TEMA 4 Dispositivos Almacenamiento PDF

TEMA 4 – DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO 1SMR Montaje y mantenimiento de equipos 1 4.1 Discos duros Los discos duros (HDD, Hard Disk Drive) constituyen el medio de almacenamiento de información más importante del ordenador. Permiten almacenar y recuperar...

TEMA 4 – DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO 1SMR Montaje y mantenimiento de equipos 1 4.1 Discos duros Los discos duros (HDD, Hard Disk Drive) constituyen el medio de almacenamiento de información más importante del ordenador. Permiten almacenar y recuperar gran cantidad de información. Forman parte de la memoria secundaria del ordenador, llamada así en oposición a la memoria principal o memoria RAM. La memoria secundaria ofrece gran capacidad de almacenamiento, no es volátil (su contenido no se borra al apagar el ordenador) y el acceso es más lento que el acceso a la memoria principal. 4.1.1 Estructura física HDD Un disco duro es una caja herméticamente cerrada, en cuyo interior se encuentra un con- junto de componentes electrónicos y mecánicos capaz de sincronizar los dos motores y las acciones de las cabezas de lectura/escritura. 2 4.1 Discos duros 4.1.1 Estructura física HDD 3 4.1 Discos duros 4.1.1 Estructura física HDD Funcionamiento El disco es en realidad una pila de discos llamados platos que almacenan la información magnéticamente. Los diferentes platos que forman el disco giran a una velocidad constante y no cesan mientras el ordenador está encendido. Cada cara del plato tiene asignado uno de los cabezales de lectura/escritura. Las acciones que ejecuta el disco duro en una operación de lectura son: – Desplazar los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos. – Esperar a que el primer dato llegue donde están los cabezales. – Leer el dato con el cabezal. La operación de escritura es similar. El funcionamiento teórico es sencillo, pero en la realidad es mucho más complejo, ya que entran en juego el procesador, la controladora de discos, la BIOS, el sistema operativo, la memoria RAM y el propio disco. 4 4.1 Discos duros 4.1.1 Estructura física HDD Cabezas, cilindros, sectores Cabezas. Cada una de las caras o cabezas del disco se divide en anillos concéntricos denominados pistas (tracks), que es donde se graban los datos. Cilindro (cylinder). Formados por todas las pistas accesibles en una posición de los cabezales. Se utiliza este término para referirse a la misma pista de todos los discos de la pila. Sectores. Cada pista se encuentra dividida en tramos o arcos iguales que permiten la grabación de bloques de bytes (normalmente, 512B). Cada uno de estos tramos se llama sector. Los sectores son las unidades mínimas de información que pueden leerse o escribirse en el disco duro. 5 4.1 Discos duros Una partición es una división lógica de 4.1.2 Estructura lógica HDD un disco duro, de forma que puede utilizarse como si se tratase de otro La estructura lógica de un disco duro es la forma disco duro distinto. en la que se organiza la información que contiene. Está formada por: El sector de arranque (master boot record). Es el primer sector de todo el disco duro: cabeza 0, cilindro 0 y sector 1. En él se almacena la tabla de particiones, que contiene información acerca del inicio y el fin de cada partición, y un pequeño programa llamado master boot, que es el encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa, desde la que arranca el PC. El espacio particionado es el espacio de disco duro que ha sido asignado a alguna partición. Las particiones se definen por cilindros. Cada partición tiene un nombre. El espacio sin particionar es el espacio que no se ha asignado a ninguna partición. 