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viernes, 7 de octubre de 2011

Conoce tu pc por dentro - Discos Duros - Almacenamiento No Volátil

La importancia del Disco Duro reside en su capacidad para almacenar gran cantidad de información, entre la que destaca el sistema operativo, programas y datos, por lo que cuanto mayor sea su capacidad y velocidad de acceso, mayor será su utilidad. La capacidad se ha multiplicado en los últimos años a un ritmo vertiginoso.

DISCOS IDE (Cosa del pasado)

El diseño original de ATA (dos dispositivos a un bus) tiene el inconveniente de que mientras se accede a un dispositivo, el otro dispositivo del mismo conector ATA no se puede usar. En algunos chipset (por ejemplo, Intel FX triton) no se podría usar siquiera el otro ATA a la vez.


Parallel ATA (se está utilizando la sigla PATA)
ATA-1, la primera versión.
ATA-2, soporta transferencias rápidas en bloque y multiword DMA.
ATA-3, es el ATA-2 revisado y mejorado. Todos los anteriores soportan velocidades de 16 MB/s.
ATA-4, conocido como Ultra-DMA o ATA-33, que soporta transferencias en 33 MB/s.
ATA-5 o Ultra ATA/66, originalmente propuesta por Quantum para transferencias en 66 MB/s.
ATA-6 o Ultra ATA/100, soporte para velocidades de 100 MB/s.
ATA-7 o Ultra ATA/133, soporte para velocidades de 133 MB/s.
ATA-8 o Ultra ATA/166, soporte para velocidades de 166 MB/s.

Este inconveniente está resuelto en S-ATA y en SCSI, ya que se utiliza un dispositivo en cada puerto.

DISCOS SATA

Serial ATA o SATA (acrónimo de Serial Advanced Technology Attachment) es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y algunos dispositivos de almacenamiento, como puede ser el disco duro, lectores y regrabadores de CD/DVD/BR, Unidades de Estado Sólido u otros dispositivos de altas prestaciones que están siendo todavía desarrollados. Serial ATA sustituye a la tradicional Parallel ATA o P-ATA. SATA proporciona mayores velocidades, mejor aprovechamiento cuando hay varias unidades, mayor longitud del cable de transmisión de datos y capacidad para conectar unidades al instante, es decir, insertar el dispositivo sin tener que apagar el ordenador


La primera generación especifica en transferencias de 150 MB por segundo, también conocida por SATA 150 MB/s o Serial ATA-150. Actualmente se comercializan dispositivos SATA II, a 300 MB/s, también conocida como Serial ATA-300 y los SATA III con tasas de transferencias de hasta 600 MB/s.

Las Unidades que soportan la velocidad de 3Gb/s son compatibles con un bus de 1,5 Gb/s.

En la siguiente tabla se muestra el cálculo de la velocidad real de SATAI 1.5 Gb/s, SATAII 3 Gb/s y SATAIII 6 Gb/s



DISCOS eSATA (SATA EXTERNO)

Fue estandarizado a mediados de 2004, con definiciones específicas de cables, conectores y requisitos de la señal para unidades eSATA externas. eSATA se caracteriza por:

Velocidad de SATA en los discos externos (se han medido 115 MB/s con RAID externos)
Sin conversión de protocolos de PATA/SATA a USB/Firewire, todas las características del disco están disponibles para el anfitrión.
La longitud de cable se restringe a 2 metros; USB y Firewire permiten mayores distancias.
Se aumentó la tensión de transmisión mínima y máxima a 500mV - 600mV (de 400 mV - 600 mV)
Voltaje recibido disminuido a 240 mV - 600 mV (de 325 mV - 600 mV)
Capacidad de disposición de los discos en RAID 0 y RAID

Actualmente, la mayoría de las placas bases han empezado a incluir conectores eSATA, también es posible usar adaptadores de bus o tarjetas PC Card y CardBus para portátiles que aún no integran el conector.



Un futuro incierto con la aparición del Thunderbolt del que hablaremos más tarde.

DISCOS SCSI

La interfaz SCSI (Small Computer System Interface) ha sido tradicionalmente relegada a tareas y entornos de ámbito profesional, en los que prima más el rendimiento, la flexibilidad y la fiabilidad. Para empezar, SCSI es una estructura de bus separada del bus del sistema. De esta forma, evita las limitaciones propias del bus del PC. Además, en su versión más sencilla esta norma permite conectar hasta 7 dispositivos SCSI (serían 8 pero uno de ellos ha de ser la propia controladora) en el equipo; y las ventajas no se reducen al número de periféricos, sino también a su tipo: se puede conectar prácticamente cualquier dispositivo (escáneres, impresoras, CD-ROM, unidades removibles, etc.) siempre que cumplan con esta norma, otra enorme ventaja de SCSI es su portabilidad pero posiblemente lo que hace destacar a SCSI en su rendimiento.


Algunos inconvenientes y mejoras en esta tecnología fueros los que hicieron posible la aparición de su sucesora, la tecnología SAS (Serial Attached SCSI).

DISCOS SAS

Tiene todas las ventajas que hicieron de SCSI la reina indiscutible en el entorno empresarial de los servidores, y mejora la velocidad de transferencia, la primera versión apareció a finales de 2003: SAS 300, que conseguía un ancho de banda de 3Gb/s, lo que aumentaba considerablemente la velocidad de su predecesor (SCSI Ultra 320MB/s). La siguiente evolución, SAS 600, consigue una velocidad de hasta 6Gb/s, y una velocidad de alrededor de 12Gb/s actualmente.


