SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DISCOS DUROS

SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO
DISCOS DUROS
-
DISCOS DUROS
1. Basados en un plato giratorio
revestido con una superficie
magnética
g
2 U
2.
Utilizan
l
una cabeza
b
móvil
ó l de
d
lectura/escritura para acceder
al disco
DISCOS DUROS
1. Memoria Secundaria del
ordenador
2. Son un tipo de disco
magnético
é
3. Almacenamiento no volátil
Diferencias con la memoria
primaria ((RAM,, DRAM,, …))
p
1. Al ser magnéticos, los discos son no
volátiles
á
2. Poseen mayor capacidad de
almacenamiento
l
3. Son más lentos: el uso de componentes
mecánicos
á
para lla llectura /escritura
/
conlleva un tiempo de acceso superior
4 Tienen
4.
T
un precio inferior
f
COMPONENTES BÁSICOS
1. Platos
2. Cabezales
3. Eje
4. Actuador
Platos
1. Elaborados de cerámica, aluminio o compuestos de
vidrio finamente pulidos y posteriormente revestidos
por ambos lados con una capa de una aleación
metálica.
2. Están unidos a un eje y a un motor, que es el que los
hace ggirar a una velocidad constante (rpm,
(p ,
revoluciones por minuto).
3. Cada uno consta de dos caras que se usan para el
almacenamiento de los datos.
Cabezas
1. Encargadas de leer y escribir los datos.
2. Una cabeza a cada lado del disco ó Discos de alto
rendimiento (2 o más cabezas sobre cada superficie )
3. Nunca llegan a tocar la superficie del disco mientras éste
gira, flotan sobre una capa de aire extremadamente
delgada.
4. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se
acciona según el campo magnético que detecte sobre el
soporte magnético, produciendo una pequeña corriente
que es a su vez detectada y amplificada por la electrónica
de la unidad de disco.
Eje
Es el soporte sobre el que
están montados los discos.
Cuando los discos ggiren,, lo
harán alrededor de él.
Actuador
Motor que mueve la estructura que contiene las
cabezas entre el centro y el borde externo del
disco. Para mover las cabezas sobre el disco, el
actuador utiliza la fuerza de un electro-magneto
empujado contra magnetos fijos, como todas las
cabezas están unidas a un mismo rotor, éstas se
mueven al unísono.
unísono
FORMATO DE DISCO
Siempre se aplican 2 tipos de formato al
disco:
Formato físico Æ realizado por el
fabricante
Formato lógico
Formato físico
Divide los platos del disco duro en unos
elementos físicos básicos:
1. Pistas
2. Sectores
3. Cilindros
4 Clústers
4.
Pistas
1. Cada uno de los círculos concéntricos en los que
se divide
di id un plato.
l t C
Cada
d pista
i t queda
d identificada
id tifi d
por un número: pista cero la que se encuentra en
el borde exterior.
2. La cabeza se mueve desde la pista cero hasta la
más interna.
Sector
1. Cada una de las divisiones de una pista
2. Unidad mínima de almacenamiento de un archivo
en un disco.
3. La mayor parte de los discos utilizan sectores de
512 bytes,
y , aunque
q en algunos
g
se permite
p
especificar el tamaño de los sectores.
4. Cada pista se divide en un número variable de
sectores, cuanto mayor sea la pista, mayor será el
número de sectores.
sectores
5. Numeración utilizada en las ppistas: el pprimer
sector será el número 1.
Cilindro
1. Conjunto de pistas situadas a la misma
distancia del eje
j central en ambos lados de
cada plato.
2 P
2.
Para visualizarlo
i li l - imaginar
i
i
cada
d una de
d estas
pistas conectadas verticalmente, de esta
forma obtendrá el dibujo de un cilindro.
cilindro
Clúster
1. Unidad mínima de almacenamiento de un
archivo en un disco, y está formada ppor uno o
varios sectores contiguos del mismo.
2 El espacio
2.
i reall ocupado
d por un archivo
hi en un
disco siempre será múltiplo del tamaño del
clúster.
clúster
3. Cada clúster puede almacenar datos de un solo
archivo, sin embargo, un archivo puede ocupar
varios clúster (no necesariamente contiguos).
