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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.

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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)

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 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.

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 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.

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 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.

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 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.

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 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.

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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.

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 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

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 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.

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 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 $.

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 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.

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 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).

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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.

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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.

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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.

17

18
IDE (Integrated device Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment)
Conectores IDE
Interface SATA ( Serial ATA )

19
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.

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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.
21

• 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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Estructura
El número total de sectores de un disco duro se puede calcular: nº sectores =
nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista. Por tanto, cada sector queda
unívocamente determinado si conocemos los siguientes valores: cabeza,
cilindro y sector. Por ejemplo, el disco duro ST33221A de Seagate tiene las
siguientes especificaciones: cilindros = 6.253, cabezas = 16 y sectores = 63.
El número total de sectores direccionables es, por tanto, 6.253*16*63 =
6.303.024 sectores. Si cada sector almacena 512 bytes de información, la
capacidad máxima de este disco duro será de 6.303.024 sectores * 512
bytes/sector = 3.227.148.228 bytes ~ 3 GB.
23

Enlaces
27
http://www.tecnologiaslibres.net/2007/12/06/ssd-los-discos-duros-del-futuro/
http://www.youtube.com/watch?v=9eMWG3fwiEU
Western Digital
Seagate
Maxtor
Maxtor
Samsung
Hitachi
Fujitsu
Quantum Corp.
Toshiba

• Discos
• Tipos de discos
• Magnéticos
– Discos Duros (Hard Disk)
– Diskette (Floppy) 3.5", 5 1/4" 8"
– Discos Removibles (Disk Cartridges)
• Iomega Zip (100Mb)
• Jazz (1Gb)
• Opticos

• Organización de los sectores
– Al principio no eran adyacentes, existía un factor
de intercalamiento de 3 o 5
– Actualmente gracias a las velocidades de los
discos si pueden estar adyacentes

• Clusters
– Relacionado a cómo ve el Sistema Operativo al disco
– Son un número fijo de sectores continuos (grupo)
– Permiten que se lean "clusters" y asi evitar tener que leer
sector por sector
– El número de sectores agrupados se puede ajustar en la
mayoría de los OS (1-65535), default 3512
– Tip: clusters grandes para archivos grandes y viceversa

• Extents
– Cuando un archivo no puede estar en sectores
contiguos ocurre un "extent"
– Si hay demasiados extents tenemos un problema
porque se incrementa el tiempo de acceso a disco

• Fragmentación Interna
– Sucede cuando un archivo no es del mismo
tamaño que los sectores o clusters
– Tip: clusters grandes para archivos grandes y
viceversa

• Cálculos para conocer información de los discos duros
– Track Capacity = number of sectors per track X bytes per sector
Cylinder Capacity = number of sectors per cylinder X track capacity
Drive Capacity = number of cylinders X cylinder capacity
• Número de bytes por sector=512
Número de sectores por track=63
Número de tracks por cilindro=16
Número de cilindros=4092
– 63*512=32256
16* 32256=516096
4092*516096=2,111,864,832 = 2.1 Gb
• Número de bytes por sector=512
Número de sectores por track=63
Número de tracks por cilindro=16
Número de cilindros=6279
– 63*512=32256
16* 32256=516096
59321*516096= 30,615,330,816=30 Gb

• Velocidades de discos
– Internal Media Transfer Rate
• La velocidad interna del disco, para leer la información,
alrededor de uno 500 Mbits/s (62.5Mb/s) en promedio.

dle Speed
(RPM)
Average Latency
(Half Rotation)
(ms)
Typical Current Applications
3,600 8.3 Former standard, now obsolete
4,200 7.1 Laptops
4,500 6.7 IBM Microdrive, laptops
4,900 6.1 Laptops
5,200 5.8 Obsolete
5,400 5.6 Low-end IDE/ATA, laptops
7,200 4.2 High-end IDE/ATA, Low-end SCSI
10,000 3.0 High-end SCSI
12,000 2.5 High-end SCSI
15,000 2.0 Top-of-the-line SCSI

• Tipos de Interfaces para transmisión de datos:
• IDE: Integrated Drive Electronics
– ATA, Fast ATA, Fast ATA-2 con LBA (Logical Block Addressing)
– Ultra ATA (UATA)
• Direct Memory Access (DMA) 30 Mb/s
• Ultra Direct Memory Access (UDMA) 60-100 Mb/s
– Serial ATA 150 Mb/s
• USB: Universal serial bus 480Mbits/s
• SCSI: Small Computer System Interface 5-320 Mb/s
• Fiber Channel 2 Gbits/s

Un conector IDE/ATA en un disco (arriba) y un cable regular de 40 conductores IDE/ATA cable (abajo).

Ultra DMA: agrega transición en ambos extremos del reloj, doblando así la velocidad;
también introduce el uso de CRC (cyclical redundancy checking).
80-conductor Ultra DMA IDE/ATA interface cable.
Nótense los conectores azul, gris y negro, así como los 80 cables.
La marca roja indicando el cable #1 está presente también (aunque no se aprecie en la foto)

Comparación entre los cables de 80-conductores y 40-conductores.

• SCSI (Small Computer System Interface)
– SCSI no es únicamente una interface, es todo un
protocolo de comunicación que ha ido evolucionando
con el tiempo hasta llegar a convertirse en la interface
más rápida en el mercado.

Transfer Mode
Defining
Standard
Bus
Width
(bits)
Bus
Speed
(MHz)
Through-
put
(MB/s)
Cabling
Maximum Cable
Length (m)
6
"Regular"
SCSI (SCSI-1)
SCSI-1 8 5 5 50-pin
25
6
Wide SCSI
SCSI-2 16 5 10 68-pin
25
3
Fast SCSI
SCSI-2 8 10 10 50-pin
25
3
Fast Wide
SCSI
SCSI-2 16 10 20 68-pin
25
1.5
3
Ultra SCSI
SCSI-3 /
SPI
8 20 20 50-pin
25
1.5
3
Wide Ultra
SCSI SCSI-3 /
SPI
16 20 40 68-pin
25

• D-Shell (D-Sub, DD): El primer SCSI standard,
SCSI-1
Cuidado: El conector Apple DB-25 SCSI es mecánicamente idéntico al conector paralelo de una PC.
Un conector macho DD-50 SCSI
Se observa el metal "D-shaped" alrededor de los pins.

