DISCO DURO Y SU EVOLUCION

1. DISCO DURO Y SU EVOLUCION

2. MIGUEL ARTURO RUEDA INGENIERIA DE SISTEMAS II SEMESTRE GRUPO

3. QUE ES DISCO DURO El disco duro (hard disk) es una unidad de almacenamiento magnético de la información. Es un disco metálico (normalmente de aluminio) recubierto con una capa de material magnetizable por sus dos caras (usualmente níquel). El disco duro magnético está dividido en pistas concéntricas. Cada pista se divide en igual número de bloques radiales denominados sectores. La capacidad de almacenamiento en bytes por cada pista es variable, dependiendo del tamaño de la misma y de la densidad de grabación. En todas las pistas de un mismo disco (desde las exteriores hasta las interiores) cabe la misma cantidad de información, lo que se consigue grabando con mayor densidad en las pistas interiores y menor densidad en las pistas exteriores.

4. El disco duro normalmente permanece fijo dentro del sistema, aunque existen computadores que admiten discos duros separables del sistema, que pueden ser reemplazados. • Por su gran velocidad de acceso aleatorio a la información (puede llegar a una media de 7 milisegundos), y por su elevada capacidad de almacenamiento (hasta 23 Gbytes), se lo utiliza como unidad de memoria exterior activa (interviene en el procesamiento), que interactúa constantemente con la memoria electrónica de los ordenadores (memoria RAM).

7. Para grabar o leer la información, el disco está girando constantemente (hasta con velocidades de 10000 revoluciones por minuto). Existe un brazo exterior al extremo del cual se hallan dos cabezas de lectura-grabación (una por cada cara). Según la pista y sector sobre los que se quiera grabar o leer, el brazo se mueve hacia el exterior o interior del disco hasta la pista deseada y el momento de pasar por el sector respectivo, la cabeza apropiada lee o graba la información. La cabeza no toca físicamente al disco, sino que lo sobrevuela; para ello existe permanentemente un colchón de aire entre la cabeza y la superficie del disco.

8. PARTES DEL DISCO DURO

9. RECORDANDO … ¿Cuál es la unidad base en el sistema de medición para almacenamiento de datos ? EL BYTE. ¿Cuál es el factor multiplicador en el sistema de medición para almacenamiento de datos? 1024 (210)

10. ¿Las memorias RAM y ROM son dispositivos de almacenamiento? ¡Claro que sí! En ambos casos se trata de dispositivos físicos en los que se almacena información

11. RECORDANDO … ¿Cuáles son los prefijos en el sistema de medición para almacenamiento de datos? Kilo, Mega, Giga, Tera, etc. ¿Cuántos bytes hay en un KiloByte? 1024 ¿Cuántos bytes hay en un MegaByte? 1024 x 1024 = 1.048.576

12. ¿Qué se almacena en la memoria ROM? Las instrucciones para iniciar las operaciones del ordenador. ¿Qué se almacena en la memoria RAM? Todos los datos y programas que se están ejecutando en un momento dado.

13. Entre los dispositivos de almacenamiento ¿Bajo qué categoría se clasifican las memorias RAM y ROM? Memoria principal = Almacenamiento principal = Almacenamiento primario = Memoria primaria

15. COMO FUNCIONA UN DISCO DURO • Una caja metálica hermética protege los componentes internos de las partículas de polvo; que podrían obstruir la estrecha separación entre las cabezas de lectura / escritura y los discos, además de provocar el fallo de la unidad a causa de la apertura de un surco en el revestimiento magnético de un disco. • En la parte inferior de la unidad, una placa de circuito impreso, conocida también como placa lógica, recibe comandos del controlador de la unidad, que a su vez es controlado por el sistemaoperativo. La placa lógica convierte estos comandos en fluctuaciones de tensión que obligan al actuador de las cabezas a mover estas a lo largo de las superficies de los discos. La placa también se asegura de que el eje giratorio que mueve los discos de vueltas a una velocidad constante y de que la placa le indique a las cabezas de la unidad en que momento deben leer y escribir en el disco. En un disco IDE (Electrónica de Unidades Integradas), el controlador de disco forma parte de la placa lógica

16. Un eje giratorio o rotor conectado a un motor eléctrico hacen que los discos revestidos magnéticamente giren a varios miles de vueltas por minuto. El número de discos y la composición del material magnético que los recubre determinan la capacidad de la unidad. • Un actuador de las cabezas empuja y tira del grupode brazos de las cabezas de lectura / escritura a lo largo de las superficies de los platos con suma precisión. Alinea las cabezas con las pistas que forman círculos concéntricos sobre la superficie de los discos. • Las cabezas de lectura / escritura unidas a los extremos de los brazos móviles se deslizan a la vez a lo largo de las superficies de los discos giratorios del HD.

17. CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO • Es la velocidad a la que gira el disco duro, más exactamente, la velocidad a la que giran el/los platos del disco, que es donde se almacenan magnéticamente los datos. La regla es: a mayor velocidad de rotación, más alta será la transferencia de datos, pero también mayor será el ruido y mayor será el calor generado por el disco duro. Se mide en número revoluciones por minuto ( RPM). No debe comprarse un disco duro IDE de menos de 5400RPM (ya hay discos IDE de 7200RPM), a menos que te lo den a un muy buen precio, ni un disco SCSI de menos de 7200RPM (los hay de 10.000RPM). Una velocidad de 5400RPM permitirá una transferencia entre 10MB y 16MB por segundo con los datos que están en la parte exterior del cilindro o plato, algo menos en el interior.

18. DISPOSITIVOS Y MEDIOS Medios de almacenamiento Componentes físicos o materiales en los que se almacenan los datos. Dispositivos (unidades) de almacenamiento Componentes físicos que escriben y leen de los medios de almacenamiento.

19. TIPOS DE DISPOSITIVOS • MAGNÉTICOS • Disquetes • Discos duros • Discos duros removibles • Cintas magnéticas • ÓPTICOS • CD-ROM • CD-Recordable (WORM) • CD-RWritable. • DVD

20. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS Todos usan el mismo medio (material) Usan técnicas similares para leer y escribir los datos Las superficies de los disquetes, discos duros y cintas magnéticas están recubiertas con partículas de un material magnético sensible (por lo general óxido de hierro) que reacciona a un campo magnético. Cada partícula actúa como un imán, creando un campo magnético cuando se somete a un electroimán. Las cabezas de lectura/escritura de la unidad, contienen electroimanes y graban cadenas de 1 y 0, alternando la dirección de la corriente en esos electroimanes.

21. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS

22. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS ¿Cómo se organizan los datos en un disco? Pista (Track) Sector Cluster Creación de pistas, sectores y cluster

23. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS ¿Cómo se organizan los datos en un disco? FAT (FileAllocationTable): Es una tabla que guarda la ubicación de cada archivo dentro del disco y el estado de cada sector. Cuando se guarda un archivo en el disco, el sistema operativo busca en la FAT un área disponible, almacena el archivo y, finalmente, lo identifica con su ubicación en la FAT.

24. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS Unidad de disquete El medio y el dispositivo están separados. MEDIO: DISQUETE Dispositivo: Unidad de disquete

25. DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS Unidad de disco duro El medio y el dispositivo forman una sola pieza.

26. TIPOS DE CONEXIÓN • SCSI: Son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de almacenamiento y velocidad de rotación. Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 milisegundos y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que posibilita una mayor velocidad de transferencia.

27. SATA (Serial ATA): • El más novedoso de los estándares de conexión, utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. Existen tres versiones, SATA 1 con velocidad de transferencia de hasta 150 MB/s (hoy día descatalogado), SATA 2 de hasta 300 MB/s, el más extendido en la actualidad; y por último SATA 3 de hasta 600 MB/s el cual se está empezando a hacer hueco en el mercado. Físicamente es mucho más pequeño y cómodo que los IDE, además de permitir conexión en caliente.

28. SAS (Serial Attached SCSI): Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado, además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI. Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costes. Por lo tanto, las unidades SATA pueden ser utilizadas por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

29. VELOCIDAD DE ROTACIÓN (RPM) • Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. Realmente es la suma de varias velocidades: • * El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos.* El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una a otra.* El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto dentro de la pista. • Es uno de los factores más importantes a la hora de escoger un disco duro. Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que está buscando los datos que le hemos pedido. Hoy en día en un disco moderno, lo normal son 10 milisegundos.

