5. Dispositivos de Almacenamiento.

1. 5. Dispositivos de Almacenamiento. • Dispositivos de almacenamiento magenético. • Estructura de disquete. • Estructura de disco duro. • Evolución histórica. • Dispositivos de almacenamiento óptico. 5. Dispositivos de almacenamiento.

2. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético. • Estructura de disquete. • Organización de la información en pistas, sectores y caras. • 1 pista tiene un número constante de sectores -> Diferente concentración. • 1 sector = 512 bytes -> unidad mínima de almacenamiento. • Capacidad de disquete: nº pistas x nº sectores x 512 bytes x 2 caras. • Tasa de transferencia: nº de sectores x pista. sector 1 pista 0 pista 1 pista N (N es el número de sectores – 1) 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

3. Estructura de disco duro. • Tasa de transferencia de HD = 10 x tasa de transferencia disquete -> velocidad de giro mayor. • 100 sectores por pista en discos modernos. • Externamente: • Fuente de alimentación. • Ventilador. • Interfaz conexión PC. • Indicadores leds. • Internamente: • Alimentación: 5 V -> circuitos controladores, 12 V -> motores. • Interfaz de conexión con PC: Microcontrolador (8255). • Disco duro. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

4. Estructura de disco duro (I). • Discos (Platters). • Aleación de vidrio, cerámica, aluminio + capa metálica. • Velocidad de giro: 3600, 7200 rpm. • 2 caras (0 y 1), una de ellas usualmente para control y la otra para datos. • Cabezas (Heads). • Apiladas. • Cabeza lectura/escritura en cada cara. • 1 ó más cabezas por cara -> reducción de la distancia de desplazamiento. • No tocan el disco -> cojín de aire. • Cabeza = Bobina de hilo -> accionado según campo magnético produciendo corriente. • Eje. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

5. Estructura de disco duro (II). • Actuador (Actuator). • Motor que mueve la estructura de cabezas (Head Stack Assembly) HSA. • Cilindros (Cylinders). • 2 pistas (cara 0 y 1) -> 1 cilindro. • 2 pistas x M discos -> 1 cilindro. • Pistas (Stacks). • Aprox. 10.000, 1,74 Gbits/pulgada2. • Sectores (Sectors). • 512 bytes • Cluster. • Agrupación de sectores. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

6. Estructura de disco duro (III). • Direccionamiento de sectores, Cylinder Head Sector (CHS) • El S.O. se encarga de agrupar los sectores formando clusters -> unidad mínima que el S.O. es capaz de direccionar. • Conversión CHS - LBA (Logical Block Addressing): • LBA = (Cilindro x nº de cabezas + Cabeza) x Sector/Pista + (Sector -1) • La BIOS utiliza la función Identify para saber en el arranque la capacidad del disco y lo pasa al HD en formato CHS. • Interfaz de conexión ATA/ATAPI (IDE) (I). • 1990 -> ANSI -> estándar ATA (Advanced Technology Attachment, Anexo de Tecnología Avanzada) • IDE -> Integrated Disk Electronic. • EIDE -> Enhanced IDE. • ATAPI -> ATA Packet Interface. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

7. Interfaz de conexión ATA/ATAPI (IDE) (II). • IDE -> sucesora ST506/412 -> 1ª interfaz de discos duros. • 528 MB -> cilindros: 1024, cabezales: 16, sectores: 63, capacidad sector: 512 bytes. • 8,4 GB (de 16 a 255 cabezales). • int 13h (BIOS). • 1 tarjeta controladora IDE -> 2 HD (maestro/esclavo) y 2 disquetes. • Tiempo medio de acceso, TA = TS + TR + TX. • Movimientos de cabezas: TS, tiempo de búsqueda o localización. • Teniendo en cuenta la inercia: TS = n x TC x TH. • n -> nº de cilindros a pasar. • TC -> tiempo de paso entre cilindros consecutivos. • TH -> tiempo relacionado con la inercia del cabezal. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

