Memorias de estado sólido

Memorias de estado sólido
Las memorias de estado sólido o SSD son unos dispositivos de almacenamiento secundario que , en vez de discos como hemos visto hasta ahora, utilizan como soporte componentes electrónicos de estado sólido: una memoria no volátil como la memoria flash o una memoria volatil de poco consumo como la memoria SDRAM que incluye una pequeña pila para mantener la alimentación del dispositivo y no perder los datos.

Como no disponen de cabezales y partes móviles, presentan varias ventajas respecto a los discos magneticos: hay menor tiempo de acceso a los datos y una mayor velocidad de lectura y de escritura. Ademas su consumo enérgetico es menor, con la consiguiente disminución de la temperatura. No producen ruido y son más fiables y resistentes.

Ahora bien , no todo son ventajas, pues tambien presentan algunas desventajas frente a los dispositivos mágneticos: su coste por MB de almacenamiento es mucho mayor y tienen una menor capacidad.

Ademas en algunos casos se ha llegado a utilizar para sustituir a los discos duros convencionales como lugar de ubicación de la memoria de intercambio. La memoria de intercambio es implementada por el sistema operativo sobre la memoria secundaria . Se trata de un mecanismo para aumentar artificialmente el tamaño de la memoria RAM.

Formatos
Existen multitud de formatos de memoria solida, habida cuenta de la gran variedad de dispositivos que los utilizan  y del gran número de fabricantes que los desarrollan.

-Compact Flash: es el primer formato que se desarrollo, por la empresa SanDisk. Pueden conectarse al ordenador a través de de una ranura PC card o bien insertándolas en un dispositivo lector y conectando este al ordenador por USB o FireWire.

-Smart Media Card: se trata de una tarjeta muy similar a la CF , diseñada por la empresa TOSHIBA para competir con ella. Ha quedado obsoleta y ya no se fabrican.

-Memory Stick: es la aportación es la aportación de la empresa SONY a este tipo de memorias para uso en sus dispositivos . Actualmente mediante adaptadores se pueden utilizar otras tarjetas en dispositivos diseñados para esta.

-Secure Digital: son tarjetas SD de alta capacidad desarrolladas por la empresa MATSUSHITA para ser utilizadas en el almacenamiento de fotografías y vídeo de alta calidad.

-Multimedia Card: desarrollada por siemens y SANDISK, es muy similar a las tarjetas SD.

-xD-Picture Card (xD): es la tarjeta utilizada por las empresas OLYMPUS y FUJFILM para sus cámaras digitales.

Todos los formatos anteriormente dichos tienen su versión pequeña.

Lectores de Tarjetas

Las tarjetas de memoria pueden ser leídas desde el dispositivos que las incorpora. Se pueden visualizar fotos desde la propia cámara de fotos a través de un visor incorporado al efecto o escuchar las canciones en un reproductor de audio.

Ademas estos dispositivos grabadores permiten ser conectados para manipular los datos. Esta conexión se realiza por USB.

Dada la enorme variedad de formatos, los equipos únicamente suelen incluir los conectores más usuales. Si bien existen multitud de de adapatadores para poder conectar casi todas las tarjetas  a los conectores más habituales.

Pendrive

 La memoria USB, tambien conocida por su nombre inglés pendrive o coloquialmente como lápiz, es un tipo de memoria flash que puede conectarse a un equipo a traves del conector USB que incluye. Este conector le sirve también para obtener la alimentación eléctrica del propio dispositivo al que está conectado.

La velocidad de transferencia varia dependiendo el tipo de conector que tenga el pendrive o el tipo de conector que tenga el ordenador. Por ejemplo 3.0 mayor transferencia.

Partes de un Disco Duro

Estructura Física de un Disco Duro

El disco duro esta compuesto por elementos contenidos en una carcasa metálica herméticamente cerrada que los aísla del exterior, impidiendo su manipulación y la entrada de polvo y suciedad.

Elementos:

• Platos: es un disco disco rígido elaborado de vidrio, aluminio o cerámica, y que tiene la superficie de sus dos caras recubierta por una capa muy delgada de una aleación metálica magnetizable. Cada disco esta compuesto por varios platos, unidos a un eje central y aun motor que los hace girar a una velocidad constante, que se mide en revoluciones por minuto.

• Cabezales: constituyen la pieza que sirve para la lectura y la escritura de los datos. se compone por una bobina de hilo que produce un campo magnético. Se sitúa en en el brazo del actuador, que contiene, como mínimo, un cabezal por cada cara de cada plato.

• Eje: es la parte del disco duro que une todos los platos al motor y que hace que todos giren conjuntamente a la misma velocidad

• Motores: cuentan con dos motores, uno que gira todos los platos y otro, que desplaza los cabezales desde el centro del disco hasta el borde externo del mismo o viceversa.