8 4.2 Características de un disco HDD Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son: Tiempo medio de acceso: tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector). Tiempo medio de búsqueda: tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco. Velocidad de rotación: 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, mayor será el calor generado por el disco duro y mayor su consumo. Se mide en número revoluciones por minuto (RPM). Latencia media: tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco. Tiempo de lectura/escritura: tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista. 10 4.2 Características de un disco HDD Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son: Capacidad de almacenamiento: Aunque todas las características son importantes, lo principal de un disco duro es su capacidad. En este momento se mide en gigabytes (GB), aunque ya cada vez más se está empezando a utilizar el terabyte (TB). Los fabricantes suelen redondear la capacidad de un gigabyte con 1000 MB, lo que hace que haya discrepancias a la hora de calcular el tamaño total, ya que realmente un gigabyte son 1024 megabytes. Caché del disco: La caché del disco almacenará las lecturas, de forma que cuando la controladora solicite datos del disco ya los tenga disponibles en su caché y no haya que esperar a que los cabezales cambien de posición. 11 4.2 Características de un disco HDD Características Tamaño del HDD: 3.5" Capacidad del HDD: 2000 GB Velocidad de rotación del HDD: 7200 RPM Interfaz: Serial ATA III Tipo: Unidad de disco duro Componente para: PC Storage drive buffer size: 256 MB Número de cabezales en el HDD: 2 Promedio de latencia: 6 ms Tecnología inteligente: Si Tiempo para unidad preparada: 8 s Bytes por sector: 4096 Ciclo comenzar/detener: 600000 Acorde RoHS: Si 12 4.2 Características de un disco HDD 13 4.3 Discos duros ATA/IDE o PATA Los discos duros ATA/IDE, más conocidos como IDE (Integrated Device Electronics, electrónica de unidades integradas), fueron los más utilizados hasta el 2003. La conexión del disco duro al sistema se hará mediante un cable plano de 40 pines que se conectará a la interfaz IDE o conector IDE en la placa base. Cuando la placa base cuenta con dos conectores IDE, uno de ellos será el conector IDE primario y el otro, el secundario. Al primario se conectará la unidad de arranque del sistema. Es necesario consultar el manual de la placa base para saber cuál es la posición de cada uno. Cada interfaz IDE admite como máximo dos dispositivos IDE, como, por ejemplo, dos discos duros, o un disco duro y una unidad de DVD o CD. 14 4.3 Discos duros ATA/IDE o PATA 4.3.1 Maestro/Esclavo Cada interfaz o conector IDE soporta dos dispositivos y cada dispositivo debe ser identificado. Uno se identificará como maestro (master) y otro como esclavo (slave) en ese cable conector. No puede haber dos maestros o dos esclavos sobre el mismo cable. Los dispositivos IDE usan jumpers (o puentes) para la identificación maestro/esclavo. Suelen estar situados en la parte del disco donde se halla el conector IDE. La posición de los jumpers se suele encontrar en una pegatina que se ubica en la parte superior del disco. 15 4.4 Discos duros SATA La tecnología Serial ATA (SATA) se ha ido imponiendo desde su introducción en 2001. En 2008, más del 98 % de los discos duros internos eran SATA. Se ha convertido en el nuevo estándar para conectar discos duros. Los discos duros SATA emplean diferentes conectores a los discos IDE. Los jumpers que traen en la parte trasera no tienen nada que ver con los de los discos IDE, se utilizan para configurar un disco de una velocidad a otra inferior. Antes de manipular jumpers hay que consultar el manual de la placa base para saber qué velocidad soporta sobre discos SATA. 16 4.5 SCSI Los discos duros SCSI (Small Computer System Interface) se utilizaban (en lugar de discos duros IDE) en ambientes más profesionales con mas carga de trabajo, como los servidores de red, donde existen altas necesidades de rendimiento y fiabilidad. La interfaz SCSI soporta más dispositivos y más tipos de dispositivos que la interfaz IDE y no suele estar integrada en la placa base, y también era mucho más veloz que la IDE. En la mayoría de los casos es necesaria una tarjeta adaptadora que se insertará en una ranura de la placa base. Hoy en día han dejado de fabricarse. 