UD 2_02 – HARDWARE DE UN SI: Memorias de almacenamiento secundario. PDF

SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario UD 2_02 – HARDWARE DE UN SI: Memorias de almacenamiento secundario. Sumario 1. Introducción..............................................................................................................................

SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario UD 2_02 – HARDWARE DE UN SI: Memorias de almacenamiento secundario. Sumario 1. Introducción......................................................................................................................................2 2. Soportes magnéticos.........................................................................................................................4 2.1. Discos duros..................................................................................................................................5 Estructura física de los discos duros...........................................................................................5 Estructura lógica.........................................................................................................................6 Direccionamiento........................................................................................................................6 3. Soportes ópticos................................................................................................................................8 4. Soportes Electrónicos.....................................................................................................................11 Estructura física.........................................................................................................................12 Celdas...................................................................................................................................12 Funcionamiento.........................................................................................................................12 Tipos Celdas NAND.................................................................................................................13 Unidad de estado sólido (SSD).................................................................................................14 Composición:........................................................................................................................14 Memorias Flash USB................................................................................................................15 5. Interfaces (Tipos de conexión).......................................................................................................16 Tipo M:............................................................................................................................18 Tipo B:.............................................................................................................................18 SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario 1. INTRODUCCIÓN Las ventajas de los dispositivos de almacenamiento secundario, como discos duros, discos de estado solido (SDD’s), memorias flash, unidades de cinta, CD, DVD, etc.. en comparación con la memoria principal, es que son más económicos, la información almacenada es persistentes y es más fácil transportar esta información de un ordenador a otro. Sin embargo, estos dispositivos secundarios son muy lentos comparados con la memoria principal. Recordemos una vez mas que cualquier dato o instrucción que deba ser procesada por el ordenador debe estar forzosamente cargado en la memoria RAM, es decir, que la información grabada en cualquier soporte de almacenamiento secundario debe ser copiada a la memoria RAM o memoria principal para poder ser procesada por el sistema informático. Los dispositivos de memoria secundaria se pueden clasificar por su naturaleza física en los siguientes: Soportes perforados. Consistían en soportes de cartón, a los que se hacían perforaciones con una especie de maquina de escribir con punzones. Luego otra maquina podía leer las perforaciones haciendo chocar un alambre. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Soportes magnéticos. Codifican y mantienen la información en algún medio magnetizable. Esto permite soportes de lectura escritura, de acceso directo en algunos casos y muy resistentes. Soportes ópticos. Utilizan como medio para tratar la información dispositivos ópticos. Los más importantes son los CD y los DVD. Estos soportes tienen un menor coste que los magnéticos pero en cambio son menos reutilizables. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Soportes electronicos El almacenamiento electrónico se trata de aquellos dispositivos que son capaces de guardar datos utilizando dispositivos electrónicos, generalmente chips del tipo NAND u otra tecnología. Al dejar de suministrar corriente eléctrica, sigue guardada la información. En comparación con los discos duros, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes al no tener partes móviles, son inaudibles, más livianas y poseen un notablemente menor tiempo de acceso y de latencia, lo que se traduce en una mejora sustancial en el rendimiento, en cuanto a la carga de sistemas operativos, software y transferencia de datos. En contrapartida, su vida útil puede ser inferior, ya que tienen un número limitado de ciclos de escritura, pudiendo producirse la pérdida absoluta de los datos de forma inesperada e irrecuperable Estos soportes pueden utilizarse tanto en memorias portátiles como pendrives o discos de estado solido (SSD). 2. SOPORTES MAGNÉTICOS Existen dos medios típicos para grabación magnética: los medios flexibles (disquetes) y los medios rígidos (discos duros, discos extraíbles, etc). En ambos casos se aplica el mismo principio: se deposita una pequeña capa de material magnetizable (óxidos o metales) sobre un soporte, que en un caso será flexible y en otro rígido. Los elementos encargados de suministrar energía al medio para que adopte el estado deseado se denominan transductores de escritura; los que captan las magnitudes físicas del medio, se llaman transductores de lectura. Estos elementos son los que normalmente se llaman cabezales de lectura/escritura. Los dispositivos de almacenamiento externo suelen ser memorias dinámicas, en las cuales el punto de memoria, el propio transductor o ambos, se desplazan. La información se graba en unidades elementales o celdas que forman líneas o pistas. Cada celda puede estar en tres situaciones: SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Sin magnetizar Magnetizada con polarización norte (N): representa un valor binario elemental. Magnetizada con polarización sur (S): representa otro valor binario elemental. Así pues, la celda se comporta como un elemento de memoria ya que almacena un bit. Para realizar una operación de escritura se hace pasar una corriente eléctrica por la cabeza del transductor. Esta corriente induce un campo magnético de forma que si se pasa un material susceptible de ser magnetizado por la cercanía de este campo, la zona afectada quedará magnetizada. Invirtiendo el sentido del campo y, por tanto, el sentido de magnetización del soporte. A este sistema se le conoce como grabación por conmutación de corriente y a las cabezas de lecto-grabación que lo utilizan cabezas inductivas. 2.1. Discos duros Estructura física de los discos duros. Básicamente, el disco duro está integrado por un conjunto de discos de igual diámetro, comúnmente denominados platos. Cada plato se compone de un sustrato de elevada rigidez, que se recubre con un material magnético. Los platos se hallan montados sobre un eje, y se mantiene una cierta distancia entre ellos, gracias a unos anillos separadores. El eje se halla gobernado por un motor giratorio. Cuando el motor gira, el eje gira, y por tanto todos los platos giran a la misma velocidad. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Los elementos encargados de leer y escribir la información se denominan cabezales de lectura y escritura. Estos se encargan de convertir bits en pulsos magnéticos (al escribir) o bien pulsos magnéticos en bits (al leer). Hay dos cabezales dedicados por cada plato. Uno de ellos se sitúa en la parte superior, mientras que el otro se sitúa en la cara inferior. De esta forma es posible acceder de manera rápida a ambas caras de cada plato. Los cabezales de lectura y escritura se montan sobre unos elementos denominados deslizadores. Estos presionan a los cabezales sobre los platos cuando el disco está parado. Cuando el disco gira, el flujo de aire desprendido hace que los deslizadores se desplacen, colocando a los cabezales a la distancia apropiada. Brazos: Los brazos se unen a un eje, controlados por un motor paso a paso. Todos los cabezales siempre se moverán en conjunto, encontrándose siempre uno encima del otro. Los elementos internos del disco duro se gobiernan mediante un circuito controlador, que además se encarga de comunicar el disco duro con el resto del ordenador. Es importante destacar la existencia de una memoria caché que actúa como almacenamiento intermedio para agilizar las transferencias entre disco duro y y ordenador. Para lograr un buen funcionamiento, el disco duro exige un alto nivel de precisión en su interior. Ante todo, se debe evitar a toda costa la entrada de partículas de polvo, que dañarían los cabezales con facilidad. Por ello, el interior del disco duro se aísla fuertemente del exterior, y los componentes se ensamblan en condiciones especiales, que aseguran un ambiente totalmente libre de polvo. Estructura lógica Dentro del disco se encuentran: El registro de arranque principal (Master Boot Record, MBR), en el bloque o sector de arranque, que contiene la tabla de particiones. Las particiones de disco ( unidad de separación lógica dentro de un disco físico) , necesarias para poder colocar los sistemas de archivos. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Direccionamiento Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco: Plato: cada uno de los discos que hay dentro de la unidad de disco duro. Cara: cada uno de los dos lados de un plato. Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista cero (0) está en el borde exterior. Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara). Cabezal: número de cabeza o cabezal por cada cara. Sector : cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología grabación de bits por zonas (Zone Bit Recording, ZBR) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y utiliza más eficientemente el disco duro. Así las pistas se agrupan en zonas de pistas de igual cantidad de sectores. Cuanto más lejos del centro de cada plato se encuentra una zona, esta contiene una mayor cantidad de sectores en sus pistas. A es una pista del disco (roja ), Además mediante ZBR, cuando se leen sectores de B es un sector geométrico (azul ), cilindros más externos la tasa de transferencia de bits por C es un sector de una pista (magenta ), segundo es mayor; por tener la misma velocidad angular D es un grupo de sectores o clúster (verde ). que cilindros internos pero mayor cantidad de sectores.16 Sector geométrico: son los sectores contiguos pero de pistas diferentes. Clúster: es un conjunto contiguo de sectores. El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el Cilindro-Cabezal-Sector (Cylinder-Head- Sector, CHS), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo, que actualmente se usa: direccionamiento de bloques lógicos (Logical Block Addressing, LBA), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Si conocemos las características vistas anteriormente: el número de cilindros, cabezales y sectores por pista, podremos averiguar cual es la capacidad de almacenamiento del disco según la siguiente expresión: Capacidad = nº de cilindros x nº de cabezales x nº de sectores/pista x Tamaño sector SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario 3. SOPORTES ÓPTICOS Son dispositivos para almacenamiento masivo de información, cuya lectura se efectúa por medios ópticos. Presentan una capa interna protegida, donde se guardan los bits mediante distintas tecnologías, siendo que en todas ellas dichos bits se leen mediante a un rayo láser incidente. Éste, al ser reflejado, permite detectar variaciones microscópicas de propiedades óptico-reflectivas ocurridas como consecuencia de la grabación realizada en la escritura. Un sistema óptico con lentes encamina el haz luminoso, y lo enfoca como un punto en la capa del disco que almacena los datos. Las características comunes de estos sistemas son: Alta capacidad de almacenamiento. El precio por bit es de los más bajos de todos los dispositivos de memoria masiva. Los soportes de grabación (los discos) son intercambiables. La degradación o pérdida de información es prácticamente nula, ya que no se producen desgastes por lectura, y no necesitan altos requerimientos en la limpieza de sus superficies externas. 5.1. El CD Los CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) son dispositivos de sólo lectura. En la siguiente figura puede verse el esquema de un CD-ROM. De arriba abajo se encuentra la etiqueta, una capa protectora (policarbonato), la capa de aluminio brillante en cuya superficie se han grabado los pits y lands, y la base de plástico transparente (policarbonato). SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario La lectura de un CD consiste en la conversión de los lands y pits a información digital (ceros y unos). El elemento fundamental para la lectura de un CD es un láser de baja potencia, que emite radiación infrarroja y que se enfoca hacia la parte inferior del CD. La luz atraviesa la capa de policarbonato e incide sobre la capa de aluminio. Si el haz incide sobre un hueco (pit), el porcentaje de luz reflejada es muy pequeño. Por el contrario, si el haz incide sobre una zona plana (land), un gran porcentaje de luz es reflejada. La radiación luminosa reflejada se dirige hacia una foto detectora que, en función de la intensidad de la luz recibida, puede detectar fácilmente si se ha enfocado un land o un pit. La transformación de lands y pits a valores digitales no sigue una correspondencia directa. En otras palabras, un land no significa un valor digital “0”, y un pit no significa un valor digital “1”. En realidad, un land indica mantener el estado digital anterior, y un pit indica invertir el estado anterior. Con esto se consigue minimizar la cantidad de perforaciones necesarias sobre el CD, lo que permite grabar un CD más rápidamente. 5.2. El DVD Los DVD-ROM (Digital Versatil Disk) se basan en la misma tecnología de grabación y lectura que los CD-ROM. Los primeros discos DVD pueden almacenar hasta 4,7 GB de información, que es el equivalente aproximado de 7 CD-ROM. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Debido a que la unidad de DVD-ROM utiliza una luz cuya longitud de onda es más corta que las de las unidades de CD-ROM estandar, puede leer puntos de información más pequeños en una pista espiral, cuyas vueltas están más cercanas entre sí que en un CD. Además, la capa de información es sólo la mitad de gruesa que en un CD convencional, lo cual permite que los fabricantes integren dos capas en un disco DVD. Así pues según el número de capas y caras de un DVD tenemos la siguiente clasificación. DVD-5: Una cara y una capa, 4,7 GB de capacidad. DVD-9: Una cara y dos capas, 8,5 GB. DVD-10: Dos caras y una capa, 9,4 GB. DVD-14: Dos caras, una capa en una y dos capas en otra, 13,4 GB. DVD-18: Dos caras de dos capas, 17,1 GB 6.1.1 El DVD Blu-Ray y el HD-DVD El Blu-ray tiene ese nombre por que básicamente consiste en sustituir el láser que se usa habitualmente en los DVD, por un nuevo tipo de láser de color azul de longitud de onda corta que permite obtener “puntos” mucho más pequeños. Se pueden llegar a almacenar hasta 25 GB en un DVD del mismo tamaño que los actuales o 50 GB si se usa la doble capa. Esta tecnología esta promovida por Sony, Philips y Walt Disney entre otros y se han conseguido crear hasta 8 capas en un único DVD BR. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Este formato se impuso a su competidor, el HD DVD, en la guerra de formatos iniciada para cambiar el estándar DVD, como en su día ocurrió entre el VHS y el Betamax, o el fonógrafo y el gramófono. Aunque otros apuntan que el sucesor del DVD no será un disco óptico sino la tarjeta de memoria. Siendo el competidor más duro que tiene el Blu-ray. El limite de capacidad en las tarjetas de formato SD/MMC está ya en 128 GB en modo LBA (28-bit sector address), teniendo la ventaja de ser regrabables al menos durante 5 años. En febrero de 2008, después de la caída de muchos apoyos al HD-DVD, Toshiba decidió abandonar la fabricación de reproductores y las investigaciones para mejorar su formato. 4. SOPORTES ELECTRÓNICOS El almacenamiento electrónico se trata de aquellos dispositivos que son capaces de guardar datos utilizando dispositivos electrónicos, generalmente chips del tipo NAND u otra tecnología. Al dejar de suministrar corriente eléctrica, sigue guardada la información. Son la evolución de las memorias EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) 4.1. Parámetros IOPS Las operaciones de entrada/salida por segundo (IOPS, operaciones de entrada y salida por segundo) es una medida de rendimiento operaciones de entrada/salida utilizada para caracterizar dispositivos de almacenamiento en unidades de estado sólido (SSD). Las características de rendimiento más comunes medidas son operaciones secuenciales y aleatorias. Las operaciones secuenciales acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de manera contigua y generalmente están asociadas con grandes tamaños de transferencia de datos (ficheros SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario multimedia). Las operaciones aleatorias acceden a ubicaciones en el dispositivo de almacenamiento de manera no contigua y generalmente están asociadas con pequeños tamaños de transferencia de datos (ficheros ejecutables, configuración, Sistema Operativos). Las características de rendimiento más comunes son las siguientes: Medida Descripción Número total de operaciones E/S (combinación de pruebas de lectura y Total IOPS escritura en las unidades) Random Read IOPS Número medio de lecturas aleatorias por segundo Random Write IOPS Número medio de escrituras aleatorias por segundo Número medio de lecturas secuenciales por segundo (normalmente mayor que Sequential Read IOPS Random Read IOPS) Número medio de escrituras secuenciales por segundo (normalmente mayor Sequential Write IOPS que Random Write IOPS) 4.2. Tecnología NAND Flash Casi la totalidad de los fabricantes comercializan sus SSD con memorias no volátiles NAND flash para desarrollar un dispositivo no sólo veloz y con una vasta capacidad, sino también robusto y a la vez lo más pequeño posible tanto para el mercado de consumo como el profesional. Al ser memorias no volátiles, no requieren ningún tipo de alimentación constante ni pilas para no perder los datos almacenados, incluso en apagones repentinos. Estructura física Celdas memorias flash NAND almacenan los datos en muchas celdas NAND mediante transistores de puerta flotante similares a un MOSFET. Una sola celda flash NAND almacena un solo bit de datos en una unidad de estado sólido y continuará almacenando ese estado incluso después de que se haya eliminado la corriente eléctrica. Por tanto, al eliminar la corriente eléctrica de alimentación del dispositivo NAND no afecta el estado de la puerta flotante, por lo que mantiene los datos. Funcionamiento La carga eléctrica de una celda NAND se almacena en la puerta flotante que está aislada arriba y abajo por capas aislantes. Los electrones de la capa flotante son atraídos en el sentido en el que se aplica la tensión en las puertas del