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Organización del
Computador 1
Dispositivos de
Entrada/Salida
Un poco de Historia (1)...
• Tenía 80 columnas de ancho...
Cuántas columnas muestran los
monitores en modo texto?
• Se leían a la increíble
velocidad de 133 caracteres por
segundo.
Un poco de Historia (2)...
• Se introdujo comercialmente en la IBM
701 (1952).
• Leía a una velocidad de ... 100
caracteres por segundo!!!
• Tenía capacidad equivalente a unas
12500 tarjetas perforadas.
• Se tuvo que desarrollar un sistema
específico para que al parar y arrancar la
cinta, no se rompiera.
• El acceso es, obviamente, secuencial.
• Para 1970 ya tenían velocidades de
lectura de 1.25M caracteres por segundo.
Un poco de Historia (3)...
• En 1956 IBM saca una máquina de propósito general, la 305 RAMAC
(Random Access Memory Accounting System).
• Su principal objetivo era mantener una “gran” cantidad de registros.
• Fue la última diseñada con válvulas.
• Pero qué tiene que ver esto con Entrada/Salida...
Un poco de Historia (4)...
• La RAMAC se produce con una
unidad de almacenamiento de núcleo
magnético de acceso aleatorio.
• Sí! Era más grande que una
heladera!!!!, pero pasaba por una
puerta común!!!
• Podía guardar de 10 a 20 millones de
caracteres a una velocidad de acceso
de 8,800 caracteres por segundo.
• Ese año IBM tenía una ganancia neta
de U$S 87M (factura U$S 892M y
tiene 72K empleados), también le
vendía a la Fuerza Aerea Americana
un sistema de alerta temprano
(SAGE). Mostrar Video!!!
Detalle de la unidad de disco
• Podía fabricarse con dos brazos de
acceso, para lograr tener lista la
siguiente lectura/escritura mientras se
realiza la lectura/escritura actual.
• Los discos que se ven son sobre los
que se realizan las operaciones de
lectura y escritura (el mismo principio
que hoy en día)...
• Costaba más de U$S50K!!!!
Esquema de un Disco Rígido
• Los discos son rotatorios y se conocen como platters.
• Cada platter tiene una superficie magnética donde se almacena la
información.
• La cabeza de lectura/escritura de los discos de hoy en día “vuelan”
sobre la superficie del disco a una distancia del orden de los nanometros
(10-9m). Si la cabeza se apoya sobre la superficie...
• Se acuerdan del park de DOS?
Qué pasa en la superficie?
• Los datos se almacenan como un patrón de transiciones magnéticas.
• Cada vez que la cabeza pasa por un cambio da un pulso.
• La polaridad del pulso indica si es un ‘0’ o un ‘1’.
• Para bajar la tasa de error, se realiza un ajuste de ganancia por sector.
Algunos errores de concepto
• Los discos NO están al vacío.
Necesitan una cierta presión de
aire para que la cabeza permezca a
la altura precisa sobre la superficie.
• Los discos rígidos NO están
sellados totalmente, por la misma
razón que antes, deben tener
condiciones de presión y flujo de
aire para que la cabeza no toque la
superficie.
• Cuando la cabeza aterriza sobre la superficie... Sos boleta!
• También tienen que diseñarse para que no los afecte ni el polvo ni la
humedad ambiente. Se logra con un filtro que se coloca entra la parte
superior y los platters, permitiendo que las presiones se estabilicen, pero
impiendiendo el paso del polvo.
• La presencia de humedad excesiva, disminuye la vida útil de un disco.
Pistas
• Cada superficie está divido en pistas (o tracks).
• Es un anillo circular.
• Cada pista se la numera dentro de cada cara de un platter.
• En este ejemplo tenemos solo 3 tracks.
Sectores
• Si uno pensara en un platter como una pizza, un sector es una
porción de muzza.
• Nuevamente, cada sector se lo numera.
• Por ejemplo en un floppy de 3 ½ tenemos 80 pistas con 9 sectores
cada una. Es decir, cortan la pizza en 9 porciones (como harán?)
Sector de pista
• Si combinamos las dos definiciones anteriores,
tenemos lo que se usa para determinar cualquier
parte de un disco (llamado sector de pista).
