Clase 10 de Perifericos

Dispositivos Periféricos UCC-LEON

Unidad II: Periféricos de Almacenamiento.

Tema: Parte #2 Introducción Definición Discos Magnéticos Características.

Objetivos Analizar las características técnicas y de funcionamiento de los distintos

periféricos de almacenamiento. Comprender el funcionamiento de un disco duro.

Contenido

Importante recordar

La unidad de Disco Duro es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible el almacenamiento y recuperación de datos. Pero el disco en realidad es una pila de discos, estas superficies magnéticas están formadas por millones de pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta manera, se representan los dos posibles valores que forman un bit de información (un cero o un uno). Ocho bits contiguos constituyen un byte (un carácter).

Hemos visto que cada vez que se realiza una operación de lectura/escritura en el Disco Duro, éste tiene que realizar las siguientes tareas: desplazar los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos; giran los platos,

Lic. Rider Sarria Ramos Ing. Sistemas 1


mover los cabezales para llegar al lugar donde están los datos y, finalmente, leer los datos con la cabeza de lectura/escritura correspondiente.

Algo importante que destacar es que el giro se realiza a velocidad constante y no cesa mientras esté encendida la computadora.

Hemos definido que cada una de las superficies del Disco(Plato) se denomina (Cara) inferior/superior, esta a su vez se divide en una serie de anillos concéntricos, denominados (Pistas) a su vez las pistas son divididas (sectores); otro concepto importante es el de (Cilindro), usado para describir la misma pista sobre cada uno de los discos (platos) que conforman el disco duro y por ultimo el termino (cluster – unidades de asignación) que es la agrupación de varios sectores cuyo tamaño puede variar (512, 1024,2048, 4096…).

Las cabezas y cilindros comienzan a numerarse desde el cero y los sectores desde el uno. En consecuencia, el primer sector de un disco duro será el correspondiente a la cabeza 0, cilindro 0 y sector 1.

Hay varios conceptos para referirse a las partes del disco:

Plato: Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.

Cara: Cada uno de los dos lados de un plato

Cabeza – Head: Número de cabezas de Lectura/Escritura

Pista - Track: Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está

en el borde exterior.

Cilindro: Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias

que están alineadas verticalmente (una de cada cara).

Sector: Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del

sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente

el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el

espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden

almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la

tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el

número de sectores en las pistas exteriores, y usa más

eficientemente el disco duro (ver Nota Inferior). Los sectores son las

unidades mínimas de información que puede leer o escribir un disco

duro.

Cluster: agrupación de varios sectores.



Hasta el momento muchachos esto ya lo saben (es recuento de lo de ayer)

Todas estas divisiones y convenciones sirven para ubicar los datos dentro del disco, es decir, forman parte de la "dirección" del dato. El primer sistema de direccionamiento que se usó es CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco.

Valores CHS de un HD

Por razones históricas, es costumbre designarlos mediante tres valores (que se representan por sus iniciales inglesas): número de cilindro C; número de cabeza H y número de sector dentro de la pista S. Así que en la literatura especializada encontrará repetidamente el acrónimo CHS para referirse a esta terna de valores que corresponden con las características "lógicas" (que no físicas) de la unidad.

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 determinado si conocemos los siguientes valores: cabeza, cilindro y sector.



Valor LBA

LBA (Logical Block Addressing- direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.

Este sistema no se basa en una división del disco mediante cilindros, cabezas y sectores sino que a cada bloque se e asigna un único número y permite bloques de 512 bytes y de 1024 bytes.

Ejemplo

16383 cilindros16 cabezalesy 63 sectoreseso te da un total de 16,514,064 clusters y en modo LBA tiene un soporte de 2048 bytes por cluster o sectorpor tal al multiplicar el numero de clusters por su capacidad.Entonces te da la capacidad en byte, por lo tanto los bytes que soporta este disco duro es la siguiente

33,820,803,072o 30.0 Gygabytes

Sistemas de Archivos de un disco duro

Normalmente nos fijamos en los sistemas operativos como un todo para valorarlos y otorgarles nuestra confianza o descartarlos como opción válida. Si acaso, disertamos sobre los núcleos y sus posibilidades, pero nunca nos acordamos de una parte importantísima que los forman y que son los responsables de buena parte del éxito o el fracaso de un sistema operativo: los sistemas de archivos.

