UNIVERSIDAD NACIONALPEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, DE SISTEMAS Y DE ARQUITECTURA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA DE SISTEMAS

ESTUDIANTE:

GARRIDO GONZALES, Pablo Junior

ASIGNATURA:

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

DOCENTE:

SANDOVAL JIMÉNEZ, José Jacinto

CÓDIGO:

111959E

Lambayeque, Noviembre del 2015

UNIDADES DE ESTADO SÓLIDO

La unidad de estado sólido, dispositivo de estado sólido o SSD (acrónimo inglés

de Solid-State Drive) es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos que

utiliza memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en lugar

de los discos magnéticos de las unidades de discos duros (HDD) convencionales.

Son ligeras, rápidas y usan menos energía que los discos duros porque no tienen

partes movibles.

Hay varias formas de clasificar las unidades de estado sólido. Primero, haremos la diferenciación en relación al modo en que se conectan a la computadora,

existiendo dos clases de puertos principales por los que podemos hacer la

conexión entre estos dispositivos y la placa madre del PC:

SATA: Es el puerto más común por el que hoy también se conectan los

discos duros. En su versión para PC de escritorio, consta de un delgado

cable que va de la unidad a la placa madre. Existe además mSATA, que

sólo otorga el puerto para conectar directamente, sirviendo para notebooks

y portátiles.

PCI Express: Utilizado comúnmente por las tarjetas de video en una

computadora de escritorio, este puerto es de alta velocidad para modelos

de rendimiento profesional que rondan los 1000MB/seg o 2000MB/seg,

siendo grandes tarjetas que abren una nueva categoría de SSD para

usuarios exigentes y que poseen mucho dinero, ya que son costosas.

NOTA: Samsung está comenzando a fabricar pequeños SSD PCI Express

para notebooks en forma masiva, así que ojo.

Por otro lado, podemos diferenciar los SSD según el tipo de memoria utilizado: Memoria NAND Flash: Las de uso más común, son un chip de silicio que

también se utiliza en pen-drives y posee una memoria no volátil, es decir,

incluso cuando no posee energía es capaz de guardar los datos que tiene

grabados.

Memoria DRAM: Más costosos y menos comunes, los módulos de

memoria DRAM son los mismos que se utilizan en las memorias RAM,

permitiendo una mayor velocidad y tiempos de respuesta menores. Son

poco adecuados para SSD de uso cotidiano ya que requieren de

electricidad continua para "recordar" los datos que tienen grabados, sin

embargo, ofrecen un rendimiento excepcional.

Finalmente, haremos la distinción entre los tipos de tecnologías que son utilizadas

para conformar las memorias flash NAND, existiendo tres categorías:

Single Level Cell (SLC): Cuando se obtiene una oblea de silicio y se corta

para obtener un único chip de memoria, nacen las unidades SLC. Al ser

simples, son las más rápidas y de menor consumo energético, aunque son

las más costosas de fabricar de todas. Se pueden escribir sólo en dos

estados (bloque vacío o bloque lleno) y de ahí vienen sus propiedades

positivas.

Multi-Level Cell (MLC): Cuando se apilan varias capas de una oblea de

silicio, obtenemos unos chips de memoria flash NAND. Es del uso más

común porque son más densas y se consigue mayor capacidad en el

mismo espacio, significando además un precio más reducido (tres veces

más económico que SLC). Sin embargo, los chips son más lentos y menos

longevos que los SLC. Se escriben en cuatro estados.

Triple Level Cell (TLC): Los más económicos de todos: valen un 30%

menos que los MLC. Son de gran densidad y por ende, se puede obtener

gran capacidad de almacenamiento digital en poco espacio físico y se

escriben en ocho estados, viniendo de allí su economía. Pero son más

lentos que los MLC y tienen un tiempo de vida menor, ya que permiten sólo

entre 1.000 y 5.000 ciclos de escritura y lectura hasta quedar inservibles

(SLC: 100.000 ciclos, MLC: 10.000 ciclos).

¿Cómo funcionan internamente?

Los SSD, para almacenar la información crean bloques y cada vez que el

ordenador quiere acceder a ella, el SDD solo la entrega como diciendo “aquí está”.