transistor. SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Degradación de la celda: La actividad eléctrica de borrado desgasta la capa aislante de la celda con el paso del tiempo. Por lo tanto, cada celda tiene un tiempo de vida finito, medido en ciclos de programado y borrado (P/E cycles) y el número de bits que almacena cada celda. Tipos Celdas NAND SLC (Single Level Cell). Cuando se detecta cualquier corriente entre la fuente y el drenaje, se puede saber que la celda está escrita o no. Por lo tanto tendrá dos estados (escritos o borrados) y se representa con un bit. MLC (Multi Level Cell). La celda NAND puede cargar en la puerta flotante cuatro niveles diferentes de carga de electrones. Por lo tanto tendrá cuatro estados y se representan con dos bits. TLC (Tri Level Cell). La celda NAND puede cargar en la puerta flotante ocho niveles diferentes de carga de electrones. Por lo tanto tendrá ocho estados y se representan con tres bits. QLC (Quad Level Cells). La celda NAND puede cargar en la puerta flotante dieciséis niveles diferentes de carga de electrones. Por lo tanto tendrá dieciséis estados y se representan con cuatro bits. La carga máxima de cada celda en su puerta flotante es aproximadamente el mismo. Por lo tanto, las células SLC tienen mayor holgura entre sus estados y más seguridad. Debido a esto, SLC NAND puede soportar temperaturas extremas y otros efectos adversos mucho mejor que los otros tipos. Además, los tipos etiquetados como e (enterprise) como por ejemplo eMLC soportan menores tasas de error de las celdas. Características de los tipos de celda: Bits por Máximo ciclos Tiempo Tiempo Tiempo Coste/ Tipo Fiabilidad Uso celda borrado (PE) lectura escritura borrado Byte SLC 1 100.000 0,025ms 0,2 a 0,3 ms 1,5 a 2 ms la mayor el mayor industrial 10.000 (30.000 MLC 2 0,050ms 0,6 a 0,9 ms 3 ms alto alta empresas eMLC) TLC 3 5.000 0,075ms 0,9 a 1,3 ms 3 a 4,5 ms baja menor perfil medio/alto usuarios perfil QLC 4 1.000 0,100ms 1,5 ms 6 ms muy baja el menor medio/bajo usuarios SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario 5.3. Dispositivos Unidad de estado sólido (SSD) Es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en lugar de los platos o discos magnéticos de las unidades de disco duro (HDD) convencionales. En comparación con los discos duros, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes al no tener partes móviles, son inaudibles, más livianas y poseen un notablemente menor tiempo de acceso y de latencia, lo que se traduce en una mejora sustancial en el rendimiento, en cuanto a la carga de sistemas operativos, software y Un SSD sata estándar de 2,5 pulgadas (64 transferencia de datos. En contrapartida, su vida mm) de factor de forma, con 525 gigabytes de útil puede ser inferior, ya que tienen un número capacidad. limitado de ciclos de escritura, pudiendo producirse la pérdida absoluta de los datos de forma inesperada e irrecuperable. Sin embargo, por medio del cálculo del tiempo medio entre fallos y la administración de sectores defectuosos dicho problema puede ser mitigado razonablemente. Las unidades SSD pueden usar la misma interfaz SATA que los discos duros, por lo que son fácilmente intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos con el equipo, también pueden usar la interfaz PCIe para obtener velocidades mayores de lectura/escritura, pudiendo superar los 10 GB/s, si bien esto depende de la generación de PCIe que utilice y otros factores de su diseño. Aunque en sus inicios el formato físico más común de estas unidades era el de un disco duro estándar de 2.5 o 3.5 pulgadas, actualmente existen otros formatos de consumo en uso como mSATA o M.2, y otros empresariales. Composición: Figura 1: Un SSD tipo mSATA a la izquierda con uno M.2, 2242 SSD a la derecha. La SSD se compone principalmente de: SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Controladora: Es un procesador electrónico que se encarga de administrar, gestionar y unir los módulos de memoria NAND con los conectores en entrada y salida. Ejecuta software a nivel de firmware y es, con toda seguridad, el factor más determinante para las velocidades del dispositivo. Dos tipos: SATA NVMe, o Non-Volatile Memory es una especificación para el acceso a las unidades de estado sólido (SSD) conectadas a través del bus PCI Express o SATA Express. Aprovecha el paralelismo de acceso a los datos de los chips para incrementar la velocidad de transferencia de datos. Buffer: Un dispositivo SSD utiliza un pequeño dispositivo de memoria DRAM similar al caché de los discos duros. El directorio de la colocación de bloques y el desgaste de nivelación de datos también se mantiene en la memoria caché mientras la unidad está operativa. Condensador: Es necesario para mantener la integridad de los datos de la memoria caché, si la alimentación eléctrica se ha detenido inesperadamente, el tiempo suficiente para que se puedan enviar los datos retenidos hacia la memoria no volátil. Memorias Flash USB Una memoria USB (de Universal Serial Bus; en inglés pendrive, USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir y no necesita baterías (pilas). La batería era necesaria en los primeros modelos, pero los más actuales ya no la necesitan. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos) al polvo, y algunos al agua –que han afectado a las formas previas de almacenamiento portátil-, como los disquetes, discos compactos y los SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario 5. INTERFACES (TIPOS DE CONEXIÓN) 5.1. Las interfaces IDE y EIDE. El término IDE (Integrated Drive Electronics) indica que esta tecnología permitía integrar la controladora en el propio disco duro, de modo que no se necesitaba una tarjeta externa. Mientras que IDE se refiere a las unidades de almacenamiento que integran el circuito controlador asociado, ATA hace referencia a la interfaz para interconectar los dispositivos IDE y la placa base. Los discos duros IDE se distribuyen en canales en los que puede haber un máximo de 2 dispositivos por canal; en el estándar IDE inicial sólo se disponía de un canal, por lo que el número máximo de dispositivos IDE era 2. El estándar IDE fue ampliado por la norma ATA-2 en lo que se ha dado en denominar EIDE (Enhanced IDE o IDE mejorado). Los sistemas EIDE disponen de 2 canales IDE, primario y secundario, con lo que pueden aceptar hasta 4 dispositivos, que no tienen porque ser discos duros mientras cumplan las normas de conectores ATAPI (40 hilos). En cada uno de los canales IDE debe haber un dispositivo maestro (master) y otro esclavo (slave). El maestro es el primero de los dos y se suele situar al final del cable, el esclavo es el segundo, normalmente conectado en el centro del cable entre el maestro y la controladora, la cual suele estar integrada en la propia placa base. De los dos discos duros, uno tiene que estar como esclavo y el otro como maestro para que la controladora sepa a/de qué dispositivo mandar/recibir los datos. La configuración se realiza mediante los jumpers situados en el disco duro. Habitualmente, un disco duro puede estar configurado de una de estas tres formas: SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Maestro (master). Si es el único dispositivo en el cable, debe tener esta configuración, aunque a veces también funciona si está como esclavo. Si hay otro dispositivo, el otro debe estar como esclavo. Esclavo (slave). Debe haber otro dispositivo que sea maestro. Selección por cable (cable select). El dispositivo será maestro o esclavo en función de su posición en el cable. Si hay otro dispositivo, también debe estar configurado como cable select. Si el dispositivo es el único en el cable, debe estar situado en la posición de maestro. 5.2. Serial ATA (Sata) Serial ATA, S-ATA o SATA (Serial Advanced Technology Attachment) es una interfaz de bus de computadores para la transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como la unidad de disco duro, lectora y grabadora de discos ópticos (unidad de disco óptico), unidad de estado sólido u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo todavía desarrollados. Serial ATA sustituye a Parallel- ATA, P-ATA o también llamado IDE. SATA proporciona mayores velocidades, mejor aprovechamiento cuando hay varias unidades, mayor longitud del cable de transmisión de datos y capacidad para conectar unidades al instante, es decir, insertar el dispositivo sin tener que apagar el computador o que sufra un cortocircuito como con los viejos conectores molex. Es una interfaz aceptada y estandarizada en las placas base de los computadores personales (PC). La “Organización Internacional Serial ATA” (SATA-IO) es el grupo responsable de desarrollar, manejar y conducir la adopción de especificaciones estandarizadas de SATA. Los usuarios de la interfaz SATA se benefician de mejores velocidades, dispositivos de almacenamientos actualizables de manera más simple y configuración más sencilla. El objetivo de SATA-IO es conducir a la industria a la adopción de SATA SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario definiendo, desarrollando y exponiendo las especificaciones estándar para la interfaz SATA. Versiones: SATA 1 de hasta 150 MB/s (1,5 Gb/s). SATA 2 de hasta 300 MB/s (3 Gb/s). SATA 3 de hasta 750 MB/s (6 Gb/s). 5.4. PCIe (PCI express) Suelen utilizarla los discos SSD de alto rendimiento para evitar el cuello de botella de SATA o incluso SAS. Es una conexión PCI Express 3.0 directa al disco SSD. Va a sustituir al conector mSATA actual por su altísimo rendimiento y su mejora en la eficiencia energética en modo hibernación o suspensión. 