• Centronics: otro conector SCSI-1 standard de
50-pin, también llamado "Centronics
connector"
Conector macho (arriba) y hembra 50-pin Centronics connectors.
Se observa que los pins son planos y las esquinas poseen pestañas para conectarse.

• High-Density (HD): El conector D-shell basado
en el SCSI-1 standard fue reemplazado por
uno nuevo de alta densidad basado en SCSI-2 .
Machos de 50-pin (izquierda) y 68-pin conectores de alta densidad externos.

• Very High Density Cable Interconnect (VHDCI):
Para mejorar de manera notable la flexibilidad
del hardware SCSI surge este nuevo conector.

Conectores internos (unshielded):
Regular Density: Definido para SCSI-1 standard
para dispositivos de 8 bits. Es una conector
rectangular de 25 pins muy similar al de los
IDE/ATA excepto por tener 5 pins extra en
cada renglón.
Macho (arriba) y hembra 50-pin regular density.

• High Density: SCSI-2 definió estos conectores
que llamados de alta densidad porque el
espacio entre pins es de la mita que en los
antiguos SCSI-1 haciéndolos mucho más
pequeños.
Un macho interno, high-density 68-pin connector.

• Single Connector Attachment (SCA): Es el
estandar para conectores SCSI internos, no
refiriéndose a los cables sino la interface
integrada en alguna tarjeta.

1st
generation
2nd generation 3nd generation
Approximate
Data Rate
150MB/s 300MB/s 600MB/s
Approximate
Bus Speed
1.5GB/s 3.0GB/s 6.0GB/s
Introduction Mid 2002 Mid 2004 Mid 2007
Signal
compatibility
-
Compatible w/1st
generation
Compatible w/ 2nd
generation

• Universal Serial Bus (USB)
– Velocidad de 480Mbits/s
– El cable puede tener un largo de 5 metros.

• FC Fiber Channel
– Velocidad de 2Gbits/s
– El cable puede medir hasta 15 km

• Subsistemas de Disco
– Problema:
• Capacidad limitada en cuanto al espacio de almacenamiento por
disco.
• Existe un cuello de botella en lo que se refiere a I/O para aquellos
sistemas que requieren de gran performance
– Acceso a disco (milisegundos) vs RAM (nanosegundos)
• Soluciones:
– RAID (Redundant Arrays of Inexpensive/Independient
Disks)
– Disk Catching

• RAID
– Existen 6 niveles diferentes que usan múltiples discos duros para
mejorar la velocidad, la fiabilidad o ambos.
– Los niveles 1-5 están relacionados con la fiabilidad (redundancia de
datos) pero no ofrecen grandes mejoras en lo que se refiere a
operaciones de lectura.
• La redundancia permite tener múltiples copias de los mismos
datos en varios discos de manera que si alguno falla los datos no
se pierden.
– Para que un RAID funcione requiere invertir en un hardware que
permita obtener los beneficios de dicha técnica, de otra manera el
maximizar el uso de cache es una buena solución.
60

• RAID0:
– Específico para aumentar el performance, no provee redundancia
– Los datos se envían (almacenan) en los diferentes discos
– Para la computadora varios discos se aprecian como si fueran 1 solo.
– Se requieren al menos 2 discos para implementarlo
61

• RAID1:
– Este nivel produce un "espejo" (mirror) de los datos, los
mismos datos son almacenados en 2 discos
– Estos discos pueden o no estar en la misma máquina
– Las lecturas tienden a ser más rápidas que si se hicieran de
un solo disco, ya que los datos pueden ser leídos
simultáneamente de ambos.
– Las escrituras suelen ser más lentas ya que se están
escribiendo 2 copias de los datos.
62

• RAID2:
– Utiliza códigos de corrección de errores para
compensar la carencia de dicha funcionalidad en
algunos discos
– Actualmente ya no es muy utilizado debido a que
la mayoría de los dispositivos posee dicha
característica.
64

• RAID3:
– Almacena toda la información en diferentes discos
pero a nivel byte.
– Un disco está dedicado exclusivamente a guardar
el bit de paridad, de manera que si algún disco
falla los datos se puede recuperar gracias a este
bit.
– Se requieren al menos 3 discos para
implementarlo
66

• RAID4:
– Similar a RAID3 con la diferencia que la paridad se
almacena por bloques.
– La paridad también se almacena en un solo disco
– En ambos casos el disco de paridad se puede
volver un cuello de botella
implementarlo
68

• RAID5:
– Semejante a RAID4 solo que con la diferencia de que la paridad se
divide entre todos los discos del raid.
– Resiste la caída o falla de un disco
– Las escrituras son lentas debido a que un sencilla operación de
escritura requiere leer los datos del bloque así como su paridad,
recalcular la paridad con los nuevos datos y escribir entre los
diferentes discos del raid.
– Sin embargo la gran mejora en tiempo de lectura minimiza el
overhead que se gasta en las escrituras.
– El rendimiento puede llegar a ser igual o mejor que si trabajáramos
con un solo disco.
70

• RAID6
– Similar a RAID5
– Incluye un esquema de paridad adicional
distribuido a través de los diferentes discos
– Se requieren al menos N+2 discos para
implementarlo
72

• RAID7
– Principalmente implementado a nivel hardware
– Aprovecha propiedad de un sistema operativo
inmerso (embedded) para tener las ventajas del
bus de transferencia
– Permite grandes velocidades en transferencia de
datos
– Marca Registrada por Storage Computer
Corporation.
74

• RAID10
– Es un arreglo de clases (stripes), cada una de ellas
compuesta por un arreglo de discos con RAID1.
– El costo de esta implementación es demasiado
alto, tanto en recursos como en dinero.
implementarlo.
76

• RAID53
– Es un arreglo de clases (stripes), cada una de ellas
compuesta por un arreglo de discos con RAID3.
– Esto ofrece gran velocidad pero el costo es
demasiado alto.
implementarlo.
78

• RAID0+1
– Es un arreglo de discos espejo
– Cada segmento de discos está configurado como
un RAID0
80

• Implementaciones de RAID.Conceptos
relacionados:
– Disc Spare (Hot Spare): discos o particiones de
respaldo que entran automáticamente si alguno
de los discos del raid tiene algún fallo
– Dispositivos Hot Plug: discos que pueden ser
agregados en caliente; sin necesidad de reiniciar la
máquina.
82

