente, existen discos rígidos con capacidades de 500 GB en un tamaño similar, y aún menor, que el de una unidad de discos de 3 ½”, cuando varios años atrás, un disco rígido de 200 GB tenía el tamaño de una unidad de 5 ¼” y pesaba mucho más de 1 KG. Estas diferencias en el tamaño se deben a refinamientos continuos de los materiales que forman parte de los discos rígidos, permitiendo almacenar mayor cantidad de información en igual tamaño. A su vez, la optimización de los componentes electrónicos y la mejora en los métodos para almacenar la información posibilitan dichas reducciones de tamaño y un considerable aumento en confiabilidad. Los discos rígidos más comunes en la actualidad son los de formato de 3 ½” o más chicos, que pueden llegar a capacidades superiores a los 500 GB, sin que la altura de los mismos supere una pulgada. En unidades de 1,6 pulgadas de altura de 3 ½”, ya se puede hablar de capacidades superiores a 1 TB (TeraByte). Las unidades de 5 ¼” parecen ya formar parte del pasado, aunque algunos discos rígidos de altísima capacidad recurren a dicho formato. Los discos rígidos diseñados exclusivamente para computadoras portátiles tienen un tamaño de 2 ½” y con una altura de solamente 19 milímetros, llegan a capacidades mayores de 160 GB.

EESSTTRRUUCCTTUURRAA IINNTTEERRNNAA DDEE UUNN DDIISSCCOO RRÍÍGGIIDDOO

rol

Un disco rígido es una unidad cerrada, por lo tanto, el medio en donde se graban los datos (el/los platos) no puede ser retirado, sino que se encuentra en forma permanente dentro de una caja cerrada herméticamente. Los discos rígidos se componen

internamente por las siguientes partes:

• Uno o varios platos (metal, aluminio, cerámica, vidrio, etc.)

• El eje y el motor (este define las RPM de giro de los platos)

• Cabezales de lectura y escritura (lee, escribe y borra)

• Brazo posicionador de las cabezas (no tocan la superficie de los platos)

• Los circuitos electrónicos de cont

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LLOOSS PPLLAATTOOSS OO DDIISSCCOOSS El disco rígido está compuesto por uno o varios platos (también llamados discos) en los cuales se almacena la información. Estos platos metálicos están apilados uno sobre otro, con separaciones muy pequeñas entre sí. Los platos pueden ser de metal (aluminio en la mayoría de los casos), cerámica, vidrio o combinaciones de vidrio con cerámica y están cubiertos a ambos lados con un finísimo polvillo de óxido de hierro o una película fina de metal para medios (ambas sustancias magnéticas).

EELL EEJJEE YY EELL MMOOTTOORR Los platos están unidos con un eje central, el cual, a su vez está unido a un motor. Este motor hace girar al eje junto con los platos a una velocidad de más de 5.400 revoluciones por minuto (RPM). Esta velocidad del motor se conoce como la velocidad de rotación del disco rígido. La velocidad de rotación estándar de un disco rígido hace pocos años era de 5.400 RPM como se mencionó anteriormente, pero en la actualidad, existen discos rígidos de alta calidad y excelente rendimiento que trabajan con velocidades de rotación que superan las 15.000 RPM, siendo otras velocidades comunes las de 4.500, 5.400, 7.200 y 10.000 RPM. Los platos giran a dicha velocidad constantemente, desde que se enciende la computadora hasta que se corte el suministro de energía al disco rígido. Los platos se mantienen girando aunque no hayan accesos a la información del disco debido a que si esto no fuera así, llevaría demasiado tiempo situar los platos a esas altas velocidades antes de cada acceso al disco. Imagínese el tiempo que llevaría cada acceso si cada vez que se va a localizar a la información en el disco se tiene que esperar que el motor alcance las 7.200 RPM. Existe un dispositivo de control de la velocidad de rotación, encargado de verificar que dicha velocidad no varíe en más de un 0,5% del valor normal.

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Al principio, en la laptops y notebooks se contaban con discos rígidos que, cuando llevaban un rato sin utilizarse, dejaba de funcionar el motor de los mismos, con el consiguiente ahorro de energía que significaba pasar al modo sleep o stand by (estado de espera). Cuando se requería acceder al disco, los platos debían alcanzar la velocidad de rotación y luego se realizaba el acceso, significando una pérdida de tiempo pero más horas de vida para la batería. Este mismo concepto de ahorro de energía ha sido adoptado en las PC de escritorio ecológicas y en discos rígidos que son compatibles con estos modos de ahorro de energía. Al igual que sucede con los monitores, ambas partes deben proveer funciones de este tipo: el BIOS de la PC y el accesorio, en este caso, el disco rígido.

CCAABBEEZZAALLEESS DDEE LLEECCTTUURRAA YY EESSCCRRIITTUURRAA

cantidad de latos.

encargado de trasladar los abezales a la pista deseada.

temente, ninguno de los dos quedará ano).

La cabeza de un disco es un dispositivo electromagnético capaz de leer, escribir y borrar datos en medios magnéticos. Los cabezales de lectura y escritura se posicionan a ambos lados de cada plato y si hay más de un plato, se ubican en el espacio que hay entre éstos, accediendo de esta manera a ambas superficies de los mismos: la superior y la inferior. Esto significa que la cantidad de cabezales que componen un disco rígido será el doble de la p

Todos los cabezales van conectados a un brazo mecánico, conocido como brazo actuador o posicionador de las cabezas. Los cabezales de los discos no se pueden posicionar independientemente, sino que se desplazan en conjunto en forma sincronizada, aunque solamente uno de ellos es el c Los cabezales de lectura y escritura no se tocan con la superficie de los platos cuando éstos giran, debido a que si esto sucedería a las grandes velocidades de rotación de los mismos, imagínese lo que sucedería con los cabezales y los platos (evidens Debido a la alta velocidad de rotación de los platos, las corrientes de aire generadas hacen que el cabezal levante vuelo y se mantenga a una altura de vuelo constante mientras sigan girando los platos. El fenómeno descripto anteriormente recibe el nombre de efecto Bernoulli, en honor al

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sico suizo Juan Bautista Bernoulli, por su trabajo de investigación de los efectos de las

gaste durante el ncendido y apagado del disco rígido, siendo estas las únicas veces en que los

cabezal con la superficie del disco, provocando daños reparables. Nunca abra la carcasa del disco rígido, por lo menos si desea que éste

siga funcionando sin problemas.

fícorrientes de aire. Las superficies de los platos están lubricadas para minimizar el desecabezales tienen el mínimo contacto con las superficies de los platos. La carcasa que esconde la estructura interna de los discos rígidos está cerrada herméticamente, si llegara a ingresar alguna partícula, por más pequeña que sea, podría provocar el choque de un ir

OORRGGAANNIIZZAACCIIÓÓNN FFÍÍSSIICCAA DDEE LLOOSS EESSPPAACCIIOOSS

nética de todas las superficies de los platos para que quede convenientemente organizada físicamente de manera tal que sea posible grabarle información.

or los procesos de fabricación. Mientras que un iskette de alta densidad agrupa 80 pistas, los platos de un disco rígido moderno

espacio determinado, es muy común

Antes de ser particionado lógicamente por el sistema operativo, los discos rígidos reciben un formato físico. El proceso de establecer un formato físico al disco rígido se conoce con el nombre de formato de bajo nivel. Este proceso consiste en adecuar la película mag

Primero se divide cada plato en pistas (círculos concéntricos), también llamadas cilindros o tracks. La cantidad de pistas que reúnan los platos dependerá de la densidad de pista determinada pdconcentran más de 30.000 pistas. La densidad de pista es el parámetro técnico de los discos rígidos que indica la cantidad de pistas que se concentran en un

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sectores más cercanos al centro del plato eran más pequeños que los más cercanos al borde y

es técnicas de éstos que indiquen el valor plo), lo cual

significa

encontrarse con discos rígidos con una densidad de pista muy superior a 70.000 TPI (Tracks Per Inch) o PPP (Pistas por pulgada). A su vez, se dividen en forma radial en sectores, como pedazos en que se divide una torta. Hace muchos años, las pistas se podían dividir solamente en 17, 26 ó 34 sectores, según el método de grabación que utilizaba el disco rígido y todas las pistas debían tener la misma cantidad de sectores. De esta manera, los

almacenaban la misma cantidad de datos. Para que esto fuera posible, la densidad de datos debía ser menor cerca del borde del plato y mayor hacia el centro.

