Dispositivos de Almacenamiento – Organización de la CPU Ing. Jorge Alexander Romano S. Jorge...

Dispositivos de Almacenamiento – Organización de la CPU Ing. Jorge Alexander Romano S.

Jorge Alexander Romano SanjuánIngeniero de Sistemas

LSA (Linux System Administrator)

Coordinador de Operaciones División de Sistemas UFPS Ocaña

DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO


Introducción a la Ingeniería de Sistemas

Tema:Dispositivos de

almacenamiento secundario

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/economicas/92211/


Introducción a la ComputaciónTema: Dispositivos de almacenamiento secundario

¿Cuál es la unidad base en el sistema de medición para almacenamiento de datos ?

El Byte.

Recordando …

¿Cuál es el factor multiplicador en el sistema de medición para almacenamiento de datos?

1024 (210)



Recordando …

¿Cuáles son los prefijos en el sistema de medición para almacenamiento de datos?

Kilo, Mega, Giga, Tera, etc.

¿Cuántos bytes hay en un KiloByte?

1024

¿Cuántos bytes hay en un MegaByte?

1024 x 1024 = 1.048.576


Recordando …


¿Las memorias RAM y ROM son dispositivos de almacenamiento?

¡Claro que sí!En ambos casos se trata de dispositivos

físicos en los que se almacena información



Recordando …¿Qué se almacena en la memoria ROM?

Las instrucciones para iniciar las operaciones de la computadora.

¿Qué se almacena en la memoria RAM?

Todos los datos y programas que se están ejecutando en un momento dado.



Entre los dispositivos de almacenamiento ¿Bajo qué categoría se clasifican las

memorias RAM y ROM?

Memoria principal = Almacenamiento principal = Almacenamiento primario =

Memoria primaria

Recordando …



¿Por qué se incluyen en la categoría “primaria” o “principal”?

Porque la computadora no podría funcionar si faltara una de ellas.

Recordando …

¿Qué otra categoría de dispositivos de almacenamiento forma parte de la

Arquitectura Von Neumann?

Almacenamiento secundario.


Objetivos


Identificar los dispositivos de almacenamiento secundario.

Clasificar estos dispositivos de acuerdo con la tecnología que usan para la lectura y escritura de los datos.

Explicar el funcionamiento general de estos dispositivos.

Aplicar los criterios para la medición del desempeño de estos dispositivos.


Contenido


Dispositivos magnéticos de almacenamiento.

Dispositivos ópticos de almacenamiento.

Organización de los datos en un dispositivo de almacenamiento.

Medición del desempeño.


Medios de almacenamiento

Componentes físicos o materiales en los que

se almacenan los datos.

Dispositivos (unidades) de almacenamiento

Componentes físicos que escriben y leen de los

medios de almacenamiento.


Dispositivos y medios



http://www.hardware12v.com/conocimientospc/intro.php



Tipos de dispositivosMagnéticos

• Disquetes• Discos duros• Discos duros removibles• Cintas magnéticas

Ópticos

• CD-ROM• CD-Recordable (WORM)• CD-RWritable.• DVD


Todos usan el mismo medio (material)

Usan técnicas similares para leer y escribir los datos

Las superficies de los disquetes, discos duros y cintas magnéticas están recubiertas con partículas de un

material magnético sensible (por lo general óxido de hierro) que reacciona a un campo magnético.

Cada partícula actúa como un imán, creando un campo magnético cuando se somete a un electroimán.

Las cabezas de lectura/escritura de la unidad, contienen electroimanes y graban cadenas de 1 y 0, alternando la

dirección de la corriente en esos electroimanes.


Dispositivos magnéticos


¿Qué es un medio de almacenamiento?

El material físico en el que se almacenan los datos.


Repaso

¿Qué es un dispositivo de almacenamiento?

El componente físico que escribe y lee datos en el medio de almacenamiento.


¿Cuáles son las categorías en que se clasifican los dispositivos de almacenamiento?

Dispositivos magnéticosDispositivos ópticos


Repaso

¿Cuál es el criterio para clasificarlos bajo esas categorías?

La tecnología que utilizan para leer y escribir datos.


Nombre dos ejemplos de dispositivos magnéticos

Unidad de disqueteUnidad de disco duro


Repaso

Nombre dos ejemplos de dispositivos ópticos

Unidad de CD-ROMUnidad de DVD


¿Por qué la categoría “Dispositivos magnéticos de almacenamiento” recibe ese nombre?

Porque las cabezas de lectura/escritura de la unidad contienen electroimanes.

Graban cadenas de 1 y 0 alternando la corriente en las partículas de material magnético que recubren al medio.

Así, su tecnología para leer y escribir datos está basada en el uso de campos magnéticos.


