6. El almacenamiento

6. El almacenamiento
Bus
CPU
Memoria
E/S
E/S
E/S
`
El sistema de E/S de un ordenador está
formado por
◦ BUSES
◦ PERIFÉRICOS
◦ MÓDULOS DE ENTRADA / SALIDA
Bus
CPU
E/S
/
`
`
`
`
Memoria
/
E/S
Un bus es un camino de
comunicación entre dos o
más dispositivos.
Constituido por varias
lí
líneas
d ttransmisión
de
i ió d
de
bit.
Medio compartido,
p
unívoco.
Permite transmitir varios
bits entre dos elementos
conectados a él
Procesador
Bus
local
Cache
Controlador
local de E/S
Memoria
principal
Bus del sistema
Red
SCSI
Interfaz con
el bus de
expansión
p
Bus de expansión
p
Serie
Modem
Periférico:
fé
Periféricos
Todo aquel dispositivo
externo que se conecta a una
CPU a través de la unidades o
módulos de entrada/salida
((E/S).
/ )
Permiten almacenar
información o comunicar el
computador con el mundo
exterior.
◦ Comunicación:
ó
x Hombre-máquina
x ((Terminal)) teclado,, ratón,, …
x (Impresa) plotter, escáner, …
x Máquina-máquina (Módem, …)
x Medio físico
x (Lectura/accionamiento) x
(analógico/digital)
◦ Almacenamiento:
x Acceso “directo” (Discos, DVD,
…)
x Acceso
A
secuencial
i l (Ci
(Cintas))
Periféricos
`
Dispositivo
Compuesto de:
◦ Dispositivo
x Hardware que interactúa
con el entorno
Módulo
de E/S
◦ Mód
Módulo
l d
de
Entrada/Salida
x También denominado
controlador
x Interfaz entre dispositivo
y la CPU, que le oculta
las particularidades de
este
Periféricos
Dispositivo
Módulo
de E/S
`
El primer disco duro apareció en 1956
◦ Encargo de las fuerzas Aéreas de EEUU
◦ Se
S le
l llamó
ll ó IBM RAMAC 305
x
x
x
x
x
50 discos de aluminio de 61 cm de diámetro
5 MB de datos
Giraba a 3.600 revoluciones por minuto
Contaba con una velocidad de transferencia de 8,8 Kbps
Pesaba cerca de una tonelada
http://es.wikipedia.org/wiki/Disco_duro
1956
80’s
2005
http://www.abadiadigital.com/articulo/el-primer-disco-duro-dela-historia/
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hard_drive_capacity_over_time.svg
http://www.storagesearch.com/semico-art1.html
Tasa de crecimiento por año
Capacidad
Coste
Prestaciones
1.93/año
0.6/año
/
0.05/año
Motor
Discos
Di
Cabezas
lectoras/escritoras
Módulo
Mód
lo de control
y mecánica
http://www.snia.org
ARCOS @ UC3M
22
`
Electrónica
Planificación de comandos
Corrección de errores
p
Optimización
Comprobación de
integridad
◦ Control
C t ld
de llas
revoluciones por minuto
(RPM)
◦
◦
◦
◦
http://www.snia.org
ARCOS @ UC3M
23
Rotación
x Cilindro:
información accedida por
todas las cabezas en una
rotación
`
`
`
Pista:
◦ Un anillo del plato
Sector:
◦ División de la superficie
del disco realizada en el
formateo (típicamente
512 bytes)
Bloques:
◦ El sistema de ficheros
escribe en bloques
◦ Grupo de sectores
`
`
Para discos con velocidad angular
g
constante
◦ ns: número de superficies
◦ p: número de pistas por superficie
Capacidad = ns × p × s × t s
◦ s: número de sectores por pista
◦ ts: bytes por sector
Para discos con múltiples zonas
◦ z: número
ú
de
d zonas
◦ pi: pistas de la zona i
por p
pista de la zona i
◦ pi: sectores p
z
Capacidad = ns × t s × ∑ ( pi × si )
i=1
`
CHS
◦ Cilindros – Cabezas - Sectores
◦ Tamaño Total = H * C * S * TS
x
x
x
x