Sin embargo, se puede optar por poner más sectores en las pistas exteriores en donde hay más espacio, aunque esto complique bastante los circuitos de control de la unidad, pero aproveche el tamaño de los platos para almacenar mayor cantidad de información. Es así que la tecnología de los discos rígidos se inclinó por esta postura, por lo tanto es muy común encontrarse con especificacionde sectores por pista como 58 a 218 (estos valores constituyen un ejem

que la pista más cercana al centro de los platos estará dividida en 58 sectores y la más cercana al borde en 218 sectores.

Esta técnica se conoce con el nombre de ZBR (Zone Bit Recording – Grabado de bits por zonas) y se utiliza también en las unidades de CD-ROM, DVD y HD-DVD.

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d RAID (Redundant Array of Independent Disks – Conjuntos redundantes de discos

ígido. Por ejemplo: Cilindro 15, cara ferior del plato 2, sector 12 serviría para indicar el punto al que se quiere acceder.

odos los parámetros estudiados en esta sección (excepto la cantidad de datos que almacena cada sector) vienen determinados físicamente por el fabricante y dependen

abación utilizado y la calidad de los platos.

Normalmente, cada sector almacena 512 byte (1/2 Kilobyte) de datos, aunque algunos discos rígidos de alto rendimiento ofrecen la posibilidad de configurar el tamaño de los sectores en 512, 520, 524, 528 ó 1024 bytes, para soportar algunas aplicaciones de reyindependientes), evidentemente esta última capacidad solamente será bienvenida en servidores y conjuntos de discos para formar una alta capacidad de almacenamiento. A través de las cabezas (una para cada cara de los platos), cilindros y sectores, se puede acceder a una zona concreta del disco rinEste modo de acceder a la información se conoce con el nombre de modo CHS (Cilinder Head Sector – Cilindro Cabeza Sector). T

del método de gr

CCAAPPAACCIIDDAADD

superficie. Finalmente, multiplicando la antidad de datos por cabezal por el número de cabezales o superficies, obtendremos

la cap d bruta. La fórmula que simplifica e

lcular la capacidad de los ismos mediante el principio aplicado para la fórmula anterior resulta difícil, porque no

de la pista de menor y mayor diámetro.

omo ejemplo los datos técnicos de un disco rígido de 1,08 GB de capacidad .232 MB sin formatear) y apliquemos la fórmula anterior. Este disco tiene 64 a 107

La unidad física más pequeña de un disco rígido es un sector, conteniendo cada uno (no siempre, pero es lo más común) 512v bytes. Si la cantidad de sectores por pista fuera constante, multiplicando la cantidad de sectores por pista por 512 byte obtendremos la cantidad de datos que se pueden almacenar en cada pista. Bien, ahora multiplicando la cantidad de datos por pista por el número de cilindros (o pistas) obtendremos la cantidad de datos por cabezal o c

acidad del disco rígido antes de recibir formato lógico, llamada capacidal proceso anterior es:

Capacidad BRUTA = Sectores por Pista x Capacidad de los sectores x

Nº de cilindros x Nº de cabezales Pero, como se explicó anteriormente, la cantidad de sectores por pista de los discos modernos no se mantiene constante, por lo tanto, para camse sabe exactamente la cantidad de sectores por pista de cada una, sino que se tiene el valor de sectores Lo que sí es posible, es obtener una aproximación a la capacidad final, mediante la siguiente fórmula: Capacidad BRUTA (aprox) = [(Sectores Pista menor + Sectores Pista mayor) / 2] x Capacidad de los sectores x Nº de cilindros x Nº de cabezales Tomemos c(1

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4 cilindros o pistas por superficie y 8

2 bytes

Como se pudo observar, si bien la capacidad no fue exactamente la real, no está muy , pero como ya vimos, resulta difícil saber qué pistas

sectores por pista, 512 byte por sector, 2.87cabezales: Capacidad BRUTA = [(64 + 107) / 2] x 512 x 2874 x 8 = [171 / 2] x 11.771.904 = 85,5 x 11.771.914 = 1.006.497.79

lejos y nos puede dar una ideatendrán qué cantidad de sectores.

MMTTBBFF:: ¿¿QQUUÉÉ SSIIGGNNIIFFIICCAA??

r de este dato suele oscilar entre 300.000 y 1.000.000 para los iscos rígidos de buena y excelente calidad respectivamente. La seguridad que en las

Se debe tener en cuenta que el MTBF es una medida estadística, por lo tanto, así rámetro, podemos tener la mala

Entre los datos técnicos de los discos rígidos figura el siguiente: Campo proyectado MTBF (horas). El significado de MTBF es (Mean Time Between Fails – Tiempo medio entre fallas), se mide en horas y es el tiempo que pude funcionar el disco rígido sin presentar fallas. El valodcondiciones óptimas de funcionamiento el disco rígido no presentará fallas por 300.000 horas es lo mismo que decir que se puede utilizar por 35 años seguidos sin parar y no presentará problemas.

como puede durar todo el tiempo indicado por este pasuerte que presente fallas a los pocos años de uso.

MMÉÉTTOODDOOSS DDEE GGRRAABBAACCIIÓÓNN//CCOODDIIFFIICCAACCIIÓÓNN a tecnología de los discos rígidos ha evolucionado muchísimo para aumentar el

ilindros, el número de sectores por cilindro y la suma e superficies o cabezales, de manera que una forma fácil de aumentar la capacidad

manera un incremento muy importante en el volumen de formación que se puede almacenar. Sin embargo, almacenar una mayor cantidad de

Lvolumen de almacenamiento de información y reducir los tiempos necesarios para acceder a ésta. Todo esto sin descuidar el tamaño físico, que en vez de aumentarse, se reduce cada vez más. De acuerdo con lo estudiado anteriormente, la capacidad de un disco estaba determinada por la cantidad de cdde un disco para el fabricante es incrementar la cantidad de platos y cabezales y agregando más cilindros. Pero, existen limites por restricciones de espacio y por el costo que significaría. La solución más adecuada fue aumentar la densidad de la escritura sobre la superficie de los platos, logrando de estaindatos sobre una superficie más pequeña significa que el sistema mecánico deberá ser más preciso: los cabezales tendrán desplazamientos más cortos y los datos se accederán más rápidamente.

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A v los datos, los bricantes fueron buscando constantemente poner mayor cantidad de sectores por

pisMFM hasta los más utilizados en los discos modernos: PRML y EPRML.

