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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.

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 0pista 1

pista N (N es el número de sectores – 1)

35.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

45.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

55.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

65.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

75.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

85.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

95.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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

105.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

115.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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 $.

125.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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.

135.1. Dispositivos de almacenamiento magnético.

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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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

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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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

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.

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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

IDE (Integrated device Electronics) o ATA (Advanced Technology Attachment)

Conectores IDE

Interface SATA ( Serial ATA )

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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

SCSI, acrónimo inglés Small Computer System Interface, es un interfazestándar 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 portátilesutilizan 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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Evolución Tecnológica

5.2. Dispositivos de almacenamiento óptico.

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.

Evolución Tecnológica

• 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.

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Evolución Tecnológica

• 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.

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Estructura

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Estructura

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Estructura

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Enlaces

27

http://www.tecnologiaslibres.net/2007/12/06/ssd-los-discos-duros-del-futuro/

http://www.youtube.com/watch?v=9eMWG3fwiEU

Western DigitalSeagateMaxtor

MaxtorSamsungHitachiFujitsu

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

• Partes de un Disco

• 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 SCSISe 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.

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• 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

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• 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.

– Se requieren al menos 2 discos para implementarlo

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• 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.

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• 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

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• 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

– Se requieren al menos 3 discos para implementarlo

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• 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.

– Se requieren al menos 3 discos para implementarlo

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• 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

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• 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 ComputerCorporation.

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• 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.

– Se requieren al menos 4 discos para implementarlo.

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• 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.

– Se requieren al menos 5 discos para implementarlo.

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• RAID0+1

– Es un arreglo de discos espejo

– Cada segmento de discos está configurado como un RAID0

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• Implementaciones de RAID.Conceptosrelacionados:

– 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

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Sun StorEdge T3 169Tb

• Software:

– Solaris Volume Manager (Solstice Disk Suite)

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– Linux Kernels• http://www.linux.org/docs/ldp/howto/Software-RAID-HOWTO.html

– Windows Management Console -> Disk Management

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• 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.

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• 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.

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• 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).

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• SAN (Storage Area Network) – Red dedicada creada para permitir a un grupo de

servidores el compartir sistemas de almacenamiento de alta velocidad

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• CAS (Content Addressed Storage)

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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.

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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.

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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).

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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.

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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)

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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.

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CD-R

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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 ReadMany) es decir, solo se escribe una vez y puede ser leída muchas.

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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.

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CD-R - CD-RW

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CD-R CD-RW

TECNOLOGÍA QUE Graba datos permanentementeNo puede ser borradoPuede ser leído indefinidamente

Graba y reescribe hasta 1000 vecesSe puede borrar para reutilizarloPuede ser leido indefinidamente

UTILIDAD Archivar datos, imágenes, fotos...Crear discos de música personalizadaDistribuir programas

Copias de respaldo de bases de datosAlmacenamiento a corto plazoTrasladar 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)

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• 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 buffery 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.

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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.

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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.

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DVD

• El DVD está compuesto 5 Capas:

– Capa para Impresión

– Capa de Policarbonato

– Capa Reflectora

– Capa Semi-Reflectora

– Capa de Policarbonato

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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

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• 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

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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-.

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• 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.

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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.

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• 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.).

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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 (ConstantLinear Velocity) o velocidad lineal constante,

garantizando un flujo constante de datos.

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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

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• 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 (LosslessLinking)

• Además son mas baratos que los DVD+RW.

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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.

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• 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

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– Formatea al mismo tiempo que graba

– Una vez finalizada la grabación, se visualiza al instante

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• 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.

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• 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.

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• La información de las velocidades en el DVDviene 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 CDy 6x2x1 en DVD, significa que puede leer a 24en CD y 6 en DVD, grabar a 8 en CD y 2 en DVD y rescribir a 4 en CD y 1 en DVD

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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.

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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.

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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.

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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.

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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.

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Características físicas comunes a los CD y DVD

• 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.

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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:

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• 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.

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• 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.

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DISCO MAGNETO-ÓPTICO

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• 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.

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• 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.

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• 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.

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• 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.

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BLU-RAY

• Blu-ray (también conocido como Blu-ray Disc o BD), Rayo azul o Rayazules 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.

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• 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

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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 (blueray 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.

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• 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).

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• 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.

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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

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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.

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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.

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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.

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• 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.

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– 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.

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• 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.

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• 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.

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• 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)

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• 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.

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• 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.

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• 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

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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

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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.

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• 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.

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• 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.

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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.

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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)

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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.

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• 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.

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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.

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Funcionamiento

• Estas memorias están basadas en el transistor FAMOS (Floating Gate Avalanche-InjectionMetal 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/drenadorcontenidos en otra puerta (FG – Floating Gate)

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• 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

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– 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.

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– 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.

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• 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.

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• 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.

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• 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.

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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.

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• 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.

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• 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.

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