La palabra kernel nos suena a todos. No hay que ser un experto informático para reconocer la importancia del núcleo dentro de un sistema operativo. Sin embargo, sí hay que poseer cierta cultura computacional para conocer el significado de los sistemas de archivos utilizados por los diversos sistemas operativos y su función.



Si el núcleo representa el motor, los sistemas de archivos podríamos considerarlos el “chasis” sobre el que se maneja este vehículo informático. Es una parte tan vital como el kernel y de su elección depende la eficacia y calidad de los sistemas operativos sobre los que se integran.

Un sistema de archivos es un conjunto de datos abstractos, concretamente algoritmos y estructuras lógicas, utilizados para poder acceder a la información que tenemos en el disco y que son implementados para el almacenamiento, la organización jerárquica, la manipulación, el acceso, el direccionamiento y la recuperación de datos. Cada uno de los sistemas operativos crea estas estructuras y algoritmos de diferente manera independientemente del hardware. El desempeño de nuestro disco duro, la fiabilidad, seguridad, capacidad de expansión y la compatibilidad, estará en función de estas estructuras lógicas. Por tanto, dependiendo del tipo de sistemas de archivos que utilice nuestro sistema operativo elegido, así será su eficacia, seguridad y eficiencia.

FAT (File Allocation Table - Tabla de Ubicación de Ficheros)

El más famoso y sencillo de todos los conocidos fue creado por Bill Gates y Marc McDonald en 1977 con el objeto de manejar discos en BASIC. El sistema de archivos FAT se caracteriza por la tabla de asignación de archivos (FAT), que en realidad es una tabla en la que reside la parte "superior" del volumen. Para



proteger el volumen, se conservan dos copias de la FAT por si una de ellas resulta dañada. Además, las tablas de FAT y el directorio raíz deben almacenarse en una ubicación fija para que se puedan encontrar correctamente los archivos de inicio del sistema. Un disco formateado con FAT se asigna en clústeres, cuyo tamaño está determinado por el tamaño del volumen. Cuando se crea un archivo, se crea una entrada en el directorio y se establece el primer número de clúster que contiene datos. Esta entrada de la tabla FAT indica que éste es el último clúster del archivo o señala al clúster siguiente. No hay ninguna organización en cuanto a la estructura de directorios de FAT y se asigna a los archivos la primera ubicación libre de la unidad. Además, FAT sólo es compatible con los atributos de archivo de sólo lectura, oculto, sistema y modificado. Utilizado en DOS y Windows.

FAT 12

Versión de 12 bits (1977). Formaba parte del antológico sistema operativo DOS y era el que se utilizaba para formatear los ya vetustos disquettes de1,44 M, que las últimas generaciones ni conocen. Ahora mismo nos parece limitado y anticuado, pero en la época de su desarrollo, sirvió para consolidar toda una generación de ordenadores basados en DOS y lanzó los primeros PC al mercado. Sólo podía manejar archivos de un tamaño máximo de 32 MB. Hoy día nos parece ridículo, pero hace 30 años alcanzar semejante cantidad de información nos parecía un disparate. En aquellos entonces las memorias RAM se contaban por Kilobytes, no por “megas” y este sistema de archivos era mas que suficiente para colmar las expectativas de los más entusiastas.

FAT 16

Versión de 16 bits (1988). Diez años más tarde, el tímido avance de los primeros ordenadores, se convirtió en un constante aumento de las prestaciones, lo que dio lugar a una mejora del anterior FAT. Los sistemas DOS llegaron a su máximo esplendor y ya se podían manejar archivos de hasta 2 GB, que por aquellos entonces, nos seguía pareciendo una salvajada. Exactamente fue la versión MS-DOS 4.0 la que consolidó esta mejora del inicial sistema de archivos FAT.

FAT 32

Versión de 32 bits (1996). Fue la respuesta para superar el límite de tamaño de FAT16 al mismo tiempo que se mantenía la compatibilidad con MS-DOS en modo real. Microsoft decidió implementar una nueva generación de FAT utilizando direcciones de cluster de 32 bits. Apareció por primera vez en el Windows 95 OSR2 y se extendió al Windows 98, al Windows NT y al Windows 2000. Podía manejar archivos de hasta 4 GB, un salto poco interesante desde el punto de vista



cuantitativo con respecto a su antecesor y que ya nos daba una pista de las necesidades futuras de los usuarios con respecto a los archivos a manejar.