• Método ARLL (Advanced Run Length Limited - Longitud de Carrera Limitada

Avanzada)

tra és de los diferentes métodos de grabación o codificación defa

ta. A continuación nombramos los métodos de grabación, desde los primitivos FM y

• Método FM (Frequency Modulation - Modulación de frecuencia)

• Método MFM (Modified Frequency Modulation - Modulación modificada de

frecuencia)

• Método RLL (Run Length Limited - Longitud de Carrera Limitada)

• Método PRML (Partial Response, Maximun Likelihood - Respuesta parcial,

Máxima Coincidencia)

FFAACCTTOORREESS QQUUEE IINNFFLLUUYYEENN EENN LLAA VVEELLOOCCIIDDAADDHano están ligados solamente a éste, sino que dependen también de otros factores tales como:

s de expansión al cual está conectada esta controladora o interfaz

• La velocidad del procesador de la PC

y muchos factores que influyen en la velocidad de un disco rígido y algunos de ellos

• La calidad de la controladora o interfaz a la cual está conectado • Las capacidades del bu

A continuación se analizarán los factores a tener en cuenta para determinar la velocidad de un disco rígido.

ITTIEEMMPPOO DDEE AACCCCEESSOOEs el tiempo que necesita el cabezal de lectura y escritura para posicionarse sobre una

tor deseado pase debajo de él. El primer paso es el que

pista y luego esperar que el secmás demora. Se lo mide en milisegundos (1 ms = 10-3 segundos) y suelen ser en discos modernos de 13 ms o menores.

TTIIEEMMPPOO DDEE BBÚÚSSQQUUEEDDAAr que el período de latencia rotacional y varía según la cantidad de pistas que

aya que cruzar. No es lo mismo pasar de una pista a otra que ir de la primera a la última pista del disco. En las especificaciones técnicas suelen figurar los valores de

queda de pista a pista y recorrido completo. El tiempo de búsqueda promedio típico de un disco rígido es de 10 ms o menor.

Es mayoh

tiempo de búsqueda promedio, tiempo de bús

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PPEERRIIOODDOO DDEE LLAATTEENNCCIIAA RROOTTAACCIIOONNAALL

período de latencia

Una vez que se colocaron los cabezales sobre la pista, deberá esperar que el sector deseado pase debajo de la cabeza. Este tiempo varía y se lo llama rotacional. Como no se puede tomar un valor fijo, se toma un promedio.

VVEELLOOCCIIDDAADD DDEE TTRRAANNSSFFEERREENNCCIIAA DDEE DDAATTOOSS

lmacenada en éste al bus de la PC. Esta velocidad depende de la velocidad de , la cantidad de sectores por pista, el método de grabación e la controladora.

Se llama así a la rapidez con la que el disco rígido es capaz de transferir la información arotación del disco rígidoutilizado y la tecnología d

CCAACCHHÉÉSS DDEE DDIISSCCOOco y con el

ropósito de acelerar los accesos al disco. puede estar incluida en la misma controladora del disco (caché por tilizar una parte de la RAM del sistema (caché por software).

Es una memoria rápida de mayor tamaño que el propio buffer del dispEsta memoriahardware) o u

SS..MM..AA..RR..TT

orme), es una tecnología que se incorporó hace muchos años n los circuitos de control de los disco rígidos, la interfaz y en el BIOS para registrar eterminados atributos predeterminados del disco que son susceptibles a degradarse on el paso del tiempo.

SMART (Self Monitoring, Analysis and Reporting Technology - Tecnología de auto monitoreo, análisis e infedc

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IINNTTEERRFFAACCEESS PPAARRAA DDIISSCCOOSS RRÍÍGGIIDDOOSS La interfaz es la encargada de traducir los datos recibidos de la controladora del disco rígido el formato compatible con el procesador y viceversa. La interfaz puede ser un simple traductor como el descripto o uno más complejo, que se encargue de recibir órdenes del procesador y enviarlas al disco en el lenguaje que éste entienda y realizar otros procesos más complejos (en estos casos, la controladora formaría parte de la

terfaz), pero siempre significando una comunicación entre el disco rígido y el

la motherboard. Cualquiera sea el caso, stá conectada a un bus de expansión, el cual determinará en gran parte el máximo

Las interfaces más utilizadas para la conexión de discos rígidos con las siguientes:

sus mejoras E-IDE, ATA y ULTRA ATA

n otras interfaces que ya son obsoletas y forman parte de la prehistoria, por lo nto, no vamos a incluirlas en este análisis de las características principales de cada

una.

inprocesador mediante el bus de la PC. La interfaz puede ser una tarjeta de expansión conectada a una ranura del bus de expansión o bien presentarse integrada en erendimiento de la misma y sus capacidades.

• Serial ATA

• IDE, con

• SCSI

• USB 2.0

• IEEE 1394 (FireWire – Cable de Fuego)

Existeta

IIDDEE ((EELLEECCTTRRÓÓNNIICCAA IINNTTEEGGRRAADDAA AA LLAA UUNNIIDDAADD))idad la controladora y el disco rígido,

tilizando el cable lo más corto posible para evitar interferencias por ruido y logrando

os discos rígidos IDE emplean métodos de grabación domo RLL, ARLL, EPRML (este

eben especificarse en el CMOS Setup del BIOS para que la ontroladora integrada traduzca las especificaciones de acceso a datos en tal sector,

Los discos rígidos IDE integran en la misma unuuna transferencia de datos muy veloz y segura. Lúltimo el más utilizado por los discos modernos). Utilizan la técnica ZBR, lo que hace necesario un complejo circuito de control. Los parámetros del disco dcpista, cilindro y superficie.

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Es posible conectar hasta un máximo de dos discos rígidos al mismo conector IDE.

EE--IIDDEE ((EELLEECCTTRRÓÓNNIICCAA IINNTTEEGGRRAADDAA AA LLAA UUNNIIDDAADD MMEEJJOORRAADDAA))Soluci

• Permite tener dos conectores IDE, llevando el máximo de discos conectados a

• Permite discos rígidos con capacidades mayores que 528 MB, al ofrecer

• ecificación ATAPI, permitiendo la conexión de otros tipos de

dispositivos que no sean discos rígidos a los canales IDE (CD-RW, DVD-RW,

• Se implementan nuevos modos de transferencia de datos que permiten

velocidades superiores a las de IDE.

ona parcialmente tres desventajas de la interfaz IDE e introduce otras mejoras:

cuatro (dos por conector).

soporte LBA (Dirección lógica de Bloque).

Soporta la esp

HD-DVD, etc.)

SSEERRIIAALL AATTAAtransmite y recibe datos en forma serie y es compatible con los modos de

abajo de las diferentes versiones de IDE, pero no lo es a nivel de conectores y

positivo por conector Serial ATA y no dos como sucedía con IDE. Los iscos rígidos Serial ATA utilizan un conector de alimentación especial, diferente al

convencional.

Esta interfaz trdispositivos. A diferencia de IDE, Serial ATA utiliza conexiones punto a punto entre la interfaz y cada dispositivo de almacenamiento, y todos se comportan como Master. Se puede conectar un disd

SSCCSSII

z no sólo para discos gidos. SCSI (pronunciado scasi o scosi), permite que hasta ocho dispositivos

éndose a él mismo como un ispositivo. Por lo que quedan siete o quince dispositivos más para conectar, pudiendo

in embargo, el rol del bus universal se trasladó a USB.