Repaso


¿Cómo se organizan los datos en un disco?

Antes de poder usar un disco para almacenar datos, se debe formatear o inicializar.

Procedimiento de formateo

Objetivo: Crear un mapa con el que la computadora pueda llegar a cualquier punto del disco directamente.

Pasos: Creación de las pistas (círculos magnéticos concéntricos) Numeración de las pistas desde afuera (0) hacia dentro Creación de sectores (segmentos cortos en cada pista) Numeración de los sectores en forma secuencial y única Creación de registro de arranque, tabla de asignación de archivos (FAT), directorio raíz y área de datos.







SectorPista (Track)

Creación de pistas, sectores y cluster

Cluster




Creación de las cuatro áreas






MBR (Master Boot Record o registro de arranque)

Es un programa que se ejecuta cada vez que se enciende la computadora, para determinar si el disco tiene los

componentes básicos necesarios para ejecutar el sistema operativo.

Si los archivos están presentes, transfiere el control a uno de los programas del sistema operativo, para que continúe

el proceso de inicio. Este proceso se conoce como:secuencia de inicio o booting

El registro de arranque también describe otras características del disco, que el sistema operativo necesita

para tener acceso al área de datos.





FAT (File Allocation Table): Es una tabla que guarda la ubicación de cada archivo dentro del disco y el estado de cada sector.

Cuando se guarda un archivo en el disco, el sistema operativo busca en la FAT un área disponible, almacena el archivo y, finalmente, lo identifica con su ubicación en la FAT.

20Jose.ppt

6Maria.txt

3Pepe.xls

ClusterArchivo

1, 2, 31015

5, 6, 713

Sector

PistaCluster


¿Cómo funciona una unidad de disco?

La unidad tiene un motor que hace girar el disco en un eje.

Las cabezas de lectura/escritura pueden moverse a cualquier punto

del disco.

Acceso aleatorio

Disquete

Un solo disco de mylar flexible, de diámetro 3,5 pulgadas. Dentro de una cubierta plástica. El medio y el dispositivo están separados. Portable y liviano. Almacenan hasta 1.44 MB (excepto unidades especiales de 2.88 MB). Giran a 300 rpm.





Dispositivos magnéticosDisco duro

Uno o más platillos de metal. Dentro de una cámara sellada al vacío. El medio y el dispositivo forman una sola pieza. Fijo y pesado. Almacenan desde 80 MB. Giran a velocidades de entre 3600 rpm y 7200 rpm.

Disco duro removible

Combinan la velocidad y la capacidad de un disco duro, con la portabilidad de un disquete.

El conjunto formado por el disco y la caja a menudo reciben el nombre de cartuchos de disco duro.




Medio: Disquete Dispositivo: Unidad de disquete

Unidad de disqueteEl medio y el dispositivo están separados.


Introducción a la ComputaciónTema: Dispositivos de almacenamiento secundarioDispositivos magnéticos

Unidad de disco duroEl medio y el dispositivo forman una sola pieza.



Dispositivos magnéticosUnidad de disco duro removible

El medio y el dispositivo están separados.

Unidad SyQuest

Unidad ZIP

Unidad JAZ


¿Cuál es el objetivo de formatear un disco?

Crear un mapa con el que la computadora pueda llegar a cualquier punto del disco directamente


Repaso

Nombre las cuatro áreas que se crean durante le proceso de formateo

Registro de arranque (Master Boot Record)Tabla de asignación de archivos (FAT: File allocation Table)

Directorio raízÁrea de datos


¿Qué es el registro de arranque?

Es un programa que se ejecuta cada vez que se enciende la computadora, para determinar si el disco tiene los

componentes básicos necesarios para ejecutar el sistema operativo.

El registro de arranque también describe otras características del disco, que el sistema operativo necesita para tener

acceso al área de datos.


Repaso

¿Qué es la FAT?

Es una tabla que guarda la ubicación de cada archivo dentro del disco y el estado de cada sector.


Compare la unidad de disquete y la unidad de disco duro, indicando 3 semejanzas y 3 diferencias.


Repaso

Fijo y pesadoPortable y liviano

El medio y la unidad forman una sola pieza

El medio y la unidad están separados

El medio es uno o más platillos metálicos

El medio es un solo disco de mylar flexible

Acceso a los datos: aleatorioAcceso a los datos: aleatorio

Tipo de dispositivo: magnéticoTipo de dispositivo: magnético

Dispositivo de almacenamiento secundario

Dispositivo de almacenamiento secundario

Disco duroDisquete


¿Cómo funciona una unidad de cinta?