• Un RAID puede estar implementado en
Hardware o en Software
– Hardware: Son más rápidos, pero más costosos
83
Sun StorEdge T3 169Tb

• Software:
– Solaris Volume Manager (Solstice Disk Suite)
84

– Linux Kernels
• http://www.linux.org/docs/ldp/howto/Software-RAID-HOWTO.html
– Windows Management Console -> Disk
Management
85

• Disk Catching
– Utiliza la memoria RAM del sistema o una memoria caché
del disco para aumentar el rendimiento I/O del disco.
– Debido a estas memorias más rápidas el rendimiento
aumenta.
– Cuando se lee algo del disco lo más reciente se almacena
en esta cache de manera que cuando se hace otra llamada
al disco ésta se intercepta y se revisa si los datos se
encuentran en el buffer de memoria, si es así los datos se
utilizan de ésta y no del disco.
86

• Implementación de Catching
– La configuración del Disk Catching suele hacerse
en el BIOS de la máquina.
– Algunos Sistemas Operativos automáticamente
utilizan la memoria RAM libre para realizar el
catching
– La incluida en el disco, actualmente 2 MB en
drives IDE/ATA y de hasta 16 MB en algunos SCSI.
87

• NAS (Network Attached Storage)
– Es un dispositivo que posee un o más discos
duros, una tarjeta controladora, una tarjeta de
red, y el software necesario que incluye los
protocolos para que los archivos sean alcanzables
desde las demás máquinas (NFS, CIFS,
Internetwork Packet Exchange).
89

• SAN (Storage Area Network)
– Red dedicada creada para permitir a un grupo de
servidores el compartir sistemas de
almacenamiento de alta velocidad
90

• CAS (Content Addressed Storage)
92

CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory)
El Disco compacto de solo lectura fue creado en
1979 por las marcas Philips y Sony pero solo en el
año 1984 salieron al mundo de la informática,
permitiendo almacenar hasta 600 MB. El diámetro
de la apertura interna es de 15 mm, esta medida fue
inspirada en la moneda de 10 centavos de florín,
proveniente de Holanda. Y el diámetro total del
disco es de 5", es decir 12.7 cm; fue adoptada por
Sony y corresponde a la anchura de los bolsillos de
las camisas para hombres porque según su filosofía,
con el tiempo todo debe caber en el bolsillo de una
camisa.
93

CD-ROM
• Los CD-ROM sólo se pueden usar para lectura.
• Actualmente almacenan 700 Mb y se han convertido
en el estándar para distribuir sistemas operativos,
aplicaciones y discos compactos de audio.
• Son una herramienta muy buena, pero a la hora de
guardar información esta queda relegada, pues no
permite guardar información, son sólo de lectura.
94

Características físicas
• Las unidades de CD-ROM se evalúan por su
capacidad y su velocidad de lectura. Existen
discos de varias capacidades, que van desde los
650 Mb y 74 min. a los 1054 Mb y 120 min. En lo
que se refiere a la velocidad, una unidad de
velocidad simple (1X) lee a 150kb por segundo,
una de velocidad doble (2X) lee a 300kb/s y así
sucesivamente. El límite de lectura/escritura es
de 52X (7800 kb/s).
95

Tipos de CD
• Existen distintos tipos de CD:
– CD Audio: Para escuchar los clásicos discos compactos de
música.
– Video-CD: Para películas grabadas en este formato.
– CD-i: Es una variante de disco óptico, exclusivamente de
lectura que contiene sonido e imagen además de datos.
– Photo-CD multisesión: Para guardar imágenes procedentes
de un carrete fotográfico o una memoria de una cámara
digital.
– CD-XA y CD-XA Entrelazado: CD's que contienen archivos
de audio y datos.
96

CD-R
– CD-R: Los discos grabables, están compuestos por
un soporte plástico rígido (policarbonato), al que
se adosa una capa de material sensible y otra capa
reflectante. La estructura de los discos CD-R es la
siguiente:
• Capa para Impresión
• Capa material reflectante
• Capa metálica fotosensible
• Capa de material plástico (Policarbonato)
97

CD-R
• En el proceso de grabación, el láser que actúa
sobre el disco a una determinada frecuencia,
distinta a la de lectura, incide sobre la capa
fotosensible y modifica las características de la
misma quemándola (grabándola) y quedando de
esta manera grabada la información en forma de
marcas que se corresponden con los valores 0 y 1
y que se organizan en una espiral a lo largo del
disco.
98

CD-R
• Tras este proceso de quemado, el láser que actúa bajo una
frecuencia de lectura, no es capaz de atravesar la capa
fotosensible lo que permite que un disco CD-R pueda ser
leído en todos los dispositivos de sólo lectura actuales.
• Una vez alterada, la capa fotosensible no puede volver a su
estado natural, por lo que el CD-R puede ser grabado una
sola vez.
• Esta tecnología es denominada WORN (Write Once Read
Many) es decir, solo se escribe una vez y puede ser leída
muchas.
100

CD-RW
– CD-RW: son una evolución sobre los CD-R. La diferencia
estriba en el cambio de la capa fotosensible, de
características tan especiales que el proceso normal de
quemado lo efectúa como el CD-R, pero si posteriormente
a la grabación se somete a un nuevo quemado, a una
temperatura superior a la establecida para la grabación, el
material fotosensible es capaz de volver a su estado
original quedando listo para una nueva grabación. Para
poder llevar a cabo este proceso, los actuales lectores de
CD-ROM llevan incorporados un láser que es capaz de
operar a dos frecuencias distintas.
101

CD-R - CD-RW
102
CD-R CD-RW
TECNOLOGÍA QUE Graba datos permanentemente
No puede ser borrado
Puede ser leído indefinidamente
Graba y reescribe hasta 1000 veces
Se puede borrar para reutilizarlo
Puede ser leido indefinidamente
UTILIDAD Archivar datos, imágenes, fotos...
Crear discos de música
personalizada
Distribuir programas
Copias de respaldo de bases de datos
Almacenamiento a corto plazo
Trasladar documentos o archivos de
gran tamaño
Los actuales lectores de CD-ROM llevan incorporados un
láser que es capaz de operar a dos frecuencias distintas.
Esta característica es denominada "multiread" y esto
permite la lectura de CD-ROM, CD-R y CD-RW.