8. Búsqueda de sector: TR, tiempo de latencia o demora de rotación. • Tiempo de transmisión: TX, para lectura o escritura. • En discos magnéticos flexibles hay que tener en cuenta el tiempo de arranque del motor, TM. • Ej. Tiempos HD: TC ≈ 0,1 – 0,3 ms.TH ≈ 3 – 20 ms. • Grabación de información en sectores: • Basado en cambios de flujos: • FM (Frequency Modulation): cambios de flujo para 1, no cambios de flujo para 0. • Inconveniente: cada bit de datos implica uno o dos cambios de flujo. Esto reduce a la mitad la capacidad del HD. • MFM (Modified FM): 1: se graba un pulso único, 0: se desfasa cambio de flujo. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

9. 1 0 1 1 0 0 1 0 FM T T T T T T T T MFM • RLL (Run Length Limited): 1: cambio de flujo, 0: ausencia de cambio de flujo. Restricciones: no puede haber muchos unos seguidos ni muchos ceros seguidos. Para subsanar estos problemas se introduce una codificación mediante patrones (RLL 2,7 y RLL 3,9). • Ej: Patrón de bits a guardar Código 11 1000Mejora un 50%. Es implementado en discos duros que siguen el estándar IDE. ST-506. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

10. Manejo de errores: • Errores de programación: petición de acceso a sectores inexistentes. • Errores de tránsito de datos: CRC. • Errores permanentes: superficie magnética dañada –> identificación de superficie dañada en FAT. • Errores de localización. • Error del controlador. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

11. Evolución histórica (I): • Década 1950s: IBM plantea el problema de transferencia de datos desde su central en la costa este hasta su centro en San José (California). • Enero 1953: Requerimientos: 800 micras entre cabeza y disco. Estado actual de los discos planos: 20000 micras a 1200 rpm. • Febrero 1954: Éxito al pasar de tarjetas perforadas a discos. • Septiembre 1956: Aparece el IBM 350 que implementa el sistema RAMAC: Random Access Method of Accounting and Control. Características: • Capacidad: 5 millones de caracteres de 7 bits. • Electrónica: tubos de vacío. • Discos de aluminio de 60 cm recubiertos con óxido de hierro. • Tamaño: el de un frigorífico con 1 Tm de peso. • Coste: 189.950 $. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

12. Evolución histórica (II): • En 1967, el equipo de investigación de San José liderado por Alan Shugart, realiza estudios para disquete. Un ingeniero del equipo, David Noble propone el disco de 8 pulgadas con camisa protectora de tela, conocido como floppy. • 1969: Shugart deja IBM llevándose más de 100 ingenieros a la empresa Memorex. • 1971: IBM introduce el primer disco de memoria (memory disk) de 8 pulgadas. • 1973: Shugart deja Memorex, se lleva a muchos ingenieros y crea Shugart Associates para desarrollar discos flexibles. Crea la interfaz que se popularizará por IBM. • 1974: Shugart quiere introducir procesadores y discos de flexibles en sistemas completos. Los socios de Shugart quieren centrarse en el disco floppy. Despiden a Shugart. Wang Laboratories solicita el disco de 5¼ y Shugart Associates lo fabrica. 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

13. Evolución histórica (III): • En 1979: La empresa Finis Conner sontrata a Shugart para fabricar floppies de 5¼, creando la entidad Seagate Technology y dando lugar al disco duro de 6 MB con interfaz de comunicación, conocido como ST-506. • 1981: Sony saca al mercado el dico flexible de 3½ aceptado por APPLE, IBM y HP. • 1981: Aparición del ST-412 con búsqueda prealmacenada. Consitituye el formato IDE (Integrated Drive Electronics), el cual es estandarizado por el organismo ANSI en 1990, con el nombre ATA (Advanced Technology Attachment). Se trata de un disco duro con controlador integrado en la pletina y que implementa técnicas de verificación activa de errores. • 1995: EIDE (incluye controladora de CD-ROM). Estandarizado como ATAPI (Advanced Technology Attachment Packect Interface). 5.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

14. 5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico. • Consultar este tema en la bibliografía aportada: PC Interno. 5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.