Localización de datos en el disco

• Caras: cada plato consta de dos cara, superior e inferior. Para localizar un dato es necesario saber por que cara esta, y se usa un cabezal por cada cara.
• Pistas: son círculos concéntricos que van desde la parte más interna del disco a la parte más externa.
• Cilindros: Es el conjunto de pistas de cada cara que ocupan la misma posición en todos los platos. Como los cabezales están alineados uno encima de otros, pueden acceder a las distintas pistas de un cilindro sin necesidad de moverse.
• Sectores: son la cantidad más pequeña que las cabezas pueden leer o escribir de una vez.

Sistemas de direccionamiento
Tradicionalmente, los protocolos de almacenamiento utilizaban el sistema cilindro-cabeza-sector (CHS) para localizar un dato. Tanto los cilindros como los sectores están indentificados por una serie de números que tienen asignados comenzando desde el número 1, el número 0 se reserva para datos identificativos . Las caras tambien se identifican por un número, comenzando por la 0 que es la que está en la parte superior. Conociendo esos tres valores, es posible localizar un dato en el disco. Por tanto según este sistema , el primer sector de un disco  será el correspondiente al clindro 0, cabeza 0, sector 1.
En la actualidad, hay discos que pueden configurarse para actuar en modo I.B.A, en donde todos los sectores del disco son numerados de forma correlativa, independientemente de la pista o de la cara donde se ubiquen, desde 0 a n-1.

Funcionamiento del Disco
Cuando un programa manda una orden de lectura o escritura en el disco duro, se obtiene la dirección física, en la que esta almacenado el dato. Para acceder al mismo, el actuador desplaza los cabezales hasta situarlos encima del cilindro correspondiente y, cuando el sector donde está la información pasa por debajo del cabezal:

-Si es una operación de lectura, se detectara la carga mágnetica de la celda de memoria, que indicara si en esa posición está almacenado un 1 o un 0 por que la información se almacena en formato digital.

-Si es una operación de escritura, se hace pasar un pulso de corriente electrica por el cabezal , que genera un campo mágnetico en el sector que está en esa posición, haciendo que su valor sea 0 o 1.

Dispositivos Ópticos

DISPOSITIVOS ÓPTICOS

Los dispositivos ópticos son unidades son unidades de almacenamiento secundario consistentes en un disco en el que se graba la información realizando unos pequeños hoyos es su superficie con un láser.

Los soportes ópticos están compuestos :

-Una capa de policarbonato plástico que sujeta al resto de soporte.

-Una capa metálica reflectante generalmente de aluminio donde se almacena la información.

-Una capa acrílica transparente situada sobre la anterior, que protege el conjunto.

-Una etiqueta situada en la cara que no almacena información.

También hay tres tipos de básicos soportes:

-Los grabados en fábrica: a partir de una copia maestra que es como un molde o plancha que sirve para estampar el resto de copias. Estas copias se leen por la parte inferior, mientras que estampan por la parte superior, la de la etiqueta.

-Los grabables una sola vez: en un grabador doméstico. Reciben el nombre de +R o-R, dependiendo de la tecnología empleada. La R viene de Recordable (grabable). El láser quema ciertas partes de la superficie para que no reflejen la luz y por ello solo pueden grabar una vez.

-Los grabables varias veces: en un grabador doméstico. Son los +RW o -RW. La RW viene de read (lectura) y la W de writte (escritura). El láser provoca el calentamiento de ciertas partes de la superficie para que no reflejen la luz . Este proceso es reversible , por lo que se pueden grabar varias veces.

Las Unidades de CD

Las unidades de CD-ROM son los dispositivos encargados de leer datos incluidos en los CD, así como , en su caso, de grabar datos en el disco , siempre y cuando  sea de un tipo de un tipo que permita la escritura. Internamente constan de los siguientes elementos:

-El cabezal de lectura: que está compuesto por una fuente emisora de láser, una lente para enfocar el haz de láser y un diodo sensible a la luz reflejada por el disco.

-El motor o accionador del cabezal: que sirve para desplazarlo sobre el disco hasta situarlo encima de la pista deseada.

-El motor de rotación: que hace girar el CD-ROM. Tiene dos modos básicos de funcionamiento.

Velocidad de mecanismo

-Velocidad lineal constante: Utilizado por las primeras unidades de CD-ROM , hasta 12x. En estos CD, la densidad de información es la misma en todo el disco. Cada pista pasa siempre a la misma velocidad debajo del cabezal , por lo que la de rotación del disco no sera contante.

-Velocidad Angular contante: Se ajusta la densidad de la información según la ubicación de los datos sera menor en el borde del disco y mayor en el centro. La velocidad de rotación del disco es constante. Se usa en lectores a velocidades a 16x.