CD-RW
• Un dato a tener en cuenta en toda grabadora
consiste en los clásicos 48x24x48 que nos
indican respectivamente la velocidad de
grabación (CD-R), la de borrado y reescritura
(CD-RW) y la de lectura (CD-ROM y CD-R)
103

• En el proceso de grabación es fundamental quién proporciona el
flujo de datos, normalmente un disco duro u otro CD, ya que la
velocidad de envíos de dichos datos debe ser constante para
evitar los errores de lectura.
• Precisamente para evitar esta cuestión, los dispositivos de
grabación, incorporan una memoria intermedia o buffer lo que
garantiza que el flujo de datos sea constante. Es decir, el proceso
de grabación se abastece de los datos que le proporciona el buffer
y no el dispositivo que emite los datos, garantizando así que
siempre estará disponible la información necesaria, sin pausas o
buffer underrun que dejarían al soporte inservible.
104

DVD
• El DVD, inicialmente llamado Disco de Video Digital,
posteriormente Disco Versátil Digital y ahora, simplemente
DVD, es un disco plateado, de 12 cm. de diámetro y un orificio
en centro (en esto es parecido a un CD), pero con una
capacidad de almacenamiento que va de los 4.7 a los 17 Gb. El
CD permite grabar 74 minutos, en cambio el DVD permite 9
horas de grabación digital de audio. Se amplia además, su
capacidad de grabación de vídeo, que es de 133 minutos por
lado con una calidad de sonido e imagen extraordinaria y
constante, y sin perdida de calidad aunque se reproduzcan
varias veces.
105

DVD
• Los lectores DVD-ROM también utilizan el valor
X, pero su valor es distinto al de las unidades
CD-ROM. En este caso el factor 1x ronda los
1350 Kb/sg. Por tanto, los lectores DVD 16x, lo
más rápidos, leen a una velocidad aproximada
de 21600 Kb/sg.
106

DVD
• El DVD está compuesto 5 Capas:
– Capa para Impresión
– Capa de Policarbonato
– Capa Reflectora
– Capa Semi-Reflectora
– Capa de Policarbonato
107

Características DVD:
• Pueden existir hasta dos capas por cada una de
las caras del disco, organizadas en dos alturas
diferentes.
– La capa base, es de un material plateado y
totalmente reflexivo que permite reflejar toda la luz
del láser que incida sobre ella.
– La capa que se monta sobre la base, lógicamente
separada por un material aislante, es semireflexiva, lo
que permitirá pasar algo de luz
108

• Para poder leer la capa interna, es necesario aumentar
la potencia del láser, de manera que atraviese la
primera capa que queda desenfocada, con lo que la luz
es reflejada por la capa más interna, pudiéndose así
leer la información contenida en ella.
• Físicamente se podrían conseguir más capas de
almacenamiento dentro de una misma cara, pero por
razones de convenio se ha adoptado dos capas por cara
109

TIPOS DE DISCOS Y CAPACIDADES DE LOS DVD
• Hay dos tipos de discos principalmente, que
son los DVD+ y los DVD-.
• Cada uno de estos tipos cuenta con sus
correspondientes versiones de discos
grabables (R) y regrabables (RW).
• Los DVD+ tienen un mejor tiempo de acceso,
posicionamiento y rendimiento en general,
aunque almacenan una menor cantidad de
datos que los discos DVD-.
110

• Estos cuatro tipos pueden dividirse a su vez en
dos grupos, según tengan una o dos capas:
– Una capa
• Una cara: DVD 5 = 4.7 Gb / 133 min.
• Doble cara: DVD 9 = 8.5 Gb / 266 min.
– Doble capa
• Una cara: DVD 10 = 9.4 Gb / 266 min.
• Doble cara: DVD 18 = 17 Gb / 481 min.
111

DVD-R y DVD+R
• La R en el nombre, quiere decir que solamente
pueden grabarse una sola vez, es decir, que la
superficie de escritura solo puede ser utilizada una
vez.
• El formato +R es más rápido que el -R, pero el +R es
menos compatible, porque es más nuevo. De todas
maneras, actualmente, casi todas las grabadoras o
lectoras soportan ambos.
• La calidad y la estructura de los datos son los mismos
en ambos tipos de DVDs.
112

• Otras diferencias son:
– En los -R, la grabación necesita un proceso de inicialización
(formatearlo completamente al principio) y otro de
finalización (debe ser cerrado).
– En los +R, no es necesario ni iniciarlos ni finalizarlos.
Formatea al mismo tiempo que graba.
– Los -R graban a una velocidad lineal constante (CLV).
– Los +R graban a una velocidad variable.
– Cuando se graba en DVD-R las velocidades son enteras (1X,
2X, 4X, etc.), en cambio en los +R las velocidades son
fraccionarias (2.4X, etc.).
113

DVD-RW
• Fue creado por Pioneer en noviembre de 1999 y es el
formato contrapuesto al DVD+RW, apoyado además
por Panasonic, Toshiba, Hitachi, NEC, Samsung,
Sharp, Apple Computer y el DVD Forum, Organismo
que regula el formato del DVD.
• El DVD-RW incorpora la tecnología CLV (Constant
Linear Velocity) o velocidad lineal constante,
garantizando un flujo constante de datos.
114

DVD-RW
• El DVD-RW es análogo al CD-RW, por lo que permite
que su información sea grabada, borrada y regrabada
varias veces, esto es una ventaja respecto al DVD-R,
ya que se puede utilizar como un diskette de 4,7 GB.
• La grabación en este formato, necesita un proceso de
inicialización en donde el disco es formateado en su
totalidad (antes de comenzar) y otro de finalización,
este proceso nos garantiza la reproducción posterior
115

• El DVD-RW implementa sistemas de seguridad
como el CLV contra el "Buffer Underrun", no
puede detener la grabación para reanudarla de
nuevo cuando recibe más datos (Lossless
Linking)
• Además son mas baratos que los DVD+RW.
116

DVD+RW
• Formato apoyado por el DVD Alliance, aunque dadas
sus características técnicas y compatibilidad sí es
aceptado por la mayoría de la industria informática.
Este tipo de formato es posible reproducirlos en los
actuales DVD-ROM y DVD Video y soporta además
del CLV comentado en el formato DVD-RW, el CAV
(Constant Angular Velocity) o velocidad angular
constante usada en los actuales CD-ROM, lo que lo
hace ideal para grabar DVD que contengan tanto
audio como video.
117