30. TIEMPO DE ACCESO (ACCESSTIME) • El BUFFER o CACHE es una memoria que va incluida en la controladora interna del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan primeramente en el buffer. La regla de mano aquí es 128kb-Menos de 1 Gb, 256kb-1Gb, 512kb-2Gb o mayores. Generalmente los discos traen 128Kb o 256Kb de cache. • Si un disco duro está bien organizado (si no, utilizar una utilidad desfragmentad ora: DEFRAG, NORTON SPEEDISK, etc.), la serie de datos que se va a necesitar a continuación de una lectura estará situada en una posición físicamente contigua a la última lectura, por eso los discos duros almacenas en la caché los datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido sin tener que buscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el disco duro con cierta frecuencia. • El buffer es muy útil cuando se está grabando de un disco duro a un CD-ROM, pero en general, cuanto más grande mejor, pues contribuye de modo importante a la velocidad de búsqueda de datos.

31. MEMORIA CACHE (TAMAÑO DEL BUFFER) • Este número indica la cantidad de datos un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se mide en Bits/segundo, y hoy en día, en un disco de 5400RPM, un valor habitual es 100Mbits/s, que equivale a 10MB/s.

32. DISCOS DUROS IDE

33. Discos Duros IDE Son discos duros cuya electrónica de manejo está incorporada al propio disco, por lo que son los más económicos. El tiempo medio de acceso a la información puede llegar a 10 milisegundos (mseg). Su velocidad de transferencia secuencial de información puede alcanzar hasta 3 Mbyte por segundo (Mbps) bajo la especificación estándar y hasta 11 Mbps bajo la especificación mejorada (Enancad IDE / EIDE). Su capacidad de almacenamiento en discos modernos alcanza hasta 8 Bytes). Los controladores IDE pueden manejar hasta 2 discos duros en la versión estándar y hasta 4 discos en la versión mejorada EIDE.

34. SERIAL STORAGE ARCHITECTURE La Arquitectura de Almacenamiento Serial (Serial Storage Architecture / SSA), desarrollada por IBM, es una implementación serial del conjunto de comandos de la tecnología SCSI-2. SSA no ha sido implementada como un bus sino más bien como una serie de pequeños saltos independientes entre hasta 126 dispositivos auto configurables (self-configuring) y conectables en caliente (hot-pluggable).

35. FIBRE CHANNEL

36. FIBRE CHANNEL • Esta tecnología se basa en el trabajo realizado por el Comité de Canales de Fibra (Fiber-Channel Comité) de la IEEE. Fibra Channel (FC) es una interfaz serial que, a pesar de su nombre (muy parecido a fiber ....), no requiere conexiones de fibra óptica (puede utilizar cable de cobre o fibra óptica, indistintamente). Está basada en comandos SCSI-3, que soportan hasta 126 dispositivos auto configurables y conectables en caliente, en conexión tipo margarita. Fibre Channel está evolucionando hacia varias topologías que incluyen Punto a Punto (Point-Point), Estructura Conmutable (Fabric), y Cadena Arbitrada (Arbitrated Loop), con diversas velocidades de transferencia, de hasta 100 MBps simultáneamente en cada dirección (hasta 200 MBps en conexiones análogas a full duplex).

37. Fibre Channel Punto a Punto establece una conexión entre diferentes dispositivos, proveyendo un ancho de banda total de 100 MBps para cada dispositivo. Sin embargo, solamente un componente puede transmitir o recibir al mismo tiempo sobre una conexión. A pesar de que esto proporciona una mayor velocidad de transmisión que SSA, muchos dispositivos que deseen transmitir o recibir al mismo tiempo deberán esperar que se libere el bus.

38. FIBRE CHANNEL EN CADENA ARBITRADA Implementa un algoritmo de distribución equitativa, similar a FDDI, para asegurar que todos los dispositivos tengan igualdad de posibilidad de acceso al bus. Sin embargo, se deben configurar apropiadamente los sistemas para evitar congestión. • Los promotores de Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) argumentan que esta tecnología tolera mejor la falla de los discos, y debido a sus lazos cercanos con los canales de fibra puede ser utilizada como una interconexión universal tanto para sistemas como para almacenamiento. Empresas como Adaptec, BusLogic, Hewlett-Packard, Q-Logic, Quantum, NCR y Seagate están detrás de su desarrollo.