Los SSD funcionan asimilándose a una memoria RAM, estas nuevas unidades de almacenamiento intercambian el disco giratorio por pequeños chips de memoria flash para entregar capacidad, siendo innecesario un cabezal para

leer datos ya que todo se hace electrónicamente mediante una controladora.

Esto le permite al SSD no tener partes móviles, es decir, no poseer piezas que se

están moviendo físicamente como un disco que gira junto a un cabezal que busca

sectores, permitiendo que la nueva tecnología sea de menor tamaño físico y

presente una serie de otras ventajas que la colocan por sobre el disco duro

tradicional.

¿Cómo se fabrican?

Se comienza con el diseño de la tecnología de almacenamiento de la memoria

flash, los chips de memoria flash se fabrican a partir de un wafer de silicio puro en

salas limpias, estas salas limpias son 100 veces más limpias que una sala de

operaciones de un hospital.

Los circuitos de memoria se miden en nanómetros, o una milmillonésima parte de

un metro. El recorrido en estos circuitos con 5 veces más estrechos que el cabello

humano.

Terminando las obleas son enviados para el proceso de ensamblaje los wafers

son cortados para formar chips de memoria flash individuales y ensamblarlos en

los tableros de circuito. Se utiliza oro sólido para conectar los chips con el tablero

de circuito, un paquete de plástico protector es moldeado alrededor de cada chip.

Luego las memorias flash son cortadas en los paquetes individuales.

Los chips de memorias flash son puestos a prueba individualmente para examinar

su rendimiento.

Los SSD son construidos sobre los tableros de circuitos impresos, luego se

montan los chips de memoria flash y otros componentes sobre los tableros de

circuitos.

Los tableros de circuitos son inspeccionados y puestos a prueba para verificar

funcionalidad y calidad.

Una unidad de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario

hecho con componentes electrónicos de estado sólido para su uso en

computadoras en reemplazo de una unidad de disco duro convencional, como

memoria auxiliar o para la fabricación de unidades híbridas compuestas por SSD y

disco duro.

Consta de una memoria no volátil, en lugar de los platos giratorios y cabezal, que

son encontrados en las unidades de disco duro convencionales. Sin partes

móviles, una unidad de estado sólido pretende reducir drásticamente el tiempo de

búsqueda, latencia y otros, esperando diferenciarse positivamente de sus primos

hermanos los discos duros.

Al ser inmune a las vibraciones externas, lo hace especialmente apto para su uso

en computadoras móviles (instaladas p.ej. en aviones, automotores, notebooks,

etc.).

Ventajas frente al disco magnético

Arranque más rápido

Mayor rapidez de lectura – En algunos casos, dos o más veces que los

discos duros tradicionales más rápidos.

Baja latencia de lectura y escritura, cientos de veces más rápido que los

discos mecánicos.

Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo – Resultado de la

mayor velocidad de lectura y especialmente del tiempo de búsqueda. Pero

solo si la aplicación reside en flash y es más dependiente de la velocidad de

lectura que de otros aspectos.

Menor consumo de energía y producción de calor – Resultado de no tener

partes mecánicas.

Sin ruido – La misma carencia de partes mecánicas los hace

completamente silenciosos

Menor, pero mejorado tiempo de lectura y escritura – En el pasado los SSD

basados en flash estaba limitados a un número dado de ciclos de

lectura/escritura, pero la moderna tecnología flash y de corrección de

errores permite a los SSD basados en flash operar varios años sin fallar.

Seguridad – permitiendo una muy rápida “limpieza” de los datos

almacenados.

Rendimiento determinístico – a diferencia de los discos duros mecánicos, el

rendimiento de los SSD es constante y determinístico a través del

almacenamiento entero. El tiempo de “búsqueda” constante, y el

rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena.

Menor peso y (dependiendo del tipo) tamaño.