17 4.6 Discos duros SSD Los discos duros SSD (Solid-State Drive) están basados en memorias no volátiles (como las memorias flash) o volátiles como la SDRAM, en lugar de estar basados en tecnologías móviles como los discos de platos tradicionales. Al no tener elementos móviles, son mucho más rápidos y silenciosos, no desprenden calor, resisten mucho mejor los golpes y su consumo energético es inferior. Generalmente, estos dispositivos se conectan a través del conector SATA de nuestro ordenador, aunque hay modelos que pueden ser conectados por USB, PCI-E o fibra óptica. Los discos SSD basados en memorias no volátiles, en los que los datos permanecen, aunque esté desconectado (como las memorias USB) no necesitan baterías y aunque los basados en memorias volátiles son más rápidos, los fabricantes están optando por este modelo ya que su coste y tamaño es inferior. 20 4.6 Discos duros SSD Los principales componentes de un SSD son: Controladora: es un procesador electrónico que se encarga de administrar, gestionar y unir los módulos de memoria con los conectores en entrada y salida. Ejecuta software en firmware y es el factor más determinante para las velocidades del dispositivo. Caché: es un pequeño dispositivo de memoria DRAM similar al caché de los discos duros. Condensador: para almacenar datos temporalmente en caso de pérdida de corriente. 21 4.6 Discos duros SSD 4.6.1 Discos duros PCI Express Existen dispositivos SSD no volátiles que pueden conectarse a la placa base a través de la ranura PCI Expres, con ello se pueden alcanzar velocidades de lectura y escritura superiores a la conexión mediante la interfaz SATA. Las unidades SSD PCIe son más recientes y sobre todo más rápidas. Quizás las veamos en las especificaciones de ordenadores con las siglas NVME (Non-Volative Memory Express), una interfaz que ofrece una mejora del rendimiento con respecto a la de las unidades SATA y otros almacenamientos. Además de esto hemos de tener en cuenta el conector M.2, el cual permitió que las unidades SSD pudiesen ocupar el espacio aproximado de un módulo de memoria RAM. M.2 PCIe 22 4.7 Cabinas de discos Las cabinas de discos son sistemas de almacenamiento de datos formados por múltiples discos físicos. Suelen disponer de múltiples puertos para ofrecer alta disponibilidad basada en la existencia de múltiples caminos; del mismo modo suelen utilizar tecnologías RAID para ofrecer alta disponibilidad en el almacenamiento; de este modo la pérdida de un disco no ocasionará pérdida de datos. Estos dispositivos requieren una gestión especial realizada por personal técnico especializado. 23 4.8 Dispositivos de almacenamiento óptico El CD apareció por primera vez en 1982 en formato de audio. Los CD-ROM aparecieron en 1984 y estos permitían almacenar hasta 700 MB. Posteriormente en 1996 apareció el DVD con una capacidad de almacenamiento en una capa de un DVD es de 4,7 GB. En 2005 apareció el Blu-ray de capa simple o doble capa puede almacenar 25 y 50 GB, respectivamente. 24 4.9 Tarjetas de memoria flash Debido a su alta velocidad, durabilidad y bajo consumo de energía, la memoria flash resulta ideal para muchos usos, como por ejemplo en cámaras digitales, teléfonos móviles, impresoras, PDA, ordenadores portátiles, etc. Además, este tipo de memoria no tiene partes móviles, lo que la hace más resistente a eventuales golpes. Existen muchos tipos de formatos de tarjetas de memoria que compiten y son incompatibles (casi una por fabricante). Los más comunes son Compact Flash, tarjetas Secure Digital (lSD), MemoryStick, MMC(MultimediaCard), SmartMedia y xD picture card. 25 4.9 Tarjetas de memoria flash También conocidos como «llave», «lápiz», «pincho», «memoria USB»... Es un pequeño dispositivo que se conecta al puerto USB para poder transferir datos sin complicaciones. Al conectarlos, el ordenador detectará un nuevo dispositivo de almacenamiento. No se necesitan drivers por lo que el medio extraíbles más utilizado. 26