La interfaz SCSI (Small Computer System Interface – Interfaz para sistemas de computación pequeños) aparece como un sistema de interfarídiferentes se puedan comunicar con el bus de la computadora. La tarjeta SCSI es una interfaz mediante la cual, dispositivos con inteligencia propia se conectan al bus de la computadora. La tarjeta adaptadora SCSI se conoce con el nombre de adaptador anfitrión (host) o adaptador huésped y permite manejar paralelamente ocho o dieciséis dispositivos SCASI, incluydser todos discos rígidos o una mezcla otros dispositivos. S

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EEVVOOLLUUCCIIOONN DDEE LLAASS IINNTTEEFFAACCEESS

ATA ltra DMA/66 erial ATA I, II y III

Fast–ATA Fast-ATA-2 Ultra DMA/33 o UltraUS

DDIISSTTRRIIBBUUCCIIÓÓNN LLÓÓGGIICCAA DDEE DDIISSCCOOSS RRÍÍGGIIDDOOSS Una vez que el disco rígido está organizado físicamente, el sistema operativo será el ncargado de dividirlo lógicamente, es decir, adaptarlo a una estructura adecuada para

or lo tanto, la distribución lógica depende del S.O. al que se le encargue dicha tarea,

xisten varios sistemas de archivos, cada uno de ellos con ventajas y desventajas,

e archivos es muy importante, ya que afecta onsiderablemente al rendimiento de los discos rígidos, la integridad de los datos y el

En LINUX los sistemas de archivos se manejan muy diferentes a Windows.

eque el S.O. pueda organizar la información a almacenar de la manera más eficiente. Paunque suele ser muy similar. Eentre los cuales podemos mencionar: FAT16, FAT32, NTFS, LINUX, etc. La elección del sistema dcaprovechamiento del espacio.

FFOORRMMAATTOO YY OORRGGAANNIIZZAACCIIÓÓNN DDEE LLOOSS DDAATTOOSSos pasos para que todo disco rígido quede con el formato adecuado para que pueda

e BAJO NIVEL

º) FORMATO LÓGICO o de ALTO NIVEL

Lgrabarse información en él son: 1º) FORMATO FÍSICO o d 2º) PARTICIÓN LÓGICA 3

11ºº)) FFOORRMMAATTOO FFÍÍSSIICCOO Consiste en adecuar la película magnética de todos los platos del disco rígido para que quede convenientemente organizada de manera que sea posible grabarle información. Primero se divide cada plato en pistas concéntricas llamadas cilindros. Luego, cada

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o ZBR (grabado de bits por zona, resectorización de las istas más externas). El proceso del formato físico y sus parámetros viene definido por l fabricante del disco rígido.

pista se divide en sectores en forma radial. Suelen utilizarse varias técnicas: CHS (Cilindro – Cabeza – Sector) pe

22ºº)) PPAARRTTIICCIIÓÓNN LLÓÓGGIICCAA

anizar la formación que se almacenará. Este proceso se llama PARTICIÓN LÓGICA de disco y

des (C:, D:, E:, etc.), La división en varias unidades gicas permite que en un mismo disco rígido se instalen varios S.O., cada uno

) Modifica el cilindro 0, cabeza 0, sector 1 del disco rígido, que contiene toda la n de cada partición. Esta operación implica:

, sector 1 del disco rígido, que contiene toda la formación de cada partición. Dicho sector se lo denomina MBR (Master Boot Record

e arranque principal).

e asigna una unidad lógica a cada partición creada, cada una tendrá una letra correspondiente, comenzando con C:

Una vez que el disco está organizado físicamente, el S.O. deberá dividirlo lógicamente, es decir, adaptarlo a una estructura adecuada para que el S.O. pueda orgindepende del S.O. que lo realice, cada uno con su propio sistema de archivos. Lo primero que hace el S.O. es particionar (dividir) el disco en una o más unidades lógicas. Un disco puede tratarse como una sola unidad o una sola letra (C:) o bien puede particionarse en varias unidalóutilizando su propia unidad lógica. El proceso consiste en lo siguiente: ainformació Primero: Modifica el cilindro 0, cabeza 0in– Registro d Segundo: S

EELL MMBBRR CCOONNTTIIEENNEE::

t Record – Sector

• las particiones: si es primaria o

co comienza y en cuál termina y el S.A. utilizado, entre otros.

• Un código de identificación del disco de 4 bytes (disk signature).

Código ejecutable para el inicio del sistema que se ejecuta por orden del mecanismo de arranque del BIOS. Su función es ubicar el lugar de la partición activa en el disco y copiar en la memoria el PBR (Partition Boode arranque de la partición) que dependerá del S.O. y del S.A. (sistema de archivos) instalado en dicha partición, y finalmente ejecutarlo. La tabla de particiones (Partition Table) que ocupa unos 64 bytes y contiene toda la información acerca de cada una de extendida, si está activa para el primer caso, en qué parte del dis

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PPAARRTTIICCIIÓÓNN PPRRIIMMAARRIIAA,, EEXXTTEENNDDIIDDAA YY AACCTTIIVVAA:: Una PARTICIÓN PRIMARIA permite el alojamiento de un S.O. para que éste arranque desde la misma. Podemos tener varias particiones primarias para un mismo disco físico, cada una de ellas con su propio S.O. y con diferentes S.A. Sin embargo, una de ellas será la partición ACTIVA o partición del sistema desde la cual se carga el S.O., aunque podemos seleccionar cualquiera de las primarias como activa para la próxima vez que inicialicemos el equipo. Todo el espacio libre que dejan las particiones primarias se pude utilizar para definir una única partición extendida. A diferencia de las particiones primarias, a la extendida no se le asigna una letra de unidad lógica, pues en realidad vendría a ser un disco lógico, que a su vez se debe dividir en una o más unidades lógicas. El límite de particiones que se pueden definir para cada disco rígido es de cuatro (3 primarias y 1 extendida). Sin embargo, cada extendida puede tener N unidades lógicas. El particionado de disco y la definición de primaria, extendida y activa, se lleva a cabo con el mismo S.O. y depende de éste último con qué herramienta (aportada por el S.O.) se utilice. Una vez que definamos el tamaño de una partición o de una unidad lógica, no podremos modificarle el tamaño. La única forma de hacerlo es eliminarla y luego volverla a crear con el tamaño deseado, si bien existen utilitarios desarrollados por terceros que ofrecen dicha posibilidad. Al eliminar una partición o unidad lógica se perderán todos los datos almacenados en ella de forma automática y no hay forma de recuperarlos.

33ºº)) FFOORRMMAATTOO LLÓÓGGIICCOO OO DDEE AALLTTOO NNIIVVEELL:: Cuando se termina el particionado de un disco rígido, se procederá a darle el FORMATO LÓGICO por medio del S.O. a cada partición creada. El FORMATO LÓGICO depende del S.O. a instalar en la partición correspondiente, por lo tanto el proceso puede variar. A modo de ejemplo, para un S.O. cuyo S.A. es de tipo FAT el proceso será:

• Se crea el registro de arranque del S.O. si es la partición primaria en el primer sector de la unidad lógica.

• Se crean dos copias de la FAT vacías (para tener una de resguardo). • Se crea el directorio raíz, la base de la estructura en árbol de directorios y

archivos. • Se agrupan los sectores para crear los diferentes clusters, pero sin borrar los

datos almacenados en los mismos.