DISCOS MAGNÉTICOS

Los discos magnéticos, ya sean discos duros o flexibles, son utilizados, junto a las

unidades de CD-ROM y unidades de DVD, entre otras, como dispositivos de

almacenamiento secundario. A diferencia de la memoria principal, cuyos datos

permanecen en ella un tiempo limitado (hasta que dejamos de suministrar energía

eléctrica), son capaces de conservar la información de manera permanente, al

menos mientras su estado físico sea óptimo, puesto que un mal uso o

mantenimiento de los mismos, así  como la acción de condiciones externas,

pueden alterar y perjudicar su funcionalidad.

Debido a que la información de la memoria RAM desaparece al apagar el

ordenador, se necesitan algunos dispositivos que permitan almacenar datos de

forma permanente y poder acceder a ellos siempre. Los discos magnéticos son

sistemas de almacenamiento frecuentes.

Un disco magnético es una pieza metálica a la que se ha aplicado, por ambos

lados, una película magnética que permite almacenar información. Para poder

grabar y leer la información, se necesitan unas cabezas, que se mueven por las

distintas partes del disco mediante brazos. Estas cabezas pueden leer y grabar,

dependiendo de las órdenes recibidas por la CPU.

A continuación citamos algunas características generales de los discos magnéticos:

1. Un disco magnético (rígido o flexible) es un soporte de

almacenamiento secundario, complemento auxiliar de la memoria

principal o memoria RAM (memoria electrónica interna de capacidad

limitada, mucho más rápida, pero volátil).

2. Capacidad para almacenar grandes cantidades de información en

espacios reducidos con el consiguiente bajo costo por byte

almacenado.

3. Es memoria “no volátil”, es decir, guarda la información aunque se

retire el suministro de energía eléctrica. 

4. Acceso directo a la información, es decir, accede más rápidamente al

lugar donde se encuentran los datos a leer o escribir, sin necesidad

de buscar los bloques de datos que le preceden (como ocurría

antiguamente con las cintas magnéticas). Los datos se guardan en

archivos, a los que se acceden mediante su nombre.

5. Gran parte de los procesos de E/S tienen como origen los discos

magnéticos, debido a:

La mayoría de los programas de almacenan en discos,

constituyendo ejecutables.

Sirven para simular “memoria virtual”, lo que permite una

memoria mayor que la principal y por tanto ejecutar más

procesos e incluso mayores a la capacidad de la memoria

principal.

6. Dentro de los discos duros distinguimos entre los fijos (PACK), que

se instalan por medio de una controladora de discos magnéticos; y

los removibles (Disk Pack), que pueden ser desmontados para su

transporte.

7. Mantenimiento de discos magnéticos:

Los discos magnéticos son medios de almacenamiento

“delicados”, pues si sufren un pequeño golpe pueden ocasionar

daños en la información o un CRASH en el sistema.

Se debe evitar que el equipo se coloque en zonas donde se

acumule calor, para no provocar la dilatación de piezas.

A pesar de estar cerrado herméticamente, hay que evitar las

partículas de polvo alrededor de sus circuitos.

No mover el equipo estando encendido, para evitar daños en los

discos, por el movimiento inadecuado de sus cabezas.

Existen dos tipos de discos magnéticos:

Discos flexibles: están constituidos por una lámina magnética, recubierta por un

plástico que la protege. Aunque existen distintos tipos, los más frecuentes son los

denominados discos de 3 1/2.

Los discos flexibles deben introducirse en un dispositivo especial llamado unidad

de disco o disquetera. Al introducirlo en la disquetera, el protector metálico se

desplaza dejando descubierta una zona del disco, en la cual las dos cabezas, que

se encuentran en la disquetera, pueden leer o escribir en ambas caras. La

capacidad de almacenamiento de estos disquetes suele ser de 1,44 Mb.

Discos duros: se encuentran normalmente dentro del ordenador y están formados

por un conjunto de discos situados uno encima de otro, unidos por un eje común.

Entre dos discos consecutivos hay un espacio en el que se mueve la cabeza de

lectura/escritura.

Su funcionamiento es análogo al de un disco flexible, aunque pueden almacenar

una cantidad muy superior de datos y mucho más rápido. El tamaño físico de los

discos duros es cada vez menor y su capacidad de almacenamiento cada vez es

mayor.

Unidades De Backup

Primeras Unidades:

1950, Se utilizaron las tarjetas perforadas para grabar datos.