Como SCSI, SAS se diseñó pensando en sistemas más intensivos de lectura/escritura y que requieran tiempos de acceso muy rápidos y lecturas o escrituras aleatorias. Los discos giran a 15000 rpm frente a las 7200 de los discos SATA.

Su inconveniente principal es que resultan más caros que los discos SATA de su mismo tamaño.

DISCOS SSD (UNIDADES DE ESTADO SOLIDO) LO QUE SE INTENTA IMPLANTAR

Una memoria de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario hecho con componentes electrónicos de estado sólido para su uso en equipos informáticos 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.

Los dispositivos de estado sólido que usan flash tienen varias ventajas únicas frente a los discos duros mecánicos:

  • Arranque más rápido, al no tener platos que necesiten tomar una velocidad constante.
  • Gran velocidad de escritura.
  • Mayor rapidez de lectura, incluso 10 veces más que los discos duros tradicionales más rápidos gracias a RAIDs internos en un mismo SSD.
  • 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 elementos mecánicos.
  • Sin ruido - La misma carencia de partes mecánicas los hace completamente inaudibles.
  • Mejorado el tiempo medio entre fallos, superando 2 millones de horas, muy superior al de los discos duros.
  • 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.
  • El rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena. (Véase Desfragmentación)
  • Menor peso y tamaño que un disco duro tradicional de similar capacidad.
  • Resistente - Soporta caídas, golpes y vibraciones sin estropearse y sin descalibrarse como pasaba con los antiguos discos duros, gracias a carecer de elementos mecánicos.
  • Borrado más seguro e irrecuperable de datos; es decir, no es necesario hacer uso del Algoritmo Gutmann para cerciorarse totalmente del borrado de un archivo.

Los dispositivos de estado sólido que usan flash tienen también varias desventajas:

  • Precio - Los precios de las memorias flash son considerablemente más altos en relación precio/gigabyte, la principal razón de su baja demanda. Sin embargo, esta no es una desventaja técnica. Según se establezcan en el mercado irá mermando su precio y comparándose a los discos duros mecánicos, que en teoría son más caros de producir al llevar piezas metálicas.
  • Menor recuperación - Después de un fallo físico se pierden completamente los datos pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufre daño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos.
  • Capacidad - A día de hoy, tienen menor capacidad máxima que la de un disco duro convencional, que llega a superar los tres terabytes.
  • El número de ciclos de lectura y escritura de estas unidades, se reduce a medida que se reduce el tamaño de los transistores de memoria, por lo que las más recientes tienen un menor tiempo de vida total. Se espera que este problema de solucione próximamente

Antiguas desventajas ya solucionadas:

  • Degradación de rendimiento al cabo de mucho uso en las memorias NAND (solucionado, en parte, con el sistema TRIM).
  • Menor velocidad en operaciones E/S secuenciales. (Ya se ha conseguido una velocidad similar).
  • Vulnerabilidad contra ciertos tipo de efectos - Incluyendo pérdida de energía abrupta (en los SSD basado en DRAM), campos magnéticos y cargas estáticas comparados con los discos duros normales (que almacenan los datos dentro de una jaula de Faraday).
MEMORIA DE CAMBIO DE FASE DE IBM (LO QUE VIENE)

El gigante azul ha presentado la solución de almacenamiento basada en memoria de cambio de fase (PCM) en la que está trabajando junto a compañías como Macronix y Quimodo. Una memoria cien veces más rápida en lectura y escritura que las actuales NAND Flash.

Además de velocidad 100 veces superior a la NAND, esta memoria ‘instantánea’ de IBM podrá almacenar cuatro bits de datos por cada celda superando la capacidad de la memoria no volátil más extendida en la actualidad, las Flash NAND. También será más fiable, hasta millones de ciclos de grabación frente a los miles de Flash.

Según IBM su coste será tan asequible que permitirá a los fabricantes utilizar este tipo de memorias en múltiples dispositivos desde teléfonos móviles a grandes servidores.

Parece que todos son ventajas aunque la memoria PCM de IBM, como otras de cambios de fase como PRAM y PCRAM, tendrá que lidiar con alguna de sus desventajas frente a Flash, la sensibilidad a la temperatura. También a la relajación en el cambio de estado físico incrementando su resistencia eléctrica y produciendo errores.

Aún queda tiempo para que este tipo de memorias estén en el mercado (2015) aunque parece que la tecnología de memorias basada en el cambio de fase se impondrán en el futuro. IBM no estará sola, ya que el gigante de la fabricación de memorias Samsung, también anunció investigaciones en esta tecnología.



CRISTALES DE MEMORIA (FUTURO MÁS LEJANO)

Científicos de la Universidad de Southampton han creado lo que bien parece parte de una película de ciencia ficción, unos cristales del tamaño de una pantalla de movil donde almacenar información.


Estos cristales guardan los datos reordenando su estructura molecular gracias a un laser formando pequeños puntos llamados voxels, quedando polarizado y pudiendo ser leídos, escritos y reescritos, aguantando hasta los 1.000 grados de temperatura y pudiendo durar miles de años superando con creces otros sistemas de almacenamiento como discos duros o recipientes ópticos, según la directora del proyecto Martynas Beresna.


Por el momento la compañía lituana altechna está llevando a cabo una versión comercial del producto.

FUENTE WIKIPEDIA

Fuente Wikipedia

1 comentarios:

Gorka dijo...

Enhorabuena por tu clasificación preliminar (blog de ciencia) en los premios Bitácoras (y por el blog, por supuesto), espero que subas muchos puestos. Te deseo mucha suerte. Nos leemos. Un saludo.

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