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Como se puede observar el formato lógico no borra los datos, pero sí borra ambas copias de FAT y las entradas del directorio raíz. Es posible recuperar una unidad lógica luego de formateada, pero se deben haber guardado las copias de la FAT en un sector específico del disco y deben estar actualizadas para que la recuperación tenga éxito.

CCLLUUSSTTEERR OO RRAACCIIMMOOSS Los clusters son las partes más pequeñas de un disco rígido lógico con las que se puede comunicar el S.O. Un clusters está compuesto por la agrupación de uno o más sectores, dependiendo el tamaño de los mismos del tamaño de la unidad lógica. Cuando se guarda un archivo en el disco, éste ocupará como mínimo un cluster, por más que el archivo ocupe menos del tamaño del cluster. Si el archivo supera el tamaño del cluster, pero no alcanza al de dos cluster, igualmente se le asignarán dos cluster.

FFAATT ((TTAABBLLAA DDEE UUBBIICCAACCIIÓÓNN DDEE AARRCCHHIIVVOOSS)) Representa una forma de organización de archivos, o bien, un S.A. propia de los entornos Windows y otros S.O. compatibles. Cada unidad lógica posee una FAT. Esta tabla se encarga de administrar los contenidos de todos los clusters de una unidad lógica. La FAT tiene una longitud fija, debido a que se crea durante el formato lógico. Las primeras versiones del D.O.S utilizaban una FAT de 12 bits, que era capaz de administrar 212 = 4096 clusters. Esta FAT se utiliza en los disquetes y en discos duros de hasta 15 MB solamente. A partir de la versión 5.0 del DOS, se utilizó una FAT de 16 bits, que es capaz de administrar 216 = 65536 clusters. Este es el máximo número de clusters que puede manejar la FAT, por lo tanto, se debe variar el tamaño de los clusters según el tamaño de la unidad lógica. El tamaño máximo de una unidad lógica que puede manejar el DOS 5.0 o mayor es 2 GB, utilizando una FAT de 16 bits y cluster de 32 KB, aunque el tamaño de los clusters puede generar un gran desperdicio del espacio si se utilizan muchos archivos de tamaño pequeño. Cuando se da formato lógico a una unidad, el S.O. se encarga de seleccionar el tamaño del cluster apropiado automáticamente. El OSR2 del W95 presentó la posibilidad de utilizar una FAT de 32 bits conocida como FAT32. De esos 32 bits, 4 son reservados, por lo tanto, este nuevo tipo de FAT es capaz de administrar 228 clusters, aunque el tamaño máximo de una unidad lógica es de 2 TB (2048GB). Como permite manejar mayor cantidad de clusters, el tamaño de los mismos es mucho menor que los que presenta la FAT16 con una partición del mismo tamaño.

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SSIISSTTEEMMAA DDEE AARRCCHHIIVVOOSS NNTTFFSS ((NNEEWW TTEECCHHNNOOLLOOGGYY FFIILLEE SSYYSSTTEEMM)) Aparece con la primer aversión de Windows NT para ofrecer las siguientes características que no tenían FAT16 (FAT32 no existía):

• Independencia del hard, por ejemplo: soportar discos con sectores de un tamaño diferente a 512 bytes.

• Confiabilidad, recuperabilidad, seguridad y rendimiento óptimo. • Superación de las limitaciones de FAT16 y HPFS, por ejemplo: los nombres de

archivos de 8 + 3 de FAT16, el límite en el tamaño de los medios de almacenamiento, etc.

• Posibilidad de expandirlo mediante funcionalidad agregada. NTFS trata a todos los archivos como objetos con atributos definidos por el sistema por el usuario.

• Agrega compresión de disco. Al igual que FATxx, NTFS utiliza un cluster como la mínima unidad de asignación, aunque el tamaño predeterminado de los mismos en las unidades con este S.A. aprovecha mucho mejor el espacio en disco que con FAT16. En una partición formateada con NTFS, después del PBS (Partition Boot Record – Sector de arranque de la partición), se ubica el MFT (Master File Table – Tabla maestra de archivos) que contiene la información acerca de todos los archivos y directorios en el volumen NTFS. Luego de ésta se encuentran una serie de archivos del sistema adicionales y finalmente el resto de los archivos y directorios. VOLUMEN: en NTFS se conoce con el nombre de volumen a una unidad lógica. También existen los conjuntos de volúmenes. TODO en un ARCHIVO: todo lo que se encuentra dentro de un volumen es un archivo y toda propiedad de éste es un atributo (los clusters asignados, la MFT y cualquier otra información del S.A. es un archivo).

CCOONNFFIIGGUURRAACCIIÓÓNN DDEE DDIISSCCOOSS RRÍÍGGIIDDOOSS En la carcasa de los discos rígidos los fabricantes suelen incluir etiquetas en las cuales figuran una tabla con todas las combinaciones válidas para los jumpers, entre las que se encuentran las siguientes: MASTER (Principal) o único Disco: éste es el único dispositivo que se encuentra conectado al canal IDE, suelen utilizarse jumpers con las etiquetas “MS”, “DS” o “CD” para esta opción. SLAVE (Esclavo): si ya existe otro dispositivo conectado al mismo IDE, el nuevo se comportará como esclavo del primero. En algunos casos se indica retirando los jumpers indicadores que el disco es Master y en otros existen configuraciones

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específicas. Al otro dispositivo hay que indicarles que dejará de tener el canal en forma exclusiva configurando como Master, Slave Present . Master, Slave Present: es la configuración a utilizar para el dispositivo que antes de la instalación era Master. Así se entera que va a compartir el canal con otro y si bien seguirá siendo Master, tendrá un esclavo que coordinará con él el uso del cable. RESUMIENDO: Cuando tengamos 2 dispositivos en un mismo canal, siempre uno debe ser Master, Slave Present y el otro como Slave. Si poseen cualquier otra combinación de las opciones analizadas anteriormente, nada funcionará. Cuando tenemos un solo dispositivo en un canal, deberá ser Master. El disco rígido desde el cual se inicia el S.O. debe estar como Master o Master, Slave Present en el primer canal IDE, dependiendo si tiene o no otro disco conectado en su canal.

EELL DDIILLEEMMAA DDEE LLAASS LLEETTRRAASS DDEE LLAASS UUNNIIDDAADDEESS:: Al definir o modificar las particiones de un disco el S.O. vuelve a asignar las letras de las unidades lógicas a partir de C: con la siguiente fórmula: Las particiones primarias de c/uno de los discos en igual orden de aparición de los mismos y con la siguiente secuencia (4 discos): Master Canal1, Slave Canal1, y luego los del Canal2 en ese mismo orden.

DDIISSCCOOSS RREEDDUUNNDDAANNTTEESS ((RRAAIIDD)) RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks – Arreglo redundante de discos de bajo costo ó Redundant Array of Independent Disks – Arreglo redundante de discos Independientes): Consiste en una serie de sistemas para organizar varios discos como si de uno solo se tratara pero haciendo que trabajen en paralelo para aumentar la velocidad de acceso o la seguridad frente a fallos del hardware o ambas cosas. Raid es una forma de obtener discos duros más grandes, más rápidos, más seguros y más baratos aprovechando la potencia de la CPU para tareas que necesitarían circuitos especializados y caros.

