tipos de almacenamiento


3 diciembre, 2019

Elementos de almacenamiento en informática

Con periféricos de almacenamiento nos estamos refiriendo a la memoria secundaria, es decir la memoria permanente.

Vamos a ver algunos de los tipos de almacenamiento externo:

  • Cintas magnéticas.
  • Discos duros magnéticos.
  • Discos ópticos.
  • Memorias flash.
  • Discos de estado sólido (SSD).

Para finalizar este punto recomendamos la siguiente lectura: qué es un sistema RAID y los tipos que hay.

El experto opina: Este punto (RAID) es muy importante, por lo que te pedimos que realices un esfuerzo por comprender y memorizar los distintos tipos. No te preocupes, te lo explicaremos de manera que te resulte sencillo.

CINTAS MAGNÉTICAS

Son dispositivos de entrada/salida de acceso secuencial, que permiten leer y escribir datos en un soporte magnético. Prácticamente no se utilizan por dos problemas principales:

  • Son muy lentas.
  • Al ser de acceso secuencial, no podemos intercalar información. Si se modifica parte de la información, se tiene que volver a escribir todo.

Actualmente tan solo se usan para tareas de backup (copias de seguridad), dado que su coste es muy inferior al de los discos duros.

Existen diversos tipos de cintas, pero la más importante es LTO (Linear Tape Open). Actualmente van por la octava generación (LTO-8), que permite almacenar 12 Tb de forma nativa y 32 Tb utilizando software de compresión.

DISCOS DUROS MAGNÉTICOS

Disco duro magnético

Es un soporte de almacenamiento que presenta tres características principales:

  • Tiene un soporte de almacenamiento y un controlador de disco.
  • Es no volátil (lo guardado no se pierde al dejar de suministrar corriente).
  • Accede de forma directa a los datos (al contrario que la cinta).
  • Tienen gran capacidad.

Su funcionamiento está basado en la grabación magnética de datos en las superficies de uno o más platos (discos) rígidos que giran sobre un eje metálico común.

La grabación sobre el disco se realiza en circunferencias concéntricas denominadas pistas. Se numeran de fuera a dentro, empezando por 0.

Cada pista se divide en sectores por unos ejes radiales. Los sectores se numeran en una secuencia única para todo el disco. Un sector corresponde a 512 bytes.

El sector es la unidad física de lectura y escritura. Sin embargo, algunos sistemas operativos utilizan como unidad de transferencia un conjunto de sectores al que se denomina clúster o unidad de asignación.

Finalmente, denominamos cilindro al conjunto de pistas alineadas verticalmente (una de cada disco). Esto solo se da en las unidades con varios discos (platos). Para entenderlo mejor, imagina un cilindro hueco en posición vertical que corta los discos por una posición determinada.

Los sectores de las pistas exteriores son mayores que los de las interiores (dado que cada pista tiene el mismo número de sectores), por lo que la densidad de información (bits grabados por pulgada) es mayor en el interior.

La cabeza de lectura/escritura se encarga de grabar y leer los datos en la superficie del disco. Hay dos tipos de cabezas:

  • Fija. No se mueve. Necesitaremos una por cada pista de cada disco.
  • Móvil. Posee un brazo metálico que le permite posicionarse sobre la pista que vamos a utilizar. Es la más usual.

Cuando realizamos una operación de lectura o escritura, el brazo posiciona la cabeza en la pista donde se encuentra el sector que queremos leer y espera a que el sector en cuestión se posicione debajo de la cabeza (dado que los discos van girando).

Por lo tanto, en la lectura o escritura de datos, debemos considerar tres tiempos distintos:

  • Tiempo de búsqueda. Tiempo que tarda la cabeza en posicionarse sobre la pista o cilindro en cuestión.
  • Tiempo de espera (o latencia rotacional). Tiempo que tarda el sector en posicionarse debajo de la cabeza debido al giro de los discos.
  • Tiempo de lectura o escritura. Tiempo que tarda en leer o escribir un número determinado de bytes.

De estos derivan el tiempo de acceso. Es el tiempo que tarda la cabeza en posicionarse sobre el sector y equivale a la suma del tiempo de búsqueda y el tiempo de espera.

Sectorización hardware o física. Los platos de discos suelen tener una o varias referencias físicas (orificios o muescas) para poder identificar los sectores y pistas del plato.