• Presenta varias ventajas con respecto al DVD-
RW
– No es necesario inicializarlo.
– No es necesario la finalización.
– Cuando el proceso de grabación se inicia, este lo hace
inmediatamente.
– Permite el "Lossless Linking" o la posibilidad de detener la
grabación sin producir errores, evitando el "Buffer Underrun“.
– Es posible el formato Mount Rainier que permite grabar DVD
como si fueran disquetes y ser leidos por cualquier lector DVD
118

– Formatea al mismo tiempo que graba
– Una vez finalizada la grabación, se visualiza al instante
119

• Aparte de estos formatos que son los más
estandarizados, existen los DVD-RAM, que vienen en
un cartucho de plástico debido a que son mucho más
delicados que los DVD normales, aunque tienen la
ventaja de que su vida útil es 100 veces mayor y que
pueden ser tratados como un disco duro (se graban y
leen por sectores). La desventaja es que sólo se
pueden leer en el ordenador y que su precio es
mayor que el de los DVD normales.
120

• La barrera física de grabación se encuentra en
las 16x. Un DVD de 16x gira una velocidad de
alrededor de 10.000 revoluciones por minuto,
que equivale a 52x en CD. Si se intentase
acelerar más el disco, el material que lo
compone comenzaría a agrietarse.
121

• La información de las velocidades en el DVD
viene dada por 6 parámetros ya que además
de leer y escribir en DVD también pueden
hacerlo en CD.
• Por ejemplo para una grabadora 24x8x4 en CD
y 6x2x1 en DVD, significa que puede leer a 24
en CD y 6 en DVD, grabar a 8 en CD y 2 en
DVD y rescribir a 4 en CD y 1 en DVD
122

Características físicas comunes a los CD y DVD
• El diámetro de estos discos es de 12cm y su
espesor es de 1,2mm.
• El agujero que hay en medio de estos discos
tiene un diámetro de 1,5cm.
• El disco tiene una capa metálica reflectante
recubierta por una capa protectora a base de
barniz transparente.
123

• La superficie grabable de un disco se divide en tres
partes: el LEAD IN, la ZONA DE DATOS y el LEAD OUT
– El LEAD IN (encabezamiento) ocupa los primeros cuatro
milímetros del disco en el margen interior y contiene una
especie de índice.
– A continuación sigue la zona de datos que ocupa
prácticamente la totalidad del disco.
– La parte final la constituye la zona del LEAD OUT, que
marca el final del disco. Se encuentra inmediatamente
detrás del final de la zona de datos ocupada y tiene una
anchura de 1mm.
124

• La información a almacenar se impresiona sobre una capa
metálica en forma de los llamados PITS y LANDS.
• Los PITS y LANDS se alinean a lo largo de una única espiral que
va desde dentro hacia fuera y cubre todo el disco.
• En contraposición a un disco de vinilo, un CD o DVD se
comienza a leer desde el margen interior y no desde el
exterior.
• La densidad de un CD alcanza casi las 16.000 pistas por
pulgada (Tracks per inch, TPI), mientras que un DVD llega a los
35000 TPI debido al menor tamaño de sus pits y la menor
separación entre ellos
125

• CAV Y CLV:
– Hay dos procedimientos posibles a la hora de
almacenar datos sobre medios giratorios cuyos
nombres son CAV y CLV y ambos se refieren a la
velocidad de rotación del medio de
almacenamiento.
126

• El principio CAV (constant angular velocity) se basa en
una velocidad angular constante, exactamente el
mismo número de vueltas por unidad de tiempo. No
debemos confundir la velocidad angular con la
velocidad de la cabeza lectora, ya que
independientemente de donde se encuentre ésta, el
medio siempre gira con una velocidad constante. Si la
cabeza se encuentra sobre una pista de zona interior,
escribirá una pista significativamente más corta, que la
que escribiría de encontrarse en la zona exterior.
127

• En el procedimiento CLV (constant linear
velocity), el cabezal de escritura recorre
exactamente la misma distancia por unidad de
tiempo independientemente de si se encuentra
en el margen exterior o interior del disco. Para
ello, la unidad aumenta la velocidad de rotación
en la medida que el cabezal se desplaza desde el
interior del disco hacia el margen exterior.
128

• Hasta los 16X en CD o 2X en DVD de velocidad
de transferencia se utiliza el CAV, y a partir de
esta velocidad es reemplazado por el método
CLV.
129

Funcionamiento:
• Las unidades CD y DVD tienen grabada en su
superficie una serie de agujeros diminutos llamados
Pits que tienen una longitud variable, aunque el
mínimo es de 0,83 micrómetros en CD-ROM y 0,4 en
DVD, y una distancia entre Pits de 1,6 micrómetros en
CD-ROM y 0,76 en DVD. El espacio intermedio entre
dos Pits se denomina Land.
En la siguiente imagen podemos ver las diferencias en
el tamaño de pits y lands entre DVD's y CD's:
130

• En un CD o DVD, la información está almacenada
digitalmente, codificada mediante unos y ceros. Un
Pit está delimitado por unos, es decir, el principio y
el final de un Pit es un uno, y su longitud está
determinada por el número de ceros que contiene.
El espacio entre PITS, denominado Land, representa
solamente ceros y el número de estos depende de
la longitud del Land.
132

• El láser al pasar por la superficie del disco, se
refleja con diferente intensidad dependiendo
de si pasa por un Pit o por un Land, quedando
este reflejo registrado por un detector
fotoeléctrico.
• La intensidad de la luz reflejada es menor
cuando el láser pasa por un Pit, y mayor
cuando lo hace por un Land.
134

• Es un tipo de disco óptico capaz de escribir y
reescribir los datos sobre sí. Al igual que un CD-
ROM, puede ser utilizado tanto para almacenar
datos informáticos como pistas de audio
• Estas unidades son menos usadas en entornos
domésticos que las unidades de CD-ROM.
Admiten discos de gran capacidad: 230 Mb, 640
Mb o 1,3 Gb.
136

• La grabación magneto-óptica es un sistema
combinado que graba de forma magnética y
óptica, pero al reproducirlo lo hace solo de
forma óptica, bajo la incidencia de un rayo láser.
• Los fabricantes de este tipo de soportes
aseguran que son capaces de almacenar datos
durante 30 años sin distorsiones ni pérdidas.
137