¿¿QQUUEE EESS RRAAIIDD?? RAID es una forma de almacenar los mismos datos en distintos lugares (por tanto de modo redundante) en múltiples discos duros. Al colocar los datos en discos múltiples, las operaciones E/S pueden superponerse de un modo equilibrado, mejorando el

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rendimiento del sistema. Dado que los discos múltiples incrementan el tiempo medio entre errores (MTBF), el almacenamiento redundante de datos incrementa la tolerancia a fallos. El esquema RAID consta de siete niveles (algunas compañías definen más), de cero a seis. Estos niveles no implican una relación jerárquica pero designan distintas arquitecturas de diseño que comparten tres características:

1) RAID es un conjunto de unidades de disco físico vistas por el S.O. como una sola unidad.

2) Los datos están distribuidos a través de las unidades físicas del vector. 3) La capacidad del disco redundante se utiliza para almacenar información de

paridad, que garantiza la recuperabilidad de datos en caso de fallo del disco. La estrategia RAID reemplaza unidades de disco de gran capacidad por múltiples discos de menor capacidad y distribuye los datos de tal manera que permite accesos simultáneos a datos desde múltiples discos y de esa manera mejora el rendimiento de las E/S e incrementa la capacidad.

NNIIVVEELLEESS DDEE RRAAIIDD

NNIIVVEELL RRAAIIDD 00 • Utiliza una técnica llamada agrupación de datos. Varios discos duros se

combinan para crear un volumen de grandes dimensiones. • RAID 0 puede leer y escribir más rápido que una configuración no RAID, ya que

divide los datos y accede a todos los discos de forma simultánea. • RAID 0 no proporciona redundancia de datos. • RAID 0 requiere al menos dos unidades de disco duro.

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NNIIVVEELL RRAAIIDD 11 Duplica el contenido de una unidad de disco en otra unidad del mismo tamaño. La duplicación proporciona una integridad de datos óptima y acceso inmediato a los datos en caso de que una unidad presente errores. Sólo se puede utilizar con dos unidades de disco duro. Ventajas: mayor rendimiento en las lecturas de datos respecto de las lecturas convencionales, podemos recuperar todos los datos en caso de error en unos de los discos ya que si un disco suspende la operación el otro continua disponible. Inconvenientes: bastante caro ya que necesitamos el doble de espacio que el necesario y lentitud en la escritura de datos ya que la hemos de escribir en dos localizaciones.

NNIIVVEELL RRAAIIDD 22 –– EECCCC ((CCÓÓDDIIGGOO DDEE CCOORRRREECCCCIIÓÓNN DDEE EERRRROORREESS)) Es el primer nivel de Raid que usa código de correcciones de error. Sistema de 9 discos. Ventajas: se emplea para mejorar la demanda y también la velocidad de transferencia, podemos recuperar los datos gracias a los discos de código de error. Inconvenientes: solución cara ya que requeriremos muchos discos para guardar los códigos de error y el tiempo de escritura de datos bastante lento, incluso aunque los datos se separen en los diferentes discos.

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NNIIVVEELL RRAAIIDD 33 Sistemas de disco en paralelo con disco de paridad para corrección de errores. Conocido también como Striping con paridad delicada. Utiliza también un disco de protección de información separado para almacenar información de control codificada con lo que se logra una forma más eficaz de proporcionar redundancia de datos. Ventajas: alto rendimiento para aplicaciones de velocidad de transferencia alta y gracias al disco de paridad podemos recuperar datos. Inconvenientes: si perdemos el disco de paridad perdemos toda la información redundante que teníamos y el tipo de escritura de datos es bastante lento.

NNIIVVEELL RRAAIIDD 44 ((IIDDAA)) Cada disco graba un bloque de datos distinto, y un disco adicional graba un código de corrección de errores. Si falla un disco, su información se puede recomponer; solo perdemos la capacidad de un disco, pero éste está muy saturado. El nivel 4 de RAID tiene división a nivel de bloques y el acceso al arreglo de discos es paralelo, pero no simultaneo. La operación de escritura se realiza en forma secuencial y la lectura en paralelo. Ventajas: buen rendimiento en las escrituras de datos y tiene integridad de datos Inconvenientes: si perdemos el disco de paridad , perdemos toda la información redundante que teníamos y tiene menos rendimiento en las lecturas de datos.

NNIIVVEELL RRAAIIDD 55 Proporciona el mejor equilibrio entre redundancia de datos, rendimiento y capacidad de disco. Al igual que RAID 0, RAID 5 distribuye todos los discos disponibles en un volumen de grandes dimensiones; sin embargo, el espacio equivalente a las unidades de disco duro se utilizará para almacenar datos de paridad. Los datos de paridad se distribuyen entre todos los discos. Si una unidad falla, se regenerarán los datos utilizando los datos de paridad. RAID 5 requiere al menos 3

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unidades de disco duro. La capacidad total de RAID es la suma de todos los discos duros, menos el espacio de una unidad.

NNIIVVEELL RRAAIIDD 66 Este tipo es similar al RAID-5, pero incluye un segundo esquema de paridad distribuido por los distintos discos y por tanto ofrece tolerancia extremadamente alta a los fallos y las caídas de disco. Hay pocos ejemplos comerciales en la actualidad.

NNIIVVEELL RRAAIIDD 77 Este tipo incluye un sistema operativo incrustado de tiempo real como controlador, haciendo las operaciones de caché a través de un bus de alta velocidad y otras características de un ordenador sencillo.

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UUNNIIDDAADDEESS ÓÓPPTTIICCAASS:: CCDD,, DDVVDD,, HHDD--DDVVDD YY

BBLLUU--RRAAYY DDIISSCC Uno de los dispositivos de almacenamiento que utiliza la tecnología óptica es el CD-ROM, el cual fue el primero de una serie de avances que recorreremos y compararemos a continuación: CD, DVD, HD-DVD y Blu-Ray Disc.

Vamos a comenzar con el pionero, el CD-ROM, el cual está compuesto por un disco muy fino de policarbonato en el cual fue aplicado un molde que produce pocitos de longitud variada a lo largo de una única pista en forma de espiral, la cual recorre todo el disco desde el centro del mismo hacia la periferia. Éste está recubierto por un material reflectante (aluminio en la mayoría de los casos) y finalmente por una laca protectora para resguardarlo del polvo, la suciedad, las rayaduras y otros factores externos que puedan dañarlo.

Como los datos se encuentran grabados en la superficie del disco de policarbonato y se determinan por pozos y las zonas planas que luego se transformarán mediante la unidad lectora en los bits correspondientes, éstos solamente podrán ser leídos y no modificarse.

Es por eso que se lo llama CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory – Disco Compacto-Memoria de sólo lectura). Todos los medios que lo sucedieron utilizaron la misma nomenclatura: DVD-ROM, HD-DVD-ROM, por ejemplo.

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Medio Diámetro Lados Capas de datos Capacidad

CD 12 cm (4,7”) 1 1 650 MB (63 minutos) CD 12 cm (4,7”) 1 1 780 MB (74 minutos) CD 12 cm (4,7”) 1 1 840 MB (80 minutos) DVD 12 cm (4,7”) 1 1 4,7 GB

DVD 12 cm (4,7”) 1 2 8,54 GB (4,7 GB + 3,84 GB)

DVD 12 cm (4,7”) 2 1 9,4 GB (2 x 4,7 GB)

DVD 12 cm (4,7”) 2 2 17,08 GB (2 x 8,54 GB)

HD-DVD 12 cm (4,7”) 1 1 15 GB HD-DVD 12 cm (4,7”) 1 2 30 GB Blu Ray Disc 12 cm (4,7”) 1 1 25 GB Blu Ray Disc 12 cm (4,7”) 1 2 50 GB

FFUUNNCCIIOONNAAMMIIEENNTTOO DDEE LLAASS UUNNIIDDAADDEESS ÓÓPPTTIICCAASS Para comprender el funcionamiento de las unidades ópticas, vamos a comenzar con el CD-ROM, el cual tiene un funcionamiento similar al de un reproductor de CD de audio convencional. El CD gira a una velocidad lineal constante (CLV – Constant Linear Velocity), es decir, que el motor que hace girar al disco varía su velocidad de rotación: la reduce cuando el láser se dirige a las zonas más cercanas a la periferia y la aumenta cuando éste va a las zonas más cercanas al centro del disco.