5.5. M.2 Es una especificación de PCI Express para la ampliación con tarjetas de expansión interna de ordenadores y sus conectores asociados. Sustituye al estándar mSATA. M.2 utiliza la ranura física tipo MiniCard. Las especificaciones de M.2 son más flexibles, lo que permite diferentes longitudes y anchos de módulos, así como, unido a la disponibilidad de interfaces más avanzadas, hacen al estándar M.2 más idóneo que el mSATA para las SSD en general y para su uso en dispositivos más pequeños como ultrabooks o tablet. La interfaz del bus de datos que está detrás (interna/no visible) del conector M.2 según: Tipo M: Conector interno: PCIe ×4, SATA que aprovecha totalmente la velocidad de almacenamiento de los dispositivos PCI Express para admitir muchas operaciones I/O en paralelo. Factor forma: 2242 (22mm x 42 mm), 2260, 2280, 22110. Tipo B: Conector interno: PCIe ×2, SATA y USB 3.0 SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Factor forma: 3042 (30 mm x 42 mm), 2230, 2242, 2260, 2280, 22110 (22 mm x 110 mm) 5.6. La interfaz SCSI La interfaz SCSI (Small Computer System Interface), permite al ordenador intercambiar datos con todo tipo de dispositivos: discos duros, CDROM, impresoras, etc. Algunos ordenadores soportan SCSI en la propia placa base, pero no se trata de la opción más usual. Normalmente, es necesario instalar una tarjeta adaptadora SCSI en una de las ranuras de expansión del sistema, que es la que permite la conexión de los dispositivos. Bus SCSI interno de 5 conectores En este tipo de buses se pueden conectar hasta 16 dispositivos por canal, direccionados del 0 al 15. Normalmente la dirección 7 se asigna a la controladora, quedando las restantes 15 direcciones libres para su utilización. Una controladora puede albergar 2 canales e incluso 3. Estas direcciones se eligen mediante unos jumpers que se localizan en el disco duro, se codifican en binario por lo que se necesitan 4 jumpers para establecer la dirección del mismo. Por supuesto, es posible instalar discos IDE y SCSI simultáneamente en un ordenador. La unidad IDE seguirá siendo el disco de arranque y los dispositivos SCSI proporcionarán capacidad de almacenamiento adicional. También es interesante señalar que, en caso de no disponer de ranuras de expansión libres, existen adaptadores que permiten conectar dispositivos SCSI al puerto paralelo. Los dispositivos trabajarán a una velocidad considerablemente menor, pero esta solución puede resultar interesante en algunos casos. Además estos discos suelen incorporar la capacidad de HotSwap o cambio en caliente, es decir, si un disco está estropeado se puede sustituir por otro sin necesidad de parar la SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario máquina. En estos casos se conectan los discos a un backplane (placa que dispone de varios conectores SCSI y que a su vez se conecta con la controladora), en este tipo de configuraciones no es necesario indicar la dirección mediante jumpers puesto que su ubicación dentro del backplane determina la dirección del disco. Los discos y controladores SCSI fueron desarrollados para servidores, 24x7, en sistemas de alta disponibilidad. Se soportan largas longitudes de cable para poder conectar dispositivos externos. La tecnología SCSI también incorpora un número de alto nivel para poder dar rendimiento y escalabilidad en servidores multiusuario, multi-threading (multi- hilo) para maximizar la transferencia de datos entre la memoria y el controlador y maximizar la eficiencia de las cabezas en su desplazamiento en el disco. Son controladores inteligentes con capacidad para mezclar y cambiar la secuencia de instrucciones recibidas de la maquina anfitrión, al objeto de mejorar el rendimiento garantizando la integridad de los datos. La interfaz Serial ATA La interfaz SATA es la sucesora del clásico IDE y de los modos de transferencia UltraDMA, se pasa de una transferencia en paralelo a una en modo serie, de la clásica banda de 40 ó 80 hilos a un conector que incluye solamente dos cables. Cable de alimentación y datos SATA Otra diferencia fundamental es que se trata de una comunicación punto a punto, es decir, que cada disco debe ir conectado con un cable de datos Serial ATA a la placa base, lo que permite eliminar la configuración de discos duros mediante jumpers. En cuanto a velocidades, este estándar parte de 150 Mb/s, llega a los 300Mb/s en Serial ATA-II y alcanza los 600 Mb/s para SATA III. El estándar SATA II normalmente se representa por SATA 3Ghz, esta cantidad se refiere a la frecuencia del reloj, no a la tasa de transferencia de datos la cual está limitada por 300Mb/s. Además este tipo de discos permite realizar configuraciones en modo RAID al igual que los discos SCSI. La interfaz Serial SCSI SSII UD2 – Dispositivos de almacenamiento secundario Serial SCSI o SAS, es una interfaz de transferencia de datos, sucesor del SCSI paralelo. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Conector SAS con alimentación Al utilizar el mismo conector que Serial ATA permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costos. Por lo tanto, los discos Serial ATA pueden ser utilizados por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora Serial ATA no reconoce discos SAS. Los protocolos en serie permiten una mayor 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.