Sectorización software o lógica. Antes de utilizar un disco debemos darle formato. Al formatear un disco se definen por software las pistas y sectores que pueden no coincidir con los sectores hardware. Detecta y elimina las zonas de disco dañadas.

Prestaciones de los discos duros

Para medir las prestaciones de los discos duros se utilizan los siguientes parámetros:

  • Capacidad. Cantidad de información que se puede grabar. Hoy en día se mide en terabytes.
  • Tiempo medio de acceso (TMA). Es uno de los más importantes. Es el tiempo medio de búsqueda y posicionamiento de las cabezas del disco duro en un cilindro (o pista) determinado. Tenemos que medir el tiempo medio, ya que el acceso a cada pista tarda un tiempo diferente.
  • Velocidad de rotación. Es la velocidad a la que giran los platos. Se mide en r. p. m. (revoluciones por minuto). A mayor velocidad, mayor tasa de transferencia, pero también mayor ruido y calentamiento.
  • Velocidad de transferencia de datos (data transfer rate). Cantidad máxima de información que se transfiere por unidad de tiempo.
  • Posicionamiento pista a pista (TMB). Tiempo medio que tardan las cabezas en cambiar de un cilindro a otro contiguo.
  • Tiempo medio entre fallos (MTBF o Mean Time Between Failure). Es la medida del tiempo que transcurre desde que se produce un fallo hasta que se produce otro fallo.
  • Memoria caché (buffer). Es una memoria situada en la controladora del disco. Todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan primeramente en el buffer.
  • Tamaño. Hay dos tamaños principales: 3,5 pulgadas y 2,5 pulgadas. Los primeros se utilizan como discos internos mientras que los segundos se suelen utilizar como discos externos (aunque pueden utilizarse como discos internos en portátiles para ahorrar espacio).

Interfaces del disco duro

Los discos duros internos utilizan varios tipos de interfaces para conectarse al ordenador:

  • ATA. El estándar ATA (Advanced Technology Attachment) es una interfaz estándar que permite conectar distintos periféricos de almacenamiento al ordenador. Es más conocido por su término comercial IDE (Integrated Drive Electronics) o IDE mejorado (E-IDE).
  • Se desarrolló una extensión llamada ATAPI (ATA Packet Interface) que permite conectar periféricos de almacenamiento como lectores/grabadores de CD o DVD.
  • En ocasiones se le ha denominado P-ATA (Parallel ATA) para diferenciarlo del estándar Serial ATA (SATA).
  • El estándar ATA permite conectar periféricos de almacenamiento de manera directa con la placa madre mediante un cable de 40 u 80 hilos con tres conectores (1 a la placa y 2 para dispositivos). Uno de los dispositivos se establecerá como maestro y el otro como esclavo. Permite 2 canales, por lo que se podrá tener un máximo de 4 dispositivos.
  • El último modelo, el ATA-4 (también denominado Ultra-ATA/33, UDMA 33 o Ultra DMA 133), tiene una velocidad de transferencia de 133 Mb/s.
  • SATA. Sustituye a la anterior para discos rígidos y dispositivos ópticos.
  • El estándar Serial ATA pueden conseguir velocidades de:
    • 1,5 Gb/s (187,5 Mb/s). Dato que cada octeto se envía con 1 bit de arranque y otro de parada, la velocidad efectiva sería 150 Mb/s.
    • 3 Gb/s (375 Mb/s). Velocidad efectiva de 300 Mb/s.
    • 6 Gb/s (750 Mb/s). Velocidad efectiva de 600 Mb/s.
  • Los cables SATA utilizan siete hilos y conectan un solo dispositivo por cable. Los dispositivos SATA permiten la conexión en caliente (sin apagar el equipo).
  • SCSI. El interfaz SCSI (Small Computers System Interface) permite la conexión de distintos tipos de periféricos a un ordenador mediante una tarjeta denominada adaptador o controladora SCSI o controlador SCSI.
  • El número de periféricos que se pueden conectar depende del ancho del bus SCSI. El estándar SCSI-3 permite conectar 32 dispositivos (31 más la controladora SCSI) y tiene una velocidad máxima de 640 Mb/s en modo Ultra-640.
  • SAS (Serial attached SCSI). Es la evolución de SCSI. Tiene velocidades similares a SATA, es compatible con este y permite conectar hasta 16.384 dispositivos SAS manteniendo el rendimiento y la fiabilidad. Además, al contrario que SCSI, permite la conexión en caliente.