Mediante un complejo sistema óptico, el láser se dirige al CD mientras gira y el material reflectante devolverá el rayo láser de diferentes maneras dependiendo si se encontró con una zona plana o con un pocito. El rayo láser reflejado del disco alcanza a unos

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o ). A su vez, estos bits ingresan al circuito de comprobación y corrección de errores.

s por eso que se utilizan métodos de orrección de errores muchísimo más complejos.

macenan datos. or ejemplo, CDs de audio, DVDs con video, HD-DVDs con video, etc.

s horas de video y sonido a pantalla ompleta de excelente calidad en un solo disco.

, pero nunca llegó a serlo para el ideo como se había prometido en primera instancia.

fotodiodos (elementos fotodetectores) que transforman la luz recibida en los bits correspondientes. Si era un pozo, será un cero (0) y si era una zona plana será un un(1

Los circuitos de comprobación y corrección de errores constituyen la mayor diferencia entre un reproductor de CD de audio convencional y un reproductor de CD-ROM, además de otras características especiales como el aumento de la velocidad y el buffer. Debido a la manera como se crea un CD, explicada anteriormente, pueden surgir imperfecciones en el proceso de creación y por más pequeñas que sean causan grandes errores debido a la alta densidad de datos que condensan los medios ópticos. En un CD de audio, el error de un bit cada varios miles de millones de bits no es muy significativo, pero en un CD-ROM, en donde se almacenan programas, un solo bit perdido significa que el programa no funcionará. Ec Las unidades de CD-ROM, DVD-ROM y HD-DVD-ROM son compatibles con sus predecesores. Es decir, una unidad de DVD-ROM puede leer un CD-ROM y una HD-DVD-ROM lee sin problemas tanto DVD-ROM como CD-ROM. Por otro lado, también leen a sus respectivos formatos de audio o video, además de los que alP Al poco tiempo que el CD-ROM se transformó en el medio de distribución de software preferido por los fabricantes, la capacidad de este medio comenzó a ser insuficiente y enseguida aparecieron aplicaciones y juegos que se distribuían en varios CD-ROM, lo cual dejó en evidencia que empezaba a ser necesario un reemplazo a largo plazo del CD-ROM. Además, nunca se llegó a ofrecer doc El CD de audio ya tiene más de 20 años y durante ese tiempo se ha establecido como un estándar indiscutible para el audio y la computaciónv

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no se lo identificara sólo como un uevo medio de almacenamiento para video digital.

uier tipo de información digital, la cual uede ser aprovechada por las computadoras.

istancia entre las pistas también es un 50% más corta que la utilizada por este último.

Es así, hacia fines de 1995, diez compañías unieron sus esfuerzos (entre ellas Sony y Philips), para crear un estándar unificado para un nuevo formato de discos compactos que se llamó DVD (Digital Video Disk – Disco de video digital) también conocido como Digital Versatile Disk – Disco versátil digital) para quen La idea del DVD era ofrecer un medio de almacenamiento óptico con idénticas características físicas que el CD pero con mayor capacidad y con la posibilidad de ofrecer una película completa de video digital en un solo disco compacto con excelente calidad de audio y video. Sin embargo, el DVD no se limita a almacenar películas, sino, al igual que el CD-ROM puede guardar cualqp El DVD de menor capacidad ofrece 4,7 GB, aproximadamente 7 veces más que la brindada por un CD convencional de 640 MB. Los pocitos del DVD ocupan la mitad del espacio que los de un CD y la d

Las unidades lectoras de CD utilizan un rayo láser infrarrojo con una longitud de onda de 780 nm (nanómetros – 1 nm = 10-9 metros) que resulta imperceptible para el ojo humano, en cambio las unidades DVD usan uno que emite una luz roja visible con una longitud de onda que está entre los 635 y 650 nm. Al ser menor, facilita la lectura de los pocitos más pequeños y más juntos. A su vez, se refinó el láser con lentes de mayor

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ección de errores utilizado por n DVD es diez veces más robusto que el del CD-ROM.

das principalmente en la distribución física de

apertura numérica (NA – Numerical Aperture) para obtener un rayo de luz más fino y de esta forma lograr un foco más preciso. El sistema de corru Si bien el DVD ya se encuentra muy masificado, tanto para video como para su suso para la distribución de software y sistemas de información, aparecen dos nuevos medios ópticos que se disputan la batalla por la sucesión: el HD-DVD y el Blu Ray Disc. Ambos utilizan un rayo láser azul-violeta con una longitud de onda de 405 nm. Sus características y sus diferencias están dalas pistas y de los pozos que se forman.

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DDOOBBLLEE CCAAPPAA YY DDOOBBLLEE LLAADDOO El DVD se presentó, en principio, en cuatro capacidades diferentes en las cuales utiliza varias capas de datos de distintas características. En algunas de ellas, el DVD se lee de los dos lados y en otras se utilizan dos capas de datos (dual layer), una de ellas semitransparente encima de otra opaca y mediante un láser de foco dual se leen ambas capas de datos duplicando la cantidad de información que se puede almacenar en el mismo espacio. Más tarde aparecieron DVD con un diámetro de 8 cm, en vez de 12 cm originales, por lo cual se agregan cuatro nuevas capacidades. Las dos últimas dividen su capacidad en los dos lados, por lo tanto, si no tenemos una unidad DVD capaz de leer ambos habrá que retirar el DVD e insertarlo del otro lado para que la unidad lo pueda leer, lo cual puede resultar algo incómodo. Sin embargo, los GB de diferencia bien lo valen. Los HD-DVD y los Blu Ray Disc también utilizan dos capas de datos para ofrecer mayores capacidades.

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VVEELLOOCCIIDDAADD La velocidad de transferencia de datos básica que tiene cada uno de los medios ópticos se muestra a continuación y se la conoce como velocidad 1x.

Características CD DVD HD-DVD Blu Ray

Diámetro del disco 12 cm 12 cm 12 cm 12 cm

Espesor del disco 1,2 mm 1,2 mm (2x0,6

mm) 1,2 mm (2x0,6

mm) 0,1 mm

(2x0,075 mm)

Longitud de onda del láser

780 nm (infrarrojo)

635..650 nm (Rojo)

405 nm (Azul-Violeta)

405 nm (Azul-Violeta)

Distancia entre pistas (Track pitch)

1,6 µm 0,74 µm 0,40 µm 0,32 µm

Longitud del pozo más corto 0,83 µm 0,4 µm 0,204 µm 0,138 µm

Capas de datos 1 1…2 1…2 1…2

Velocidad de transferencia de datos mínima (1x)

153,6 KBps 1.108 KBps (más de 1

MBps) 4,56 MBps 4,5 MBps

Formatos ROM, R, RW ROM, ±R,

±RW, RAM, ±R DL, ±R DL

ROM, R, R DL, RW, RW DL y

RAM ROM, R, RE

Ésta velocidad de transferencia corresponde al flujo de datos máximo que éste transferirá a la interfaz. Dicha velocidad de transferencia es demasiado baja comparada con la de los discos rígidos modernos, por lo cual, se fue mejorando para cada uno de los medio ópticos con el tiempo. Para ello, se aumentó la velocidad de rotación del motor que hace girar el medio óptico y se mejoraron los sistemas de lectura óptica para que ofrecieran una mayor precisión y sensibilidad, y así leer los datos a mayores velocidades. La velocidad de dichas unidades mejoradas se representa como una comparación con respecto a la velocidad básica (1x), es decir, que se conocen como unidades de velocidad 2x, 3x, 12x, 24x. donde, la tasa de transferencia de datos máxima estará dada por la velocidad básica del medio óptico multiplicada por el factor de aumento de velocidad.