• Las unidades de grabación de discos magneto-
ópticos verifican la información después de
escribirla, del mismo modo que las disqueteras,
reintentando la operación en caso de falla o
informando al sistema operativo si no puede
efectuarse.
• Esto provoca una demora en la escritura tres veces
superior a la lectura, pero hace que los discos sean
sumamente seguros, a diferencia de los CD-R o DVD-
R en los que los datos son escritos sin ninguna
verificación.
138

• Los discos de almacenamiento magneto-
óptico suelen ser reconocidos por el sistema
operativo como discos duros, ya que no
requieren de un sistema de ficheros especial y
pueden ser formateados en FAT, HPFS, NTFS,
etcétera.
• Un ejemplo de disco magneto-óptico es el
MiniDisc.
139

BLU-RAY
• Blu-ray (también conocido como Blu-ray Disc o BD), Rayo azul o Rayazul
es un formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro
(igual que el CD y el DVD) para vídeo de alta definición y almacenamiento
de datos de alta densidad. El uso del láser azul para escritura y lectura
permite almacenar más cantidad de información por área que los discos
DVD, debido a que el láser azul tiene una menor longitud de onda que los
láseres usados para almacenar en discos DVD.
• Su capacidad de almacenamiento llega a 50 Gigabytes a doble capa, y a 25
GB a una capa. El Blu-ray de 400 GB a 16 capas ya fue patentado y se
espera que salga al mercado en el 2010, así como se tiene pensado
patentar un Blu-Ray de 1 Terabyte para 2011 ó 2012. La consola de
videojuegos PlayStation 3 puede leer discos de hasta doble capa y se ha
confirmado que está lista para recibir el disco de 16 capas.
140

• Este formato se impuso a su competidor, el HD DVD,
en la guerra de formatos iniciada para convertirse en
el estándar sucesor del DVD, como en su día ocurrió
entre el VHS y el Betamax, o el fonógrafo y el
gramófono.
• Después de la caída de muchos apoyos del HD-DVD,
Toshiba decidió abandonar la fabricación de
reproductores y las investigaciones para mejorar su
formato
141

Funcionamiento
• El disco Blu-ray hace uso de un rayo láser de color azul con
una longitud de onda de 405 nanómetros, a diferencia del
láser rojo utilizado en lectores de DVD, éste con una longitud
de onda de 650 nanómetros.
• Junto con otros avances tecnológicos, permite almacenar
sustancialmente más información que el DVD en un disco de
las mismas dimensiones y aspecto externo.
• Blu-ray obtiene su nombre del color azul del rayo láser (blue
ray quiere decir "rayo azul"). La letra "e" de la palabra original
"blue" fue eliminada debido a que, en algunos países, no se
puede registrar para un nombre comercial una palabra
común.
142

• Fue desarrollado en conjunto por un grupo de compañías tecnológicas llamado Blu-Ray Disc
Association (BDA), liderado por Sony y Philips, y formado por las siguientes empresas:
– Estudios en exclusiva:
• Sony Pictures Entertaiment (Columbia Pictures y Tristar Pictures, entre otros).
• Buena Vista (Walt Disney Pictures, Touchstone Pictures, Hollywood Pictures y
Miramax, entre otros).
• 20th Century Fox (incluye el catálogo de Metro-Goldwyn-Mayer y United Artists).
• Lions Gate Films.
• Warner Bros. Pictures.
• New Line Cinema.
– Estudios colaboradores:
• Studio Canal.
• Paramount Pictures (sólo para los filmes dirigidos por Steven Spielberg).
• Filmax (sólo en España).
• Mar Studio (sólo en España).
143

• El DVD ofreció en su momento una alta calidad, ya que era
capaz de dar una resolución de:
– 720x480 (NTSC)
– 720x576 (PAL)
• Lcapacidad de alta definición ofrecida por el Blu-ray, es de
1920x1080 (1080p).
• Este último es el formato utilizado por los estudios para
archivar sus producciones, que anteriormente se convertía al
formato que se quisiese exportar. Esto ya no será necesario,
con lo que la industria del cine no tendrá que gastar esfuerzo
y tiempo en el cambio de resolución de películas a Blu-ray, lo
que abaratará sus costos.
144

Capacidad de almacenaje y
velocidad
• Una capa de disco Blu-ray puede contener alrededor de 25 GB o
cerca de 6 horas de vídeo de alta definición más audio.
• Está en el mercado el disco de doble capa, que puede contener
aproximadamente 50 GB.
• La velocidad de transferencia de datos es de 36 Mbit/s (54 Mbps
para BD-ROM), pero ya están en desarrollo prototipos a velocidad
de transferencia 2x (el doble, 72 Mbit por segundo).
• Ya está disponible el BD-RE (formato reescribible) estándar, así
como los formatos BD-R (grabable) y el BD-ROM, como parte de la
versión 2.0 de las especificaciones del Blu-ray
145

Discos duros de estado sólido SSD
• El medio de almacenamiento masivo más
popular de la próxima década.
• Son más livianos, robustos, pequeños, y no
consumen casi energía.
• Sin embargo, su precio aún es prohibitivo.
Afortunadamente, hay una solución: puedes
construirlos tú mismo por casi nada.
146

SSD
• Ventajas:
– Al carecer de partes móviles son mucho menos
propensos a los fallos.
– Su consumo de energía es casi nulo.
– Son ideales para los ordenadores portátiles, ya que
ocupan muy poco espacio y son livianos.
147

SSD
• Inconvenientes:
– La primera es su vida útil. Al estar basados en
memorias del tipo FLASH, el numero de veces que
pueden leerse o escribirse cada una de sus
posiciones de memoria no es infinita (en un disco
convencional tampoco lo es), sino que rondan el
millón de operaciones de escritura.
148

• Inconvenientes:
– Su costo. No es raro encontrar que un disco SSD
de 32 GB con una velocidad de lectura-escritura
de unos 30MB/s cueste en el mercado alrededor
de los 1000 euros. Esto los coloca en una posición
tal, que su uso solo es viable en ordenadores de
altísima gama. En el caso del eeePC, el disco es de
solo 4 GB (u 8 GB), lo que permite mantener el
costo final del ordenador en un valor razonable.
149