1956, IBM comienza el desarrollo de la HD (Hard Disc). IBM 350 RAMAC fue del

tamaño de dos refrigeradores y almacenaba 5 MB de datos.

1960, Llegaron las cintas magnéticas. Eran más rápidas y eficiente, podían

registrar los datos equivalentes a diez mil tarjetas perforadas y su costo era

menor.

1982, Hitachi desarrolló el primer HD (Hard Disc) con más de 1 GB de espacio.

Con la invención del disquete, se hizo más fácil de almacenar y compartir datos:

1971, Surge el disquete 8", con éste era posible almacenar en el dispositivo

externo y hacer una copia de los datos de la PC. Su capacidad se incrementó a

237 kb y se convirtió en regrabable.

1976, Surge el disquete 5 ¼, éste era más pequeño y podía almacenar hasta 1,2

Mb.

1981, Sony creó el disquete de 1 ½, Pequeño y más práctico podía llevarse en

cualquier lugar y se volvió una alternativa práctica para los usuarios comunes. En

1987 llegó a tener 1,44 Mb de espacio.

Medios Ópticos:

Unidades de Disco Óptico (CD-ROM)

Los CD-ROM poseen un diámetro de 120 mm y tienen una capacidad de hasta

680 MB.

Unidades de Discos Ópticos Regrabables (CD-RW)

Son unidades que permiten además de múltiples lecturas, múltiples escrituras.

Estos medios tienen un tamaño similar al de los CD-ROMs, con capacidades de

hasta 650 MB (y algunos de 700 MB).

Existen varios tipos de dispositivos que utilizan medios ópticos, aunque vale la

pena aclarar que en gran parte de los casos no resultan compatibles los unos con

los otros.

Unidades WORM * (Write Once - Read Many)

Son unidades que como su nombre lo indica permiten una única grabación y un

número ilimitado de lecturas, pero a diferencia a los CD-ROMs estas unidades

cumplen con otros estándares, así, sus dimensiones pueden ser de 130 mm, 300

mm y 356 mm (5¼”, 12” y 14” respectivamente), con capacidades de hasta 2 GB

(los de 5¼”) y de hasta 10 GB (los de 12” y 14”).

Unidades de DVD

El estándar DVD primeramente conocido como Digital Vídeo Disc pasó a llamarse

a finales de 1996 Digital Versatile Disc.

A simple vista no existen mayores diferencias entre los discos de CD y DVD,

ambos son discos plásticos de igual diámetro (120 mm), de igual espesor (1.2

mm) y ambos son leídos por medio de láser. No obstante existen marcadas

diferencias tecnológicas entre amos:

La distancia entre pistas que en el CD es de 1,6 m se reduce en el DVD a 0,74 m, y las hendiduras en las cuales la información es almacenada son también mucho menores – 0,4 m para las de menor tamaño en los DVD contra 0,83 m de los CD.

La especificación de los DVD permiten que la información sea almacenada en dos capas cambiando para ello solamente el foco del láser lector.

La tecnología DVD acepta almacenar información en ambos lados del disco, lo que permite un considerable incremento en la capacidad de estos discos.

Memoria Flash

Las unidades flash y tarjetas de memoria se componen de una memoria flash. Mucho se utiliza hoy en día, ésta tecnología fue desarrollada en 1980 por Toshiba

Es más rápida y duradera.

Actualmente, es uno de los sistemas más fiables y utilizado para el procedimiento de copia de seguridad.

Nube

La copia de seguridad en la nube consiste en almacenar sus datos en los servidores de las grandes empresas y transferirlos a través de una conexión de red.

Actualmente, servidores como Dropbox, Google Drive y Sky Drive (de Microsoft), ofrecen un espacio para que el usuario pueda tener sus datos almacenados.

Características de los discos magnéticos utilizados en Servidores y Supercomputadoras

"Hot Plug", lo que significa poder conectarlo y desconectarlo sin necesidad

de apagar la computador.

"Non-Hot Plug", que indica que es necesario instalarlo con el equipo

apagado.

Su unidad de medida es: revoluciones por minuto (RPM). Este dato puede

ser 7,200 RPM, 10,000 RPM hasta 15,000 RPM.