-El mecanismo  de carga del disco: que puede implementarse mediante dos opciones: con bandeja de plástico o sin ella.

Historia de los CD

Los discos compactos fueron el primer tipo de disco óptico que se implantó de forma masiva. Estos díscos almacenan la información en una sola pista espiral que va desde el centro al exterior, con una longitud aproximada de 6km. Sus capacidades típicas son de 650 MB o 700MB. Estos discos fueron introducidos en el mercado de audio en 1980 por las empresas PHILLIPS y Sony como alternativa de discos de vinilo y los casetes por ello el primer formato fue el CD-DA formato dedicado a pistas de audio..

-En 1991 apareció el CD-I, un formato preparado para almacenar texto, vídeo, gráficos , audios y datos pensados para utilizarse en juegos. Tuvo poco éxito, ya que cuando empezaron a salir los primeros juegos en este soporte, ya se habían generalizado a otras consolas más económicas y potentes como la PlayStation.

-También en 1991, Sony , Phillips y Microsoft perfeccionaron el formato con el CD-ROM XA que me mezclaban los formatos CD-ROM y CD-I para mejorar el tratamiento multimedia.

-En 1993, un consorcio de empresas electrónicas de Japón creo el VCD. Este formato permite grabar video en formato MPEG-1. Pueden llegar a almacenarse unos 70 minutos de vídeo con una calidad similar a la de un video VHS.

-Posteriormente, apareció el SVCD. Este formato mejora la calidad del VCD, ya que permite el formato  MPEG-2.

Velocidad de lectura/escritura

La velocidad de lectura de las primeras unidades de CD-ROM era igual que la de un reproductor de CD de audio, 150KBps. Esta velocidad se adoptó como referencia y se denominó 1x. Las posteriores unidades de CD-ROM utilizan múltiplos de este valor. Por ejemplo un CD 12x tendrá una velocidad de 12X150= 1850KBps. Las unidades que podemos encontrarnos en la actualidad utilizan velocidades muy superiores de hasta 72x.

La velocidad de lectura es siempre más alta ya que para leer los datos se utiliza un láser a menor intensidad. La grabación es un poco más lenta, ya que el láser utilizado es de mayor potencia. Finalmente, la regrabación es la acción más lenta ya que primero se debe borrar los datos anteriores y luego grabar los nuevos.

Tiempo de acceso

Es el tiempo que tarda la unidad en acceder a los datos grabados en el disco. Es un tiempo promedio y va entre los 100 y los 250 milisegundos.

Tamaño de búfer

De forma similar a lo que vimos en los discos duros, cuando los cabezales leen los datos, el búfer almacenan los bloques de datos contiguos que pueden ser requeridos por la CPU, reduciendo el tiempo de acceso a los mismos. Cuanto mayor sea el búfer, mejor rendimiento tendrá el CD-ROM. Un valor típico del búfer va entre 64KB y 512KB.

Interfaz

La interfaz utilizada por la unidad esencial, pues determinará aspectos como la rapidez en la transferencia de datos, los conectores utilizados el coste etc... Las interfaces más utilizadas para los dispositivos de CD son los IDE-ATA, los SATA y las SCSI.

Las IDE tiene  una ventaja frente a los SCSI su bajo precio y la falta de necesidad de una tarjeta controladora adicional, pero presentan como desventaja su menor tasa de transferencia.

Además por la naturaleza del interfaz IDE, si se conecta el CD al mismo canal que otro dispositivo por ejemplo el disco duro, el rendimiento de ambos disminuye, algo que no ocurre en las SCSI, que permiten la conexión de varios dispositivos sin que se vea penalizado el rendimiento de ninguno de ellos.

Práctica Taller 1.- Instalación de dispositivos IDE

Instalación de dispositivos IDE

El estado base del equipo es sin un disco duro conectado con un IDE. A si que la practica consistía en desconectar la lectora de DVD y comprobar donde habia que conectar el Master y el Esclavo.

Para descubrir donde iba cada uno había que mirar los dos aparatos y leer lo que ponía y dependiendo de donde estuviese el jumper iba en un lado u otro. En este caso el master va conectado en el disco duro y el esclavo en la lectora.

Una vez que ya sabia donde iba conectado cada uno, volvía a meter la lectora en su sitio y cuando tuve que encajar el disco duro tuve que desconectar el cable molex ATX de 24 pines y los dos modulos de RAM para poder hacer hueco, y una vez metido el disco duro, lo volví a conectar todo en su sitio. Y en el disco duro y lectora conectaba el cable IDE y los cables de alimentación molex.