– A simple vista, no deberían ser tan caros. Las
tarjetas de almacenamiento basadas en memoria
FLASH como las SD card funcionan con el mismo
principio electrónico y tienen un costo 10 veces
menor.
• La explicación, aseguran, es que se producen mucha
mas cantidad de tarjetas SD que de discos SSD, aunque
seguramente también hay un componente especulativo
en el precio de estos últimos. En general, los productos
nuevos siempre cuestan mas que los que ya están
consolidados.
150

• Vamos a construir un disco SSD en casa, de
prácticamente la capacidad que deseemos,
con un costo realmente bajo.
– no es necesario ser el “rey hacker” (¡ni siquiera
hay que usar un soldador!) para lograrlo.
151

• El secreto de este “truco” esta en la estructura
interna de las memorias CompactFlash.
– Estas memorias, se consiguen en capacidades de
16 GB a buen precio.
– Tienen una interfaz físicamente más pequeña pero
eléctricamente idéntica a la vieja y conocida
interfaz ATA.
152

• Gracias a un pequeño controlador IDE
imbuido dentro de la tarjeta, el ordenador
“ve” a las CompactFlash como un pequeño
disco duro.
• Todo lo que necesitamos para construir
nuestro propio disco SSD es:
– una (o varias) tarjetas de este tipo.
– Algún “adaptador” que nos permita leerlas.
(adaptadores CF-IDE)
153

• Adaptadores CF-IDE
– Existen duales (para usar dos tarjetas a la vez) o
incluso para cuatro tarjetas.
• Suponiendo que se utilice tarjetas de 16 GB, te permite
construir un disco SSD de 32GB o 64GB.
• Lo ideal es comprar un CF-IDE que sea compatible al
menos con la norma CF 3.0. Existen cuatro versiones
(de la 1 a la 4), cada una más rápida (y cara) que las
anteriores.
154

• Adaptadores CF-IDE
– El adaptador cuesta solo unos 15 euros
– Permite que las tarjetas colocadas en el sean
reconocidas por el sistema operativo como un
disco duro convencional.
– Incluso puedes usar las tarjetas en configuración
RAID, con lo que ganarás seguridad y velocidad.
155

• Key Features
– Choice of single slot or dual slot adapter
– Install one or two Compact Flash cards directly onto one IDE channel
– Dual slot adapter (ADEBIDE2CF) Compatible with CFI/II and Micro Drive on Master
position, Compatible with CFI on Slave position
– Single slot adapter (ADEBIDECF) Compatible with CFI/II and Micro Drive on Master
position
– IDE interface
– Mounts directly onto standard 40-pin IDE connector
– Supports master or slave setting
– Drive activity LED on board
– Bootable
– Supports DMA and Ultra DMA modes. A compatible flash media card will be required to
use these modes.
– Compatible* with DOS, Windows 3.1, NT4, 98SE, Me, 2000 and XP, Vista, Linux
159

160
Part number Description and Package Content
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ADEBIDECF
Embedded IDE to CF Adapter
Content: Embedded IDE - CF adapter with
standard female 40-pin IDE connector, Y-
power cable
$21.99
ADEBIDE2CF
Embedded Dual IDE to CF Adapter
Content: Embedded Dual IDE - CF adapter
with standard female 40-pin IDE connector, Y-
power cable
$23.99

Antecedentes de la Memoria flash
• Memorias de sólo lectura.
– ROM: (Read Only Memory): Se usan principalmente en
microprogramación de sistemas. Los fabricantes las suelen emplear
cuando producen componentes de forma masiva.
– PROM: (Programmable Read Only Memory): El proceso de escritura es
electrónico. Se puede grabar posteriormente a la fabricación del chip,
a diferencia de las anteriores que se graba durante la fabricación.
Permite una única grabación y es más cara que la ROM.
163

• Memorias de sobre todo lectura.
– EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Se puede
escribir varias veces de forma eléctrica, sin embargo, el borrado de los
contenidos no es completo y a través de la exposición a rayos
ultravioletas (de esto que suelen tener una pequeña ‘ventanita’ en el
chip).
– EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory): Se
puede borrar selectivamente byte a byte con corriente eléctrica. Es
más cara que la EPROM.
– Memoria flash: Está basada en las memorias EEPROM pero permite el
borrado bloque a bloque y es más barata y densa.
164

• Memorias de Lectura/Escritura (RAM)
– DRAM (Dynamic Random Access Memory): Los datos se
almacenan como en la carga de un condensador. Tiende a
descargarse y, por lo tanto, es necesario un proceso de
refresco periódico. Son más simples y baratas que las
SRAM.
– SRAM (Static Random Access Memory): Los datos se
almacenan formando biestables, por lo que no requiere
refresco. Igual que DRAM es volátil. Son más rápidas que
las DRAM y más caras.
165

Historia de la memoria flash
• Fue Fujio Masuoka en 1984, quien inventó este tipo de
memoria como evolución de las EEPROM existentes.
• Intel intentó atribuirse la creación de esta sin éxito,
aunque si comercializó la primera memoria flash de
uso común.
• Entre los años 1994 y 1998, se desarrollaron los
principales tipos de memoria que conocemos hoy,
como la SmartMedia o la CompactFlash.
166

Historia de la memoria flash
• En 1998, la compañía Rio comercializó el
primer ‘Walkman’ sin piezas móviles
aprovechando el modo de funcionamiento de
SmartMedia.
– Era el sueño de todo deportista que hubiera
sufrido los saltos de un discman en el bolsillo.
• En 1994 SanDisk comenzó a comercializar
tarjetas de memoria (CompactFlash)
167

Tecnología
• Este tipo de memoria está fabricado con
puertas lógicas NOR y NAND para almacenar
los 0’s ó 1’s correspondientes. Actualmente
(08-08-2005) hay una gran división entre los
fabricantes de un tipo u otro, especialmente a
la hora de elegir un sistema de archivos para
estas memorias. Sin embargo se comienzan a
desarrollar memorias basadas en ORNAND.
168

• Los sistemas de archivos para estas memorias están
en pleno desarrollo aunque ya en funcionamiento
como por ejemplo JFFS originalmente para NOR,
evolucionado a JFFS2 para soportar además NAND o
YAFFS, ya en su segunda versión, para NAND.
• Sin embargo, en la práctica se emplea un sistema de
archivos FAT por compatibilidad, sobre todo en las
tarjetas de memoria extraíble.
169