H = Cabezas
C b
C = Cilindros por Cabeza
por Cilindro
S = Sectores p
TS = Tamaño del Sector
◦ Límite Menor que 8 GB
`
LBA ( Logical
L i l Block
Bl k Addressing)
Add
i )
◦ Número de bloques
◦ 512 bytes * Bloque
◦ Hasta 8 ZB
`
`
`
`
Tacceso = n * Tbúsqueda
+ Tlatencia + Ttransferencia
q
n: número de cilindros a desplazar desde el
cilindro actual al cilindro sobre el que se quiere
operar
Tiempo de búsqueda (Tbúsqueda
): tiempo necesario
q
para mover la cabeza un cilindro de distancia
Latencia de rotación (Tlatencia): tiempo que pasa hasta
que el sector deseado pasa por debajo de la cabeza
de lectura/escritura
◦ Tlatencia = Tiempo medio para recorrer media pista
`
Tiempo de transferencia (Tt): tiempo necesario
para recorrer un sector y transferir los datos de él
ARCOS @ UC3M
31
`
Sea un disco con un solo p
plato con las siguientes
g
características:
◦
◦
◦
◦
◦
`
Velocidad de rotación: 7200 rpm
Platos: 5, con 2 superficies por plato
Número de pistas de una cara del plato: 30000
Sectores por pista: 600 (de 1 KB)
Tiempo de búsqueda: 1 ms por cada 100 pistas
atravesadas
Suponiendo que la cabeza está en la pista 0 y se
solicita un sector de la pista 600, calcular:
◦
◦
◦
◦
Capacidad del disco duro
La latencia de rotación
Tiempo de transferencia de un sector
Tiempo de búsqueda del sector pedido
`
Capacidad:
p
`
Latencia de rotación:
`
Tiempo de transferencia de un sector:
`
Tiempo de búsqueda:
◦ 5 platos * 2 caras/plato * 30.000 pistas/cara *
600 sectores/pista * 512 bytes/sector = 85,8 GB
◦ Lr = Tiempo de media vuelta a una pista
◦ 7.200 vueltas/minuto -> 120 vuelta/segundo
->
> 0,0083
0 0083 segundos/vuelta ->
> 4,16
4 16 milisegundos (media
vuelta)
◦ Hay 600 sectores por pista y la pista se lee en 8,3
milisegundos
◦ 8,3 / 600 -> 0,014 milisegundos
◦ Cada 100 pistas 1 ms, y hay que ir a la pista 600
◦ 600 / 100 = 6 milisegundos
`
SSD – Solid State Disk
dispositivo
di
ii d
de almacenamiento
l
i
d
de
datos que usa memoria no volátil tales
como flash, o memoria volátil como la
SDRAM para almacenar
SDRAM,
l
d
datos,
t
en
lugar de los platos giratorios
magnéticos encontrados en los discos
duros convencionales
`
Un SSD está compuesto por:
◦ Controladora (Procesador)
◦ Caché
◦ Condesador
x Para almacenar datos temporalmente
p
en caso de
perdida de corriente
- Alta velocidad de escritura y lectura
- Baja latencia de lectura y escritura
- Lanzamiento y arranque de aplicaciones en
menor tiempo
i
- Arranque más rápido, al no tener platos
- Menor consumo de energía
- Se calientan menos
- Sin ruido
- Menor
M
peso y tamaño
ñ que un disco
di
d
duro
tradicional de similar capacidad.
- Es más resistente a caídas y golpes debido a
que no tiene elementos mecánicos
`
`
`
Los precios de las memorias flash son
considerablemente más altos en relación
Precio/GB, la principal razón de su baja
demanda Sin embargo,
demanda.
embargo ésta no es una
desventaja técnica.
Después de un fallo mecánico los datos son
completamente
l t
t perdidos
did pues lla celda
ld es
destruida, mientras que en un disco duro normal
que sufre daño mecánico los datos son
q
frecuentemente recuperables usando ayuda de
expertos.