Interfaces de Discos

Cualquier interfaz es el punto de conexión del dispositivo, todos los dispositivos que forman parte de un ordenador deben conectarse con la placa base. El sistema de conexión debe unir el dispositivo con el bus por el que circula la información en la placa del ordenador. No existe un interfaz de dispositivo universal, por lo que hay que elegir el interfaz.
¿Sabias que significa USB? Universal Serial Bus

Tipos de transmisión de datos:

-En serie: Los datos viajan bit a bit y el interfaz recibe y controla de esa manera.
-En paralelo: los datos se transmiten de palabra en palabra. El tamaño de la palabra lo define el registro de la CPU (8, 16, 62, 64).

Descripción de las interfaces.

-IDE: Se caracteriza porque cada conector permite la conexión de dos dispositivos. Es un conector paralelo.

-Sata: Es el estándar más usado en la actualidad, apareció en el año 2000 y han ido mejorando la transferencia de SATA 1 al SATA 3 de los 150 Mb's a los 600 Mb's. Es una conexion punto a punto por lo que se puede conectar un disco duro. El conector tiene 7 pines.

-SCSI: Es un tipo de interfaz utilizado en ámbitos profesionales, suele venir en una controlador dependiente, no integrado en la placa, que permite una mayor tasa de transferencia.

                                   

-M.2: Interfaz para unidades sólidas, lleva unos 6 años con nosotros y son de la misma velocidad que los SATA. Presume de ser el sustituto de los SATA, puede funcionar

en modo PCI-E.

                                    

-PCI-Express: Este puerto es uno de los mas anchos de banda que tiene nuestra placa. Se puede utilizar para montar unidades SSD que se conectan al puerto PCI-E, llegando velocidades de 1700 MB por segundo.

Si queremos tener un disco duro externos podemos optar por comprar un HDD o SDD SATA y montarlo en una caja externa con diferentes interfaces.

Almacenamiento Secundario

El termino de memoria hace referencia a cualquier dispositivo en el que se almacene la información en formato digital. Lo que significa que la información se guarda en 0 y 1 que son bits.
Las memorias pueden ser principales, volátil y con una capacidad no muy elevada o por el contrario de almacenamiento permanente y de gran capacidad, estas reciben el nombre de Memorias Secundarias.

Características:
-Estos dispositivos tienen mucha mas capacidad que las memorias principales.
-Son mas baratos, si calculamos el precio por bit.
-Son mas lentos, si comparamos los nanosegundos del acceso a RAM.
-La información permanece aun que no tenga alimentación eléctrica.
-El almacenamiento secundario no se encuentra ni en el procesador ni en la placa, utiliza una interfaz para conectarse a la placa.

¿Consideramos la memoria M.2 como memoria principal?
No, es una memoria secundaria SSD, que va conectada en la placa.

Almacenamiento Secundario 

Disco Duro (Magnético)

SSD (Electrónico)












M.2 (Electrónico)

PenDrive (Electrónico)

CD-ROM (Medio Óptico)

DVD-ROM (Medio Óptico)

Disco Duro SSD

UNIDAD DE ESTADO SOLIDO (SSD)

Una memoria de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario hecho con componentes electrónicos en estado sólido pensado para utilizarse en equipos informáticos en sustitución de una unidad de disco duro convencional, como memoria auxiliar o para crear unidades híbridas compuestas por SSD y disco duro.

Consta de una memoria no volátil, en vez de los platos giratorios y cabezal de las unidades de disco duro convencionales. Al no tener piezas móviles, una unidad de estado sólido reduce drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros magnéticos.

Al ser inmune a las vibraciones externas, es especialmente apto para vehículos, computadoras portátiles.

VIDA UTIL

Es muy difícil de calcular su MTTF, ya que no depende del tiempo, sino principalmente del uso intensivo de escritura y lectura que se le dé.

Según Western Digital con su SSD blue and green este es su MTTF.

HDD vs SSD: principales diferencias

Para mas información

PRINCIPALES VENTAJAS	SSD	HDD
CAPACIDAD	En general entre 256 GB y 4 TB	En general entre 1 y 10 TB
CONSUMO	Menor consumo	Mayor consumo
COSTE	Bastante más caros	Mucho más económicos
RUIDO	Más silencioso por no tener partes móviles	Algo más ruidoso por tener partes móviles
VIBRACIONES	No vibra por no tener partes móviles	El giro de sus discos puede provocar leves vibracioness
FRAGMENTACIÓN	No tiene	Puede darse
DURABILIDAD	Sus celdas pueden reescribirse un número limitado de veces	Con partes mecánicas que pueden dañarse con movimientos
TIEMPO DE ARRANQUE DE SO	7 segundos	16 segundos
TRANSFERENCIA DE DATOS	En general, entre 200 y 550 MB/s	En general entre 50 y 150 MB/s
AFECTADO POR EL MAGNETISMO	No	El magnetismo puede eliminar datos