Discos Magnéticos y Formatos de Grabación
Conceptos Fundamentales de Almacenamiento
1. ¿Qué es una dirección CHS?
Son las coordenadas de un sector, determinadas por el cilindro, la cabeza y el sector.
2. Descomposición del tiempo total de acceso y valores típicos
El tiempo total de acceso puede descomponerse en:
- Tiempo de búsqueda (Seek Time): Tiempo empleado en mover la cabeza a la pista requerida. Su valor medio actual no sobrepasa los 10 ms.
- Tiempo de latencia (Latency Time): Una vez el cabezal está en la pista, es la tardanza en situar la cabeza en el sector. Se especifica el valor medio, que es igual al tiempo que tarda el disco en dar media vuelta.
3. ¿Cómo reducir el tiempo de latencia?
Aumentando la velocidad de rotación del disco.
4. La Landing Zone (Zona de Aparcamiento)
La Landing Zone es una zona de aparcamiento con una superficie especial de textura rugosa. Su función es limpiar la suciedad que pueda arrastrar el cabezal. Además, una capa de carbono cubre la superficie actuando como lubricante.
5. ¿Qué es el Prefetching?
El prefetching (prebúsqueda) ocurre cuando, tras recibir una petición de datos, la unidad accede a los sectores apropiados y los guarda en el búfer. Además, continúa leyendo secuencialmente los sectores contiguos hasta llenar el búfer, anticipando futuras peticiones.
6. Niveles de formato de un disco duro
Existen tres niveles de formato según su objetivo organizativo:
- Primer Nivel (Físico): Organización de la superficie en dominios magnéticos (áreas) que representan los bits (un bit es un cambio de flujo magnético en las partículas de la superficie).
- Segundo Nivel (Bajo Nivel): Organización de la superficie en bloques de bits que las cabezas pueden identificar. Implica la división en sectores y pistas, y se añade información de identificación y control de errores (ECC).
- Tercer Nivel (Lógico): Organización del disco para su utilización por el sistema operativo. Implica la división en directorios y tablas de asignación de archivos (FATs).
7. Definición de Seek Error
Se refiere a los errores de búsqueda (fallos en el posicionamiento del cabezal).
8. Clasificación de los tipos de errores en un disco duro
- Errores de Lectura/Escritura:
- Errores de Escritura: Todas las unidades chequean los errores de escritura verificando el bloque en la siguiente revolución del disco.
- Errores de Lectura: Se cuantifican como el número de errores producidos respecto al número de bits leídos.
- Errores Recuperables/Irrecuperables:
- Errores Irrecuperables: Errores que el dispositivo detecta pero no puede corregir mediante ECC ni mediante el número de reintentos permitido. Se especifican como número de errores/bits leídos, con valores típicos del orden de 1/1012 y 1/1015 (aproximadamente un error por varios trillones de bits leídos, lo que supone unas 350 horas de funcionamiento).
- Errores Indetectados: Errores no detectados por la unidad de disco. No suelen especificarse debido a la dificultad de su medición.
- Errores Recuperables: Errores que necesitan un reintento para ser corregidos.
- Errores de Búsqueda (Seek Error): Ocurren cuando el brazo falla en la búsqueda del cilindro y la unidad necesita la ejecución de la rutina de recalibración para localizar dicho cilindro.
9. Master Boot Record (MBR)
El MBR (Master Boot Record) o sector de particiones es donde se definen las particiones en que puede dividirse el disco.
Localización y Contenido:
- Localización Física: Es el primer sector, ocupando el cilindro 0, cabeza 0, sector 1.
- Contenido: Contiene el código que carga la BIOS al arrancar el sistema operativo desde el disco duro.
10. Componentes de una partición
Una partición se compone de cuatro partes principales:
- Sector de Arranque (Boot Sector): Contiene una rutina para el arranque del sistema operativo de la partición.
- FAT (File Allocation Table): La tabla de localización de archivos contiene una lista de todos los fragmentos (llamados clusters) que componen cualquiera de los archivos del volumen.
- Directorio Raíz: Contiene una lista de los archivos del volumen (nombre, extensión, tamaño, etc.).
- Zona de Datos: Contiene la información de usuario, es decir, los archivos.
11. El Cluster: Definición y Tamaño
El cluster es la unidad mínima en que se organizan los ficheros. En el sector de arranque se especifica su tamaño (el número de sectores que lo forman). El tamaño del cluster depende del tamaño asignado a la partición.
12. Tipos de particiones y arranque
¿Qué tipos de particiones tiene el disco duro? ¿Con cuál de ellas arranca?