Como una cinta de audio. La diferencia es que la unidad de cinta de computadora lee y escribe datos digitales (0 y 1)

Debido a que la cinta es una tira larga de material magnético, se

escribe y lee un byte detrás de otro

Acceso secuencial

Cinta magnética

Dentro de un cartucho de plástico rígido La cinta y la unidad están separados Portable y liviana Almacena hasta 8 GB Bajo costo relativo Por su lento acceso, se usan principalmente para respaldos.




Unidad de cinta




Todos usan el mismo medio (material)

Usan técnicas similares para leer y escribir los datos

Las técnicas de almacenamiento óptico usan la precisión exacta que sólo se obtiene con rayos láser.

La unidad enfoca un rayo láser sobre la superficie de un disco giratorio.

Algunos puntos del disco reflejan la luz en un sensor (plano = se interpreta como un 1) y otros dispersan la luz

(orificio = se interpreta como un 0).


Dispositivos ópticos



La técnica de escritura perfora el disco, disponiendo los datos en sectores, a lo largo de una espiral

contínua.




CD-ROM

Sólo lectura (Al escribirlo, el disco es físicamente agujereado, por lo que no se puede reescribir). El disco y la unidad están separados. Portable y liviano. Almacenan aproximadamente 650 MB. Alta precisión.

WORM (CD-R)

Escribir una vez, leer muchas (Al escribirlo, el disco es físicamente agujereado, por lo que no se puede reescribir). El disco y la unidad están separados. Portable y liviano. Almacenan aproximadamente 650 MB. Alta precisión.




DVD (Digital Video Disc)

Sólo lectura (Al escribirlo, el disco es físicamente agujereado, por lo que no se puede reescribir). El disco y la unidad están separados. Portable y liviano. Almacenan entre 4,7 y 17 GB. (133 minutos de alta resolución de video). Alta precisión.

Unidades regrabables de cambio de fase

Pueden escribirse más de una vez (El rayo láser altera la estructura molecular del disco). No pueden ser leídos por una unidad de CD-ROM convencional.





Dispositivos ópticos¿Cuánta información puede almacenar un CD?

La cantidad de información que puede almacenar un CD se mide en minutos:segundos:sectores.

Cada segundo contiene 75 sectores, cada sector puede almacenar 2.048 Bytes (2 KBytes).

Los CD-Recordable vienen en 21, 63 y 74 minutos. La cantidad de información que pueden contener, responde al siguiente cálculo ejemplo:

74 min x (60 seg) x (75 sectores) x (2 kbytes) = 666,000 kilobytes = 650 megabytes

Los CD grabados en fábrica pueden contener hasta 74 minutos.


Tiempo de acceso promedio

Cantidad de tiempo promedio que le toma a un dispositivo colocar sus cabezas de lectura/escritura sobre cualquier punto en el medio de almacenamiento.

Se mide en milisegundos (0,001 segundo)

Es la combinación de dos factores:

La velocidad a la que gira un disco (rpm)

El tiempo que toma mover las cabezas de una pista a otra


Medición del desempeño



Disco de vídeo digital, o disco versátil digital (DVD), un dispositivo de almacenamiento masivo de datos es idéntico al de un disco compacto, aunque contiene hasta 25 veces más información y puede transmitirla al ordenador o computadora unas 20 veces más rápido que un CD-ROM.

http://club.telepolis.com/ortihuela/

Su mayor capacidad de almacenamiento se debe, a que puede utilizar ambas caras del disco y, en algunos casos, hasta dos capas por cada cara, mientras que el CD sólo utiliza una cara y una capa. Las unidades lectoras de DVD permiten leer la mayoría de los CDs, ya que ambos son discos ópticos; no obstante, los lectores de CD no permiten leer DVDs.


Tiempo de acceso promedio



Disquete: 0,2 segundos 200 milisegundosDisco duro: 8 a 12 milisegundos


Velocidad de transferencia de datos

Cantidad de tiempo que le toma a un dispositivo leer o escribir datos.

Se mide en KB, MB o GB por segundo (Ej: MBps)

NOTA: No confundir MBps con Mbps

Depende del tipo de controlador (intermediario entre la unidad y el CPU):

Norma ST-506 IDE (Integrated Drive Electronics) SCSI (Small Computer System Interface)




¿Por qué la categoría “Dispositivos ópticos de almacenamiento” recibe ese nombre?

Porque para leer y escribir datos usan luz, específicamente rayos láser.

Algunos puntos del disco reflejan la luz en un sensor (plano = se interpreta como un 1) y otros dispersan la luz

(orificio = se interpreta como un 0).


Repaso


¿Cuál es la principal diferencia entre un CD-ROM y un CD-R?

El primero sólo se puede leer.

El segundo se puede escribir (una sola vez) y se puede leer.


