Dispositivos Almacenamiento

Periféricos e Interfaces , 3º ITIS 1
5. Dispositivos de Almacenamiento.
5. Dispositivos de almacenamiento.
1. Dispositivos de almacenamiento
magenético.
• Estructura de disquete.
• Estructura de disco duro.
• Evolución histórica.
• Evolución Tecnológica.
2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

5.1. Dispositivos de almacenamiento
magnético.
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)

 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.

 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.

 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.

 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.

 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.
a) 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.

b) Búsqueda de sector: TR, tiempo de latencia o demora de rotación.
c) 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.

 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 1000
Mejora un 50%. Es implementado en discos duros que siguen el
estándar IDE. ST-506.
T T
1
T T
0 1 1
T
0
T T
0
T
1 0
FM
MFM

 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.

 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 $.

 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.

 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).

Evolución Tecnológica
5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.
 El sistema IDE (Integrated Device Electronics, "Dispositivo con electrónica
integrada") o ATA (Advanced Technology Attachment,) controla los dispositivos de
almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced
Technology Attachment Packet Interface) y además añade dispositivos como las
unidades CD-ROM.
En el sistema IDE el controlador del dispositivo se encuentra integrado en la electrónica del
dispositivo. Las diversas versiones de sistemas ATA son:
Paralell ATA (algunos estan utilizando la sigla PATA)
ATA-1
ATA-2, soporta transferencias rápidas en bloque y multiword DMA.
ATA-3, es el ATA2 revisado.
ATA-4, conocido como Ultra-DMA o ATA-33 que soporta transferencias en 33 MBps.
ATA-5 o Ultra ATA/66, originalmente propuesta por Quantum para transferencias en
66 MBps.
ATA-6 o Ultra ATA/100, soporte para velocidades de 100MBps.
ATA-7 o Ultra ATA/133, soporte para velocidades de 133MBps.
Serial ATA, remodelación de ATA con nuevos conectores (alimentación y datos), cables,
tensión de alimentación y conocida por algunos como SATA.

Las controladoras IDE casi siempre están incluidas en la placa base,
normalmente dos conectores para dos dispositivos cada uno. 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 jumpers. Habitualmente, un disco duro puede estar
configurado de una de estas tres formas:
Como 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.
Como 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. Para distinguir el conector en el que se
conectará el primer bus Ide (Ide 1) se utilizan colores distintos.

Este diseño (dos dispositivos a un bus) tiene el inconveniente de
que mientras se accede a un dispositivo el otro dispositivo del mismo
conector IDE no se puede usar. En algunos chipset (Intel FX triton) no se
podría usar siquiera el otro IDE a la vez.
Este inconveniente está resuelto en S-ATA y en SCSI, que pueden
usar dos dispositivos por canal.
Los discos IDE están mucho más extendidos que los SCSI debido
a su precio mucho más bajo. El rendimiento de IDE es menor que SCSI
pero se están reduciendo las diferencias. El UDMA hace la función
del Bus Mastering en SCSI con lo que se reduce la carga de la CPU y
aumenta la velocidad y el Serial ATA permite que cada disco duro trabaje
sin interferir a los demás.
De todos modos aunque SCSI es superior se empieza a considerar
la alternativa S-ATA para sistemas informáticos de gama alta ya que su
rendimiento no es mucho menor y su diferencia de precio sí resulta más
ventajosa.

IDE (Integrated device Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment)
Conectores IDE
Interface SATA ( Serial ATA )