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TTIIEEMMPPOO DDEE AACCCCEESSOO El tiempo de acceso de las unidades ópticas es mucho mayor que el de los discos rígidos, por lo tanto, el acceso a los datos en este último es mucho más rápido que en un medio óptico. Esto se debe a que el disco rígido está dividido en sectores, pistas y superficies, en tanto la velocidad de rotación de los platos es constante , y por ello, para acceder a una pista, sector y superficie determinada los cabezales se deben mover hacia el lugar indicado y esto no representa ninguna dificultad. En cambio, en un medio óptico, la información se encuentra en una única pista en forma de espiral y la velocidad de rotación del mismo disminuye hacia el centro del disco, por lo tanto, es más lento el proceso para buscar el lugar en dónde se encuentra la información que se desea. Para mejorar los tiempos de acceso de las unidades y obtener un mejor rendimiento en las aplicaciones que requieren la búsqueda de datos aleatorias, como las bases de datos, diccionarios y enciclopedias, es conveniente dedicar una cantidad de memoria en una caché por software, especialmente optimizada para acelerar los accesos a la información en los medios ópticos. Os sistemas operativos modernos incorporan administradores de memoria caché interconstruidos en su arquitectura, por lo cual ofrecen mejoras notables en el rendimiento.

EELL BBUUFFFFEERR YY LLAA UUTTIILLIIZZAACCIIÓÓNN DDEELL PPRROOCCEESSAADDOORR Al igual que los discos rígidos, las unidades ópticas incorporan un apequeña cantidad de memoria RAM para utilizarla como un buffer de lectura y obtener una velocidad de transferencia de datos más elevada. El funcionamiento del buffer es similar al explicado para los discos rígidos: se van almacenando es esta memoria los datos que se leen del medio óptico y una vez transferidos los datos al buffer, éste enviará los mismos al procesador en forma de bloques. Si no existiera este buffer, el procesador quedaría ocupado esperando una lenta transferencia de datos continua producida por la lectura directa desde el medio óptico.

GGRRAABBAADDOORRAASS YY RREEGGRRAABBAADDOORRAASS Las grabadoras o lectograbadoras de los diferentes medio ópticos (CD, DVD, HD-DVD y Blu Ray) son unidades que pueden, además de leer, grabar datos en medios ópticos de diferentes formas. Estas unidades poseen un rayo láser muy potente que permite la creación de pocitos en la superficie grabable de los medios ópticos. Las grabadoras permiten grabar la información pero no la pueden modificar una vez que fue grabada, transformándose entonces un medio óptico grabable con el sufijo ROM (como DVD ROM o CD ROM). Las mejores grabadoras permiten tres métodos de grabación: monosesión, multisesión y multisesión incremental.

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Hoy en día, es conveniente adquirir una unidad grabadora que permita trabajar con los medios ópticos regrabables (RW o RAM, según el medio), permitiendo de esta manera poder volver a utilizar todo el espacio de almacenamiento del medio. Éste representa una seria competencia a otros medios de almacenamiento que nunca alcanzaron demasiada popularidad por sus altos costos. Actualmente, una unidad capaz de trabajar con medios ópticos regrabables no es muy costosa y los medios tampoco y al permitir grabar un volumen considerable de datos se han transformado en las unidades de almacenamiento intercambiables de mayor difusión.

Al igual que las unidades lectoras de medios ópticos, las grabadoras y regrabadoras pueden funcionar a diferentes velocidades. La elección de la velocidad dependerá del

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uso que se le dará y de la inversión que se desee realizar. El medio óptico virgen que se utilice deberá ser compatible con la velocidad de trabajo de la grabadora y la regrabadora. Las grabadoras y regrabadoras también funcionan como las lectoras, por lo que al adquirir una, no necesitamos mantener obligatoriamente una unidad lectora del medio óptico aparte. Normalmente, la velocidad de lectura que ofrecen es muy superior a la de grabación, por ejemplo, pueden lee a 32x pero graban a un máximo de 16x.

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ue contiene.

Las unidades de memoria USB, también conocidas como Pen Drive (unidad tipo lapicera), USB Keys (llaves USB) o, simplemente memorias USB, constituyen el medio de almacenamiento intercambiable de mayor crecimiento en los últimos años. Se trata de una memoria del tipo flash RAM, compuesta por unos chips RAM capaces de retener la información almacenada sin necesidad de ser alimentados con energía eléctrica, con una conexión al bus USB, listas para enchufarse rápidamente. Resultan muy prácticas para trasladar información por su pequeño tamaño. Sus capacidades van desde los 64 MB hasta decenas de GB y cada vez salen nuevos modelos con mayores capacidades.

Su gran ventaja es que son Pug&Play, por lo cual, se enchufan en el bus USB y los sistemas operativos modernos detectan su presencia y automáticamente se puede acceder a los archivos q A la hora de adquirir una, además de tener en cuenta la capacidad, es importante considerar el tiempo de acceso, el cual difiere en los distintos modelos y es el parámetro más importante a tener en cuenta para el rendimiento. Además, es conveniente utilizar unidades que estén preparadas para sacar provecho de USB 2.0.

La mayoría de las motherboard modernas permiten especificarle al BIOS que arranque el sistema operativo desde una unidad de memoria USB, por lo cual, ya existen muchos equipos que aprovechan esta característica e incluyen todo lo necesario para trabajar en una unidad con decenas de GB de espacio de almacenamiento.

TTAARRJJEETTAASS DDEE MMEEMMOORRIIAA FFLLAASSHH RRAAMM Las tarjetas de memoria (memory cards) no son dispositivos de almacenamiento propios de la PC, pues se utilizan en teléfonos celulares, palmtops, notebooks, PC portátiles y cámaras digitales, entre otras, y vienen en tamaños de cientos de MB hasta decenas de GB.

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UNIDAD VIII – Sistemas de Almacenamiento - Página Nº: 33

Escuela Superior Nº 49 “Cap. Gral. J. J. de Urquiza” Carrera Analista de Sistemas de Computación

Se trata de tarjetas con memorias Flash-RAM con pequeñas dimensiones que no suelen superar los 4 cm2 de superficie. Están compuestas por unos chips RAM capaces de retener la información almacenada sin necesidad de ser alimentados con energía eléctrica, pero, a diferencia de las unidades de memoria USB, no tienen una conexión con un puerto o bus de E/S estándar de la PC.

Por lo tanto, se necesita utilizar un lector de tarjetas de memoria, un dispositivo con ranuras preparadas para alojar a estas tarjetas y traducir esta información a un bus de E/S de la PC. Generalmente, estos lectores se conectan al bus USB 2.0.