Por otro lado están los discos duros externos tres tipos de interfaz que ya has estudiado en esta unidad didáctica:

  • USB.
  • Firewire.
  • SATA.

DISCOS ÓPTICOS

Un sistema de almacenamiento óptico utiliza un haz láser que explora las variaciones de dos estados de reflexión sobre una superficie especial. Existen distintas tecnologías que llevan a cabo estas operaciones.

Los datos, con formato digital, se escriben en discos mediante creación de microsurcos en la superficie del disco. La información codificada en los surcos se puede leer detectando, mediante un fotodetector incorporado al haz láser, los cambios en la reflexión del elemento de superficie iluminado por el láser. La luz se dirige mediante una lente.

Los principales formatos de los soportes ópticos son los discos compactos (CD), los discos versátiles digitales (DVD) y los discos Blu-ray (BD). Las diferencias entre estos formatos son la velocidad de transferencia y la capacidad (CD menor y BD mayor). También presentan variaciones en la tecnología utilizada para leer y escribir datos.

Blu-ray se desarrolló para vídeo de alta definición, aunque en la actualidad, su uso más extendido es como soporte para los juegos de videoconsolas como PS4 y Xbox One.

+ Info: El HD DVD de Toshiba era el competidor de Blu-ray, pero este proyecto se abandonó.

MEMORIAS FLASH

La memoria flash está basada en semiconductores. Es regrabable y no volátil. Por lo tanto, posee muchas de las características de la memoria RAM y tiene la ventaja de que sus datos no se eliminan al desenchufarlo.

Debido a su alta velocidad, durabilidad y bajo consumo de energía, la memoria flash resulta ideal para muchos usos, como por ejemplo en cámaras digitales, tablets y teléfonos móviles. Al no tener partes móviles, son resistentes a golpes.

Según su formato físico y uso, podemos dividirlas en dos:

  • Pendrive. Son dispositivos pensados para ser usados como discos duros portátiles. Llevan una memoria flash en su interior y un conector USB que nos permite conectarlos directamente al ordenador.
  • Tarjetas de memoria. Son incompatibles entre sí. Algunos tipos son:
    • SD. Son las más utilizadas. Las tarjetas micro-SD han tenido una gran aceptación utilizándose como memoria en la mayoría de los teléfonos (smartphones). Tienen buena relación capacidad-precio.
    • Compact Flash (CF). Era la memoria más común.
    • Multimedia Card (MMC). Son pequeñas, pero poco resistentes.
    • XD. Se emplean en cámaras fotográficas Fuji y Olimpus.
    • Memory Stick. Es de SONY y la utilizan en su consola PSP.
    • Smart Media. También conocidas como Solid State Flash Digital Card (SSFDC). Parecidas a las tarjetas compact flash, pero más finas.

DISCOS DE ESTADO SÓLIDO (SSD)

Son discos que utilizan una memoria no volátil, similar a la memoria flash, para almacenar datos. Son el único rival real de los discos duros magnéticos. Presentan varias ventajas frente a estos:

  • Velocidad. Son mucho más rápidos leyendo y escribiendo datos (al menos un 300% más rápidos).
  • Ahorro de energía. Al no tener partes móviles, necesitan menos electricidad.
  • Producen menos calor, debido a que necesitan menos electricidad.
  • Resistencia. Al no tener partes móviles son mucho más resistentes a golpes.

Sin embargo, aún no han conseguido desbancar a los discos duros magnéticos, debido a que no pueden competir con ellos en capacidad y precio.

El experto opina: En la compra de un ordenador personal o portátil aconsejamos que lleven este tipo de discos. La diferencia es tangible y tanto el arranque como el uso de aplicaciones será más fluido. Si te lo puedes permitir, lo ideal es que tengan tanto un disco SSD (para el sistema operativo y los programas) como un disco duro magnético (para almacenamiento). En los portátiles optaríamos por un SSD y un disco duro externo para el almacenamiento.

Lo que sigue: Te invitamos a ver el sitema RAID

Referencias: wikipedia PRIETO ESPINOSA, A. Introducción a la información. BEEKMAN, G, Introducción a la informática. Https:/definicion.de


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