4. Muy importante escoger el tamaño adecuado
del clúster, una mala elección implicará el
desaprovechamiento del espacio del disco.
F
Formato
t Lógico
Ló i
- Sistema
S
de archivos en función
f
ó del SO
- Particiones
1. Windows: FAT, FAT16, FAT32, NTFS,
EFS
2 Linux: ext2,
2.
ext2 ext3
ext3, ext4
ext4, JFS
JFS, ReiserFS,
ReiserFS
XFS
3 Mac:
3.
M HFS,
HFS HFS+
HFS
4. Solaris: UFS, ZFS
FUNCIONAMIENTO
¿Como se lee/escribe un dato en el disco?
Primera
P
i
Etapa
Et p - Búsqueda
Bú
d
Se posiciona el brazo sobre la pista adecuada
Segunda Etapa - Posicionamiento
El sector deseado se coloca bajo la cabeza de
lectura/escritura
Tercera Etapa – Lectura/Escritura
Se lee/escribe, se realiza la transferencia entre la
memoria y el disco
CARACTERÍSTICAS
PRINCIPALES
Existen 2 tipos de propiedades que determinan
la calidad de un disco duro:
1. Propiedades estáticas
2. Propiedades dinámicas
Propiedades Estáticas
Principales
P
i i l propiedades
i d d estáticas
táti
d
de un di
disco
duro son:
1. Capacidad
2. Densidad
3. Fiabilidad
4. Coste
Capacidad
La capacidad
p
de almacenamiento hace referencia a la cantidad de
datos que se pueden llegar a almacenar en el disco. Cuanta mayor
capacidad, mayor será el número de datos que se pueden grabar.
Densidad
La densidad de almacenamiento es el número de bits que se pueden
llegar a almacenar por pulgada cuadrada (bits/unidad de superficie).
Fiabilidad
Coste
Para poder calibrar la fiabilidad de un disco duro,
duro
se deben tener en cuenta aspectos como:
tiempo medio entre fallos, seguridad ante fallos,
fiabilidad de los componentes físicos del disco,
disco
etc.
El coste de
d los
l
di
discos
d
duros
h
ha
disminuido a lo largo de los años, tal
y como se puede apreciar en la
gráfica,
ráfica se ha pasado
asad de los
l s más de
100$ que costaba en 1980 un MB a
los casi 0.001$ que valía en 2004.
Esto ha podido ocurrir gracias a la
elevada oferta de estos productos,
así como a los avances en la
tecnología en este campo: aumento
de la densidad, etc.
Propiedades Dinámicas
Las principales propiedades dinámicas
á
de un
disco son:
1. Latencia rotacional
2. Tiempo de acceso
3. Tiempo de transferencia
4. Tiempo del controlador
Tiempo de búsqueda: es el tiempo que tarda el disco en desplazar
el brazo desde la posición actual hasta la pista deseada.
deseada
Latencia rotacional: una vez en la pista correcta,
correcta es el tiempo
que tarda en posicionarse el sector deseado bajo la cabeza de
lectura/escritura.
Tiempo de acceso: es el tiempo que tarda el disco en
posicionar el cabezal sobre el sector deseado, es decir, es la
suma de los tiempos anteriores: tiempo de búsqueda y latencia
rotacional.
rotacional
Tiempo de transferencia: es el tiempo que tarda en
transferir un bloque de bits, normalmente un sector.
Tiempo d
Ti
dell controlador:
t l d
es ell gasto que ell controlador
l d
impone al realizar un acceso de entrada/salida.
TIPOS
En función del tipo
p de interfaz de conexión
los discos duros se pueden clasificar como:
1. ATA/IDE/ATAPI
2. SATA
3. SCASI
ATA / IDE / ATAPI
ATA (Advanced Technology Attachment):
interfaz estándar
permite
it conectar
t all ordenador
d d distintos
di ti t
periféricos de almacenamiento
ATA / IDE / ATAPI
ATA
ATAPI ((Advanced
Technology
Attachment Packet
Interface)
más conocido como IDE o IDE
Mejorado (EIDE o E-IDE)
permite conectar
otros periféricos de
almacenamiento
como unidades de
CD-ROM, de DVDROM etc
ROM,
etc.