Normalmente se usa la notación CHS para
identificar univocamente cada sector dentro de un
disco.
• CHS: Cylinder-Head-Sector. Head indica la cara
(superficie) donde está, Cylinder indica el track y
Sector es la porción de pizza.
• Un cluster son varios sectores de pista, pero es algo
que se define con el formato del disco, es decir, no tiene
NADA que ver con el disco en sí.
• Ojo: El disco no “sabe” dónde están los archivos, solo
sabe encontrar sectores (con la codificación CHS).
• El sistema operativo es quien mantiene qué archivos
ocupan qué sectores.
Vista de configuración tipo de
una cara de un disco
Pasos para leer/escribir
• Búsqueda.
• Rotación
• Ubicación
• Transferencia.
RAID (Redundant Array of
Independent Disks
• También se lo conoce como Redundant Array of Inexpensive Disks
• La idea es usar varios discos rígidos comunes para compartir o
replicar datos entre ellos.
• Hay varias configuraciones posibles, cada una diseñada para mejorar
alguna de estas características: integridad de datos, tolerancia a fallos,
tasa de transferencia (throughput) o capacidad total.
RAID Nivel 0 (Striped Set)
• Los datos se reparten en bloques y cada bloque se escribe en un disco
distinto (de manera uniforme). No hay redundancia.
• Se lo utiliza habitualmente para aumentar la perfomance, aunque
también para lograr un disco virtual grande a partir de otros pequeños.
• Si un disco se cae... No hay forma de recuperar toda la información.
• Siempre recuerden de proba qué pasa con experimentos
independientes sucesivos...
RAID 1 (mirror)
• Se crea una copia exacta de los datos en varios discos.
• Se mejora ampliamente la perfomance de lectura, con el costo de
“desperdiciar” espacio.
• Qué pasa si un disco se cae?
• Como es el desempeño respecto a la escritura?
RAID 5
• Un bloque está compuestos por varios sectores.
• Un stripe está compuesto por un bloque de cada uno de los discos del
array.
• Se calcula paridad por cada stripe y se lo almacena con cada escritura
• Si se tiene que modificar una parte del stripe, hay que recalcular la
paridad.
• La idea es poder regenerar la información de un bloque perdido
automaticamente.
RAID 5 (2)
• El bloque de paridad no se guarda siempre en el mismo disco.
• Una vez que se detecta un problema, se puede recuperar la
información a partir de la paridad y los bloques restantes, pero se le
avisa al administrador que hubo problemas.
CD-ROM (1)
• El nombre viene de Compact Disk Read-Only Memory.
• Es básicamente igual al CD de audio.
• El standard fue establecido en 1985 entre Sony y Phillips
CD-ROM (2)
• La forma de codificar es
mediante valleys y hills. Un
valley es un 0 y un hill un 1.
• Es un solo track en forma de
espiral.
CD-ROM (3)
• Cada disco tiene 12 cm de diámetro.
Normalmente, cuando se ofrecen lectoras/gradaboras de CD, se dan tres
velocidades: escritura única (write-once), re-escritura (re-write) y
lectura (read-only).
• Estas velocidades son expresadas en términos de 12x, etc.
• 1x es la velocidad de operación correspondiente a las primeras
lectoras de CD: 150KB/s. Ojo el 1x de un DVD es 1.32MB/s.
• Buffer underrun: La información en un cd debe ser escrita como un
flujo continuo. Las grabadoras de hoy en día y los programas soportan
mantener distintos niveles de buffers para poder grabar un cd sin tener
este problema.
• No hace mucho salieron las grabadoras con buffer underrun
protection, que es una combinación de software, firmware y hardware
para poder suspender la grabación de un disco si no hay suficiente data
en el buffer.
DVD
• DVD-ROM: read-only, producido
en masa.
• DVD-R, DVD+R: recordable
once
• DVD-RW, DVD+RW: rewritable
• Las versiones “DL” son las dual
layers que duplican la capacidad.
• El nombre viene de Digital Versatil Disc o Digital Video Disc.
• Un single-layer DVD puede almacenar 4.7GB de datos.