Repaso

¿Cuántos megabytes se pueden almacenar en un CD-R de 21 minutos?

21 min x (60 seg) x (75 sectors) x (2 kbytes) =

189,000 kilobytes = 184 megabytes


Quiero comprar un dispositivo de almacenamiento secundario ¿Qué factores debo tener en cuenta al

seleccionarlo?

Tiempo promedio de acceso

Velocidad de transferencia de datos


Repaso


Organización de la CPU Componentes de la CPU. Informática es la ciencia del tratamiento

automático (por realizarse mediante máquinas - hoy en día electrónicas -) y racional (está controlado mediante ordenes que siguen el razonamiento humano) de la información.

Este término apareció en Francia en 1962 uniendo las palabras 'information' y 'automatique'.

En los países anglosajones se utiliza la frase Ciencia de las Computadoras (Computer Science).


Organización de la CPU

• Componentes de la CPU. • Conocido también como el

Procesador, este dispositivo es básicamente el cerebro del computador, ya que la mayor parte de su ''inteligencia'' reside aquí. La CPU es responsable del control de la mayoría de los dispositivos del computador, y principalmente de la ejecución de las instrucciones de los programas. La CPU está conformada por otras sub-unidades, cada una de las cuales desempeña funciones particulares:

La Organización InternaUna computadora esta conformada por los subsistemas: Procesador, Memoria, Dispositivos de Entrada y Salida

La Organizacion Interna de la Computadora


• Es el cerebro del computador, se denomina comúnmente (Unidad central de Proceso ) CPU.

• Es una compleja pieza de circuitos la cual controla la operacion del computador. Esta hecha de cientos de miles diminutos suitches y sendas por las puede transmitir información binaria. Ella puede manipular información a altas velocidades de acuerdo a un conjunto fijo de instrucciones o programas que se encuentra dentro de ella.

El PROCESADOR


• La razón para su aparente inteligencia es la velocidad con la cual puede ejecutar una simple instrucción. Un microprcesador puede procesar mas de 100 millones de instrucciones por segundo. Su función es ejecutar programas almacenados en la memoria principal, tomar de ellos cada instrucción, examinarla y ejecutarlas una después de la otra. La CPU está conformada por tres unidades diferentes, así: Unidad de Control, Unidad Aritmética Lógica , Registros de Almacenamiento Temporal y estan contenidos en un chip muy pequeño llamado microprocesador, de un tamaño no mayor que el de la uña más pequeña. Para ver como funciona vaya a como funciona el microprocesador. Los constructores de Microprocesadores mas conocidos son INTEL y MOTOROLA

El PROCESADOR


Organización de la CPU La ALU (Unidad Aritmética y Lógica): que

ejecuta las operaciones aritméticas y lógicas básicas. Cuando una instrucción en un programa involucra Aritmetica o lógica, la unidad de control le pasa el control a la ALU (Unidad Aritmetica Lógica) que se encarga de realizar las operaciones de tipo aritmético y lógico.



La Unidad de Control: responsable de emitir y recibir las señales de control (impulsos eléctricos) para la ejecución de las instrucciones y otras operaciones básicas como el control de los otros dispositivos del computador. Dirige las operaciones de todas las otras unidades del computador incluyendo los dispositivos periféricos. Administra todos los recursos de la computadora, es como un policia dirige el flujo de datos entre por la CPU y la computadora. Unidad de control contiene las instrucciones de la CPU para llevar a cabo la ejecución de comandos. La unidad de control obtiene las instrucciones de la memoria, las interpreta y luego las transmite al componente apropiado para que efectué la labor que se indica.


Organización de la CPU Set de Registros: los registros son pequeñas unidades de

almacenamiento (generalmente de 2 o más bytes) que son utilizados por el procesador para almacenar datos e instrucciones. Dependiendo del procesador, la cantidad de registros físicos puede variar desde 16 a 32.

Los registros son un conjunto de lugares donde el procesador almacena datos mientras trabaja sobre ellos. La figura muestra los registros de un microprocesador 8088, 8086, 286.

Registros de un microprocesador Cada uno de ellos es una parte Integral del procesador.

Procesadores posteriores tienen dos registros mas, con capacidad mayor para el almacenamiento de información. Es un área temporal por la cual pasan los datos mientras están siendo procesados.El primer grupo de registros AX, BX, CX y DX tambien llamados de proposito general, son utilizadas para realizar operaciones.


Organización de la CPULA MEMORIA RAMEn la memoria RAM se almacenan las instrucciones y los datos que el computador maneja, es una memoria volátil lo cual significa que al apagar el computador se borra. Para efecto de su administración técnica se conocen las siguientes divisiones

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