ATA / IDE / ATAPI
Diversas versiones del estándar ATA. - Características
SATA
Estándar Serial ATA
(SATA o S-ATA)
bus estándar que
permite conectar
dispositivos de alta
velocidad a equipos
Compensa las limitaciones del otro estándar (ATA)
que utiliza un modo de transmisión paralelo
SATA
Mejora con
respecto a
ATA/IDE
Mientras se accede a
un dispositivo,
dispositivo el otro
dispositivo del mismo
conector IDE no se
puede usar
SATA puede usar 2
dispositivos por canal
Basado en una
Basad
na comunicación
c m nicación en serie
serie. Se
utiliza una ruta de datos para transmitir los
datos y otra ruta para transmitir las
confirmaciones de recepción.
SCASI
SCSI (Small Computers System
Interface - Sistema de Interfaz
para Pequeñas Computadoras)
Interfaz estándar para la transferencia
de datos entre distintos dispositivos
p
del
bus del ordenador
SCASI
7 disp. (bus 8 bits)
Máximo número de
dispositivos a conectar
15 disp.
disp (bus 16 bits)
Bus multi-maestro que puede
conectar diferentes periféricos, tanto
internos (discos duros, …) como
externos (impresoras, escáner, …)
Todos los periféricos conectados al bus se
comunican entre sí y con el pc a través de
una tarjeta de expansión especial,
comúnmente conocida como adaptador
Host o tarjeta controladora SCASI
SCASI
+p
profesional
> rendimiento
A partir
i
del 2003
- Se
S suele
l usar en equipos
i
de altas prestaciones.
- Llega a proporcionar
velocidades de
transferencia de hasta 640
MB/s.
- Surge SAS o Serial Attached SCSI
(Interfaz de transferencia de datos en
serie, sucesora del SCSI paralelo, aunque
g utilizando comandos SCSI
aún así sigue
para interaccionar con los dispositivos
SAS)
- Aumenta
A
t la
l velocidad
l id d y permite
i la
l
conexión y desconexión en caliente
SCASI
Cuadro resumen estándares SCSI:
HISTORIA Y AVANCES
EN LA TECNOLOGÍA
IBM 305
RAMAC
1. Primer ordenador comercial que utilizó disco
duro de cabeza móvil, o unidad de disco
magnético, como almacenamiento secundario
2. Pesaba una tonelada
3. Surgió por la necesidad de sustituir el fichero
de tarjetas perforadas utilizado por la mayoría
de las oficinas de la época
4. El sistema de disco utilizado, IBM 350, era
capaz de almacenar hasta 5 mega caracteres
d 7 bits
de
bit en 50 platos
l t de
d 24 pulgadas
l d cada
d
uno
Evolución de los discos duros
Gran avance
del IBM 350
Tiempo requerido para acceder a un
dato no depende de la ubicación física
del mismo. Dos brazos independientes se
d l b verticalmente
desplazaban
ti l
t para
seleccionar un disco y horizontalmente
para seleccionar una pista de grabación,
todo por control de servomecanismos
En las cintas, para encontrar una
información dada, era necesario enrollar
y desenrollar
desenr llar los
l s carretes hasta
encontrar el dato buscado, en estos
discos,
Evolución de los discos duros
Descubrimientos de Albert
Fert y Peter Grunberg
(magneto-resistencia
gigante)
En la década de los 90
Crecimiento capacidad
de los discos duros:
hasta un 60% anual.
Permitió construir
cabezales de lectura y
grabación más sensitivos, y
compactar más los bits en
la superficie del disco duro,
(aumentó la densidad del
di )
disco)
Evolución de los discos duros
Nueva generación de discos duros utiliza
tecnología de grabación perpendicular
(PMR), lo que permite una mayor densidad
de almacenamiento.
Actualmente
Discos qque hacen un uso más
eficiente de la energía y se conocen
como Ecológicos (GP – Green Power).
Unidades de estado sólido (SSD – Solid
State Drive). Utilizan memoria no volátil
tipo flash,
flash lo que la hace más veloz que
un disco duro convencional, puesto que
se elimina la parte mecánica del disco