Formato de tamaño de la unidad, esta puede ser de 3.5" (LFF) ó de 2.5"

(SFF)

Discos RAID.

RAID es un grupo de discos físicos independientes que ofrece un alto rendimiento

al incrementar el número de unidades que se usan para guardar datos y acceder a

ellos. Un subsistema de discos RAID mejora el rendimiento de E/S y la

disponibilidad de los datos. El grupo de discos físicos aparece en el sistema host

como una única unidad de almacenamiento o como múltiples unidades lógicas. El

rendimiento de los datos mejora porque es posible acceder a varios discos

simultáneamente. Los sistemas RAID también mejoran la disponibilidad de

almacenamiento de datos y la tolerancia a errores. La pérdida de datos producida

por un error del disco físico puede recuperarse regenerando los datos perdidos

desde los discos físicos restantes que contengan datos o paridad. RAID no es una

solución de respaldo. No reemplaza una buena solución de respaldo de datos para

la conservación y seguridad de estos.

Niveles de RAID

RAID 0 utiliza bandas de disco para proporcionar un mayor volumen de

datos, especialmente para archivos grandes en un entorno que no requiere

redundancia de datos.

RAID 1 utiliza replicación de discos para que los datos escritos en un disco

físico se escriban simultáneamente en otro disco físico. RAID 1 se

recomienda para bases de datos pequeñas u otras aplicaciones que

requieren poca capacidad, pero una redundancia de datos completa.

RAID 5 utiliza bandas de disco y datos de paridad en todos los discos

físicos (paridad distribuida) para proporcionar un mayor volumen y una

redundancia de datos, especialmente para accesos pequeños y aleatorios.

RAID 6 es una extensión de RAID 5 y utiliza un bloque de paridad adicional.

RAID 6 utiliza bandas a nivel de bloque, con dos bloques de paridad

distribuidos por todos los discos miembro. RAID 6 proporciona protección

contra errores de discos dobles y errores cuando un único disco se está

reconstruyendo. Si está utilizando un solo arreglo, implementar RAID 6 es

más eficaz que implantar un disco de repuesto dinámico.

RAID 10, una combinación de RAID 0 y RAID 1, utiliza bandas de disco en

discos replicados. Proporciona un elevado rendimiento y redundancia de

datos completa. RAID 10 puede admitir hasta ocho extensiones y hasta 32

discos físicos por extensión.

RAID 50 es una combinación de RAID 0 y RAID 5, en donde el arreglo

RAID 0 se fragmenta en elementos de RAID 5. RAID 50 requiere seis

discos como mínimo.

RAID 60 es una combinación de RAID 0 y RAID 6, en donde el arreglo

RAID 0 se fragmenta en elementos de RAID 6. RAID 60 requiere ocho

discos como mínimo.

Configuración en Linux y Windows

Cada tarjeta controladora RAID tiene una lista específica de los sistemas

operativos que se apoya. El siguiente ejemplo es el H700 / H800. Los detalles de

otros controladores están en sus manuales visible en: Menú principal> Información

general> operativo encargado del sistema. El soporte del sistema de apoyo de

todo el sistema operativo sustituirá el soporte del controlador. Actualmente todos

los controladores RAID de software sólo se admiten en Microsoft Windows. Los

controladores PERC H700 y PERC H800 soportan los siguientes sistemas

operativos:

Microsoft® Windows Server® 2003 SP1 o superior

Microsoft® Windows Server® 2008 Familia, incluyendo virtualización Hyper-

V

Microsoft® Windows Server® 2008 R2

Microsoft® Windows 7 Client

Microsoft® Windows® XP Professional

Microsoft Windows Vista®

Versión de Red Hat Enterprise Linux ™ 4.7 y más tarde (32-bit y 64-bit)

Versión de Red Hat Enterprise Linux ™ 5.3 y más tarde (32-bit y 64-bit)

XenServer® 6

Sun® Solaris ™ 10 (64-bit)

SUSE Linux Enterprise Server versión 10 SP 2 y más tarde (64-bit) y 11

(64-bit) GM y después

VMware ESX 4.0 Update 1