NTFS

Microsoft desarrolló un nuevo sistema de archivos que dejaba atrás todo lo conocido con sus famosos FAT. Le llamó NTFS (NT File System) porque en un principio fue implementado para el Windows NT, pero finalmente terminó por acomodarse a todas las versiones posteriores de XP o 2000. Se pretendió diseñar un sistema de archivos más seguro, más fiable y con posibilidad de recuperación de archivos dañados. NTFS utiliza una tabla de ficheros maestra (MFT) para localizar todos los ficheros dentro de un volumen NTFS. Todos los datos críticos son duplicados para permitir recuperación en caso de errores, asegurándose de que la perdida en un sector no significará la perdida de toda la partición. También puede recuperar datos de un sector dañado y asegurar de que ese sector no sea usado de nuevo.

Además, el tamaño máximo de archivos manejado por esta última apuesta de Microsoft, aunque depende del tamaño del volumen, supera ampliamente lo ofrecido por FAT en cualquiera de sus versiones. Su límite teórico se fija en 16 EB, mas que suficiente para manipular archivos hoy día. Sin embargo, NTFS no es compatible hacía atrás con FAT, además, necesita ser desfragmentado cada cierto tiempo porque conforme se va usando, se van empobreciendo el rendimiento del sistema operativo. Hoy por hoy, es el sistema estrella en la mayoría de ordenadores del mundo.



HPFS

En 1989 HPFS (High Performance File System) fue desarrollado también por Microsoft y creado específicamente para el sistema operativo OS/2 con el objetivo de mejorar las limitaciones del sistema de archivos FAT. Fue escrito por Gordon Letwin y otros empleados de Microsoft, y agregado a OS/2 versión 1.2, en esa época OS/2 era todavía un desarrollo conjunto entre Microsoft e IBM. Se caracterizaba por permitir nombres largos, metadatos e información de seguridad, así como de autocomprobación e información estructural. Otra de sus características es que, aunque poseía tabla de archivos (como FAT), ésta se encontraba posicionada físicamente en el centro de la partición, de tal manera que redundaba en menores tiempos de acceso a la hora de leerla/escribirla. Manejaba un tamaño máximo de archivos de 2 GB que, para aquellos entonces, superaba ampliamente las expectativas.



MFSEn los albores de la informática, Apple ya se distinguió de los demás aportando en 1984 su propio sistema de archivos, llamado MFS (Macintosh File System). Creado para almacenar archivos en disquetes de 400K y para dar respuesta a las necesidades de aquellos entonces. A MFS se le denomina como sistema de archivo plano porque no admite carpetas. Apenas podía manejar archivos de 256 MB. Todo un dinosaurio de la prehistoria informática.

HFS

Apple introdujo el HFS (Hierarquical File System) como reemplazo para MFS en 1985. En Mac OS 7.6.1, Apple dejó de prestar servicio de escritura en volúmenes MFS, y en Mac OS 8 fue quitado en conjunto la compatibilidad con dicho tipo de volumen. HFS se introdujo para superar algunos de los problemas de rendimiento que llegaron con la introducción de los grandes medios de almacenamiento como los discos duros. En HFS reemplazaron la estructura de directorios de MFS por una más adecuada a los sistemas de ficheros más grandes. HFS sustituyó la estructura de tabla plana por el archivo de catálogo (Catalog File) que utiliza una



estructura de árbol B* que puede realizar búsquedas con gran rapidez, independientemente de su tamaño.

En 1998, Apple introdujo HFS+ para abordar la ineficacia en la asignación de espacio en disco en HFS y añadir otras mejoras. HFS es aún soportado por las versiones actuales de Mac OS, pero a partir de Mac OS X un volumen HFS no puede utilizarse para arrancar.

EXT

El mundo Linux aportó su manera de ver las cosas en los sistemas de archivos que proporcionaron a la informática unas enormes posibilidades en cuanto a eficiencia y optimización de recursos. EXT (extended file system) fue el primer sistema de archivos creado específicamente para el sistema operativo Linux. Diseñado por Rémy Card para vencer las limitaciones del sistema de archivos MINIX aportó grandes mejoras a la informática de entonces. Fue reemplazado tanto por ext2 como Xiafs, entre los cuales había una competencia, que finalmente ganó ext2, debido a su viabilidad a largo plazo. Las variantes del sistema EXT tienen muchísima más resistencia a la fragmentación que sus oponentes en Windows. No son necesarios pesados y largos procesos de desfragmentación como sucede en NTFS y sus rendimientos, por tanto, son más elevados.




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