Controladoras e Interfaces de Disco
13. Limitaciones de la especificación IDE
Tres limitaciones principales de la especificación IDE:
- Tipo de periféricos: Solo permite la conexión de discos duros.
- Velocidad limitada: Velocidad limitada con el sistema (2-3 MB/s, o 5,5 MB/s con bus local).
- Longitud del cable: Longitud máxima limitada a 45 cm.
14. Mejoras de EIDE respecto a IDE
La especificación EIDE (Enhanced IDE) introdujo las siguientes mejoras:
- Supera la limitación de tamaño impuesta por la BIOS del XT, permitiendo discos mayores de 504 MB.
- Ofrece mayores velocidades de transferencia.
- Incluye de serie dos canales independientes (primario y secundario) para conectar hasta cuatro dispositivos (un maestro y un esclavo en cada canal).
15. NCQ en Serial ATA (SATA)
NCQ (Native Command Queuing) significa que las órdenes que la unidad de disco debe ejecutar son reordenadas previamente para minimizar el movimiento de brazos y cabezales, logrando reducir el tiempo de acceso.
16. Velocidad de transferencia de SATA Ia
Si los discos duros SATA Ia funcionan a 3 GHz, su velocidad de transferencia es:
3 * 8 / 10 = 2,4 Gbits/segundo.
17. Tecnología S.M.A.R.T.
La tecnología S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) consiste en la capacidad de la unidad para monitorizar la variación de la distancia de las cabezas de disco y generar un mensaje de aviso preventivo sobre posibles fallos.
Fuentes de Alimentación y Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI)
1. Características de una Fuente de Alimentación
- Hold-up Time: Es el tiempo que la fuente mantiene la tensión de salida sin que haya tensión en la entrada (antes de apagarse).
- Regulación de Carga (Load Regulation): Indica la capacidad de la fuente para controlar la tensión de salida DC ante los incrementos o decrementos de consumo de la carga.
2. Señales de una Fuente de Alimentación ATX
- PS_ON (Power Supply On): Es la entrada para el encendido (se colocaría un puente entre este pin y el común para que la fuente se encienda). Se utiliza para encender o apagar la fuente.
- 5VSB (5V Standby): Es la salida para el funcionamiento en modo standby de las tarjetas del sistema. Permite encender el ordenador a través de la red o el teclado.
- PW_OK (Power Good): Señal de salida que la fuente de alimentación mantiene a nivel alto, indicando que las salidas de +5 V y +3,3 V se encuentran dentro de los límites permitidos.
3. Problemas de Suministro Eléctrico
- Caída de Tensión (Sag): Disminuciones en los niveles de tensión durante un corto periodo de tiempo (representan el 87% de los problemas de abastecimiento de red). Derivados de conectar grandes cargas (motores, calefactores).
- Apagón (Blackout): Pérdida total de tensión durante más de un ciclo de red (ej. terremotos, accidentes de coche).
- Microcorte (Interruption): Pérdida de tensión durante menos de un ciclo de red.
- Pico o Impulso (Spike/Surge): Aumento dramático e instantáneo en el voltaje.
- Sobretensión (Swell): Aumentos en la tensión por un corto periodo de tiempo, típicamente un periodo de al menos 10 ms.
- Ruido (Noise): Interferencia Electromagnética (EMI) e Interferencia de Frecuencia de Radio (RFI). El ruido eléctrico distorsiona la onda senoidal esperada de la energía eléctrica.
4. Funcionamiento del SAI On-line (Clasificación Antigua)
(Nota: El esquema no puede ser reproducido en texto, pero se explica el funcionamiento).
El SAI On-line tiene dos modos:
- Modo Standby: Carga la batería.
- Modo Online: El ordenador se alimenta directamente de la batería (a través del inversor), proporcionando una protección constante.
5. Tipos de SAI según el estándar EN 50091-3
Los tres tipos de SAIs son: Doble Conversión, Línea Interactiva y Standby.
- Elección para Servidor Crítico: Se elegiría el de Doble Conversión.
- Funcionamiento del SAI Standby: Entra en modo online en el cual las baterías alimentan el sistema cuando detecta un fallo en la red principal.
6. Ejercicio de Selección de SAI
Seleccionar un SAI de la lista para proteger un aula de 11 ordenadores que dispone de impresora a color y que están conectados a un switch. Usar un factor de potencia de 0.75 para aquellos dispositivos de los que se desconozca este. Por seguridad, se debe considerar un factor de sobredimensionamiento del 25 %.