Funcionamiento
• Flash, como tipo de EEPROM que es, contiene un
arreglo de celdas con un transistor evolucionado con
dos puertas en cada intersección.
• Tradicionalmente sólo almacenan un bit de
información.
• Las nuevas memorias flash, llamadas también
dispositivos de celdas multi-nivel, pueden almacenar
más de un bit por celda variando el número de
electrones que almacenan.
170

Funcionamiento
• Estas memorias están basadas en el transistor
FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection
Metal Oxide Semiconductor) que es,
esencialmente, un transistor NMOS con un
conductor (basado en un óxido metálico)
adicional entre la puerta de control (CG –
Control Gate) y los terminales fuente/drenador
contenidos en otra puerta (FG – Floating Gate)
171

• Memoria flash de tipo NOR
– Cuando los electrones se encuentran en FG, modifican
(prácticamente anulan) el campo eléctrico que generaría
CG en caso de estar activo. De esta forma, dependiendo de
si la celda está a 1 ó a 0, el campo eléctrico de la celda
existe o no. Entonces, cuando se lee la celda poniendo un
determinado voltaje en CG, la corriente eléctrica fluye o no
en función del voltaje almacenado en la celda. La
presencia/ausencia de corriente se detecta e interpreta
como un 1 ó un 0, reproduciendo así el dato almacenado
172

– Para programar una celda de tipo NOR (asignar un valor determinado)
se permite el paso de la corriente desde el terminal fuente al terminal
sumidero, entonces se coloca en CG un voltaje alto para absorber los
electrones y retenerlos en el campo eléctrico que genera. Este proceso
se llama hot-electrón injection. Para borrar (poner a “1”, el estado
natural del transistor) el contenido de una celda, expulsar estos
electrones, se emplea la técnica de Fowler-Nordheim tunnelling, un
proceso de tunelado mecánico – cuántico. Esto es, aplicar un voltaje
inverso bastante alto al empleado para atraer a los electrones,
convirtiendo al transistor en una pistola de electrones que permite,
abriendo el terminal sumidero, que los electrones abandonen el
mismo. Este proceso es el que provoca el deterioro de las celdas, al
aplicar sobre un conductor tan delgado un voltaje tan alto.
173

– Es necesario destacar que las memorias flash
están subdivididas en bloques (en ocasiones
llamados sectores) y por lo tanto, para el borrado,
se limpian bloques enteros para agilizar el
proceso, ya que es la parte más lenta del proceso.
Por esta razón, las memorias flash son mucho más
rápidas que las EEPROM convencionales, ya que
borran byte a byte. No obstante, para reescribir
un dato es necesario limpiar el bloque primero
para después reescribir su contenido.
174

• Memorias flash de tipo NAND
– Las memorias flash basadas en puertas lógicas NAND funcionan de forma
ligeramente diferente: usan un túnel de inyección para la escritura y para el
borrado un túnel de ‘soltado’. Las memorias basadas en NAND tienen, además
de la evidente base en otro tipo de puertas, un coste bastante inferior, unas
diez veces de más resistencia a las operaciones pero sólo permiten acceso
secuencial (más orientado a dispositivos de almacenamiento masivo), frente a
las memorias flash basadas en NOR que permiten lectura de acceso aleatorio.
Sin embargo, han sido las NAND las que han permitido la expansión de este
tipo de memoria, ya que el mecanismo de borrado es más sencillo (aunque
también se borre por bloques) lo que ha proporcionado una base más
rentable para la creación de dispositivos de tipo tarjeta de memoria. Las
populares memorias USB o también llamadas Pendrives, utilizan memorias
flash de tipo NAND.
175

• Comparación de memorias flash basadas en
NOR y NAND
• La densidad de almacenamiento de los chips es actualmente bastante mayor en las memorias NAND.
• El coste de NOR es mucho mayor.
• El acceso NOR es aleatorio para lectura y orientado a bloques para su modificación. Sin embargo, NAND ofrece
tan solo acceso directo para los bloques y lectura secuencial dentro de los mismos.
• En la escritura de NOR podemos llegar a modificar un solo bit. Esto destaca con la limitada reprogramación de
las NAND que deben modificar bloques o palabras completas.
• La velocidad de lectura es muy superior en NOR (50-100 ns) frente a NAND (10 µs de la búsqueda de la página
+ 50 ns por byte).
• La velocidad de escritura para NOR es de 5 µs por byte frente a 200 µs por página en NAND.
• La velocidad de borrado para NOR es de 1 s por bloque de 64 KB frente a los 2 ms por bloque de 16 KB en
NAND.
• La fiabilidad de los dispositivos basados en NOR es realmente muy alta, es relativamente inmune a la
corrupción de datos y tampoco tiene bloques erróneos frente a la escasa fiabilidad de los sistemas NAND que
requieren corrección de datos y existe la posibilidad de que queden bloques marcados como erróneos e
inservibles.
176

• En resumen, los sistemas basados en NAND
son más baratos y rápidos pero carecen de
una fiabilidad que los haga eficientes, lo que
demuestra la necesidad imperiosa de un buen
sistema de archivos.
177

Sistemas de archivos para Memorias flash
• Diseñar un sistema de archivos eficiente para las
memorias flash se ha convertido en una carrera
vertiginosa y compleja.
• NOR y NAND son tipos de memoria flash, tienen
características muy diferentes entre sí a la hora de
acceder a esos datos.
– Un sistema de ficheros que trabaje con memorias de tipo
NOR incorpora varios mecanismos innecesarios para
NAND.
– NAND requiere mecanismos adicionales, innecesarios para
gestionar la memoria de tipo NOR.
178

• Ejemplos:
– El uso de bloques erróneos que pueden existir en
NAND pero no tienen sentido en los sistemas NOR
que garantizan la integridad.
– El tamaño que deben manejar unos y otros
sistemas también difiere sensiblemente.
– Se deberá diseñar estos sistemas en función de la
orientación que se le quiera dar al sistema.
179

• Los dos sistemas de ficheros que se disputan
el liderazgo para la organización interna de las
memorias flash son:
– JFFS (Journaling Flash File System) y
– YAFFS (Yet Another Flash File System)
– ExFAT es la opción de Microsoft.
180

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