A día de hoy
hoy, tienen menor capacidad máxima
que la de un disco duro convencional, que llega a
superar los 2 Terabytes.
`
Con la llegada de Windows 7
7, se ha optimizado el
uso de este tipo de sistema de almacenamiento,
el SSD, al hacerle plenamente compatible e
i l
incluso
mejorar
j
su rendimiento.
di i
Actualmente el precio del GB en SSD es de
alrededor 1
1,60€/GB,
60€/GB frente al precio de los
discos duros tradicionales que es de 0,30€/GB, lo
que hace que no salga tan rentable comprarse
uno, a no ser que su uso sea meramente para ell
sistema operativo, ya que con adquirir uno de
valdría
pequeña capacidad valdría.
`
Los SSD son el futuro de los sistemas de
almacenamiento,que si bien ahora no son tan
populares en cuanto comience a bajar sus
populares,
costes de fabricación y en consecuencia su
venta al publico, se convertirá en los
próximos años en el sistema estándar de
almacenamiento.
http://www.youtube.com/watch?v=pJMGAdpCLVg
Todos usan el mismo
medio (
(material)
)
Usan técnicas similares para
leer y escribir los datos
Las técnicas de almacenamiento óptico usan la precisión
exacta que sólo se obtiene con rayos láser.
La unidad enfoca un rayo láser sobre la superficie de un
disco giratorio.
Algunos puntos del disco reflejan la luz en un sensor
(plano = se interpreta como un 1) y otros dispersan la luz
(orificio = se interpreta como un 0).
La técnica de escritura
esc it a perfora
pe fo a el disco,
disco disponiendo
los datos en sectores, a lo largo de una espiral
contínua.
Disco de vídeo digital, o disco versátil digital (DVD), un
dispositivo de almacenamiento masivo de datos es
idéntico al de un disco compacto, aunque contiene
hasta 25 veces más información y puede transmitirla al
ordenador o computadora unas 20 veces más rápido
que un CD-ROM.
Su mayor capacidad de almacenamiento se debe, a que puede utilizar
ambas caras del disco y, en algunos casos, hasta dos capas por cada
cara, mientras que el CD sólo utiliza una cara y una capa. Las unidades
lectoras de DVD permiten leer la mayoría de los CDs, ya que ambos son
p
; no obstante,, los lectores de CD no p
permiten leer DVDs.
discos ópticos;
`
`
Ha sido propuesta por un consorcio de 13
miembros actualmente (Sony, LG, Thomson,
Sharp, Dell, TDK, Mitsubishi, HP....)
La capacidad máxima es 27 GBs en caso de
solo
l una capa, y 54 GBs
GB sii se trata d
de d
doble
bl
capa
`
Apertura Numérica (NA) = 0.85
`
Grosor de capa cubierta = 100 μm
`
`
`
Estructura física de las pistas basada
en groove (ranura).
Sistema de grabación
de cambio de fase
Cartucho tipo abierto o cerrado
`
Sistema de protección de BRBR
Disc:
◦ P
Para los
l contenidos:
t id
DES (E
(Estándar
tá d
de codificación de datos) con clave
de 56 bits. Y DES triple con una
clave de 112 bits
bits.
◦ Contra las copias ilegales:
x RKB (Bloque de clave de renovación):
Id único de cada disco grabado en la
zona ROM del disco
Cl
d
iti para cada
d
x Clave
de di
dispositivo
reproductor diferenciando en
fabricante y en dispositivo.
`
Cada disco de Blu-ray contiene uno o más códigos de región,
los cuales denotan el lugar o las áreas del mundo a la que cada
distribución está dirigida. En ocasiones, los códigos de región
son llamados zonas. Las especificaciones de cada equipo
reproductor
d
iindican
di
qué
é zona pueden
d reproducir.
d i
`
Crea una hoja de cálculo con un resumen de
los tamaños de los discos ópticos, incluyendo
◦ Tipo de disco (CD
(CD, DVD
DVD, …))
◦ Número de capas (simple, doble)
)
◦ Número de caras ((1,, 2).
`
Memorias Flash
http://www.youtube.com/watch?v=g_6mMFmes1s