SCSI, acrónimo inglés Small Computer System Interface, es un interfaz
estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos en el bus de la
computadora.
Para montar un dispositivo SCSI en un ordenador es necesario que tanto el
dispositivo como la placa madre dispongan de un controlador SCSI. Es habitual que el
dispositivo venga con un controlador de este tipo, pero no siempre es así, sobre todo
en los primeros dispositivos. Se utiliza habitualmente en los discos duros y los
dispositivos de almacenamiento sobre cintas, pero también interconecta una amplia
gama de dispositivos, incluyendo scanners, unidades CD-ROM, grabadoras de CD, y
unidades DVD. De hecho, el estándar SCSI entero promueve la independencia de
dispositivos, lo que significa que teóricamente cualquier cosa puede ser hecha SCSI
(incluso existen impresoras que utilizan SCSI).
En el pasado, era muy popular entre todas las clases de ordenadores.
Actualmente sigue siendo popular en lugares de trabajo de alto rendimiento,
servidores, y periféricos de gama alta. Los ordenadores de sobremesa y los portátiles
utilizan habitualmente las interfaces más lentas de IDE para los discos duros y USB (el
USB emplea un conjunto de comandos SCSI para algunas operaciones) así como
Firewire a causa de la diferencia de coste entre estos dispositivos.
Se está preparando un sistema SCSI en serie, denominado Serial Attached
SCSI o SAS, que además es compatible con SATA, dado que utiliza el mismo conector,
por lo tanto se podrán conectar unidades SATA en una controladora SAS.

Tipos de SCSI
•SCSI 1 Bus de 8 bits. Velocidad de transmisión de datos a 5 Mbps.
Su conector genérico es de 50 pins (conector Centronics) y baja
densidad. La longitud máxima del cable es de seis metros. Permite
hasta 8 dispositivos (incluida la controladora), identificados por las
direcciones 0 a 7.
•SCSI 2 Fast: Con un bus de 8, dobla la velocidad de transmisión (de
5 Mbps a 10 Mbps). Su conector genérico es de 50 pins y alta
densidad. La longitud máxima del cable es de tres metros. Permite
hasta 8 dispositivos (incluida la controladora), identificados por las
direcciones 0 a 7.
•Wide: Dobla el bus (pasa de 8 a 16 bits). Su conector genérico es
de 68 pins y alta densidad. La longitud máxima del cable es de tres
metros. Permite hasta 16 dispositivos (incluida la controladora),
identificados por las direcciones 0 a 15.

 SCSI 3 1.- SPI: SCSI 3 (Parallel Interface o Ultra SCSI).
 1.1.-Ultra: Dispositivos de 8 bits con velocidad de ejecución de
20 Mb/s. Su conector genérico es de 50 pins y alta densidad. La
longitud máxima del cable es de tres metros. Admite un
máximo de 8 dispositivos. También se conoce como Fast 20 o
SCSI-3.
 1.2.-Ultra Wide: Dispositivos de 16 bits con velocidad de
ejecución de 40 Mb/s. Su conector genérico es de 68 pins y alta
densidad. La longitud máxima del cable es de 1,5 metros.
Admite un máximo de 15 dispositivos. También se conoce como
Fast SCSI-3.
 1.3.-Ultra 2: Dispositivos de 16 bits con velocidad de ejecución
de 80 Mb/s. Su conector genérico es de 68 pines y alta
densidad. La longitud máxima del cable es de doce metros.
Admite un máximo de 15 dispositivos.

 2.-Firewire (IEEE 1394).
 3.- SSA: Serial Storage Arquitecture. De IBM. Usa full-duplex con canales
separados.
 4.- FC-AL: Fibre Channel Arbitrated Loop. Usa cables de fibra óptica (hasta
10 km) o coaxial (hasta 24 m). Con una velocidad máxima de 100Mbps.
 Características de SCSI Utilizan CCS (Command Common Set). Es un
conjunto de comandos para acceder a los dispositivos que los hacen
más o menos compatibles.
 SCSI 1, SCSI2 y SCSI 3.1(SPI) conectan los dispositivos en paralelo.
SCSI 3.2(Firewire), SCSI 3.3(SSA) y SCSI 3.4(FC-AL) conectan los
dispositivos en serie.
 Hacen falta terminadores (jumpers, por BIOS, físicos) en el inicio y
fin de la cadena.
 Número máximo de dispositivos: La controladora cuenta como un
dispositivo (identificador 7, 15) BUS Dispositivos Identificadores
Conector 8 bits 7 Del 0 al 6 50 pins 16 bits 15 Del 0 al 14 68 pins

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