39. DISCOS DUROS SCSI Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento (desde 5 Gbyte hasta 23 Gbytes). Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 mseg y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2).

40. MODELO DE VON NEUMANN

41. PRIMER DISCO DURO IBM 305 RAMAC

42. HISTORIA DE IBM 305 RAMAC El primer disco duro de la historia de la informática fue el IBM 350 RAMAC, presentado en 1956. RAMAC es el acrónimo de Random Access Method of Accounting and Control. Tenía una capacidad de aproximadamente 5 MBytes, repartidos en 50 discos de 24 pulgadas, lo que hace un total de 100 superficies y 100 pistas por superficie. Constaba de dos brazos con un movimiento de arriba hacia abajo, lo que permitía seleccionar el disco a leer y un movimiento de adentro hacia afuera, lo que permitía moverse a la pista que se quería leer. En la imagen de la izquierda vemos el detalle de los discos en sí, en la derecha podemos observar toda la unidad lectora completa y podemos apreciar su "pequeño" tamaño.

43. IBM 1301

44. HISTORIA IBM 1301 Este es el modelo IBM 1301, presentado en 1961. Consta de módulos de 20 discos y 40 superficies (había un modelo de un módulo y otro de dos, en concreto los de las imágenes son de dos, lo que hace 40 discos y 80 superficies), con 250 pistas por superficie y tenía una capacidad de unos 24 MBytes. Basados en su mecanismo se construyen los discos duros a partir de entonces, incluso los actuales. La novedad con respecto al IBM 350 RAMAC es la supresión de la necesidad de realizar movimientos arriba y abajo para acceder a los diferentes discos, dado que lo que hace es tener una cabeza lectora por cada una de las caras a leer, y por tanto sólo tiene que realizar movimientos para seleccionar las pistas; es más esto provoca una ventaja añadida y es que la cabeza estará en alguna parte de la superficie, lo que hace los accesos mucho más rapidos que los modelos anteriores, en los que siempre partía del borde de la superficie. En la imagen de izquierda podemos ver la unidad completa (podemos ver que sigue siendo un equipo "pequeñito") y en la de la derecha podemos ver el detalle de los discos y los brazos lectores.

45. IBM 1311

46. HISTORIA IBM 1311 El siguiente paso en la evolución de los discos duros fue la época de las "lavadoras", llamadas coloquialmente así por su apariencia y tamaño (parecían lavadoras de carga superior). Se caracterizaban por usar lo que se llamó disk packs, que eran las mismas torres de discos que hasta entonces, pero extraíbles, con lo que se podían almacenar los Disk Packs y usar en cada momento el necesario. Fue muy útil para laboratorios y medianas empresas. El primer modelo fue el IBM 1311, lanzado en 1962. Cada disk pack medía 4 pulgadas de alto, pesaba 4'5 kg y estaba compuesto de 6 discos de 14 pulgadas, con 10 superficies (las 2 superficies exteriores no eran utilizadas) y tenía una capacidad de casi 2 MBytes. A la izquierda vemos un par de IBM 1311, un detalle en el centro y unos disk packs almacenados en la derecha.

47. IBM 3380

48. HISTORIA IBM 3380 Presentado en 1980, pero con problemas técnicos que impidieron su verdadero lanzamiento hasta 1981, el IBM 3380 fue el primer disco duro con una capacidad que ya se medía en Gigabytes en concreto 2'52 GBytes, lo que suponía cuatro veces más que los anteriores dispositivos. Para poder crecer en la capacidad, los disk pack se podían poner en cadena; una cadena de 3380s podía almacenar unos 9'3 GBytes y cada unidad de control IBM 3880 Storage Control podía manejar hasta dos cadenas de cuatro 3380s. En la foto de la izquierda podemos ver una unidad 3380 a la izquierda y una 3880 a la derecha. En la imagen de la derecha podemos apreciar un disk pack 3380.