INTRODUCCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
INTRODUCCIÓN: CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Discos Magnéticos: Discos Duros Este tipo de disco consta de un material de soporte de forma circular, cubierto de un material posible de magnetizar. Una unidad de disco la conforman varias placas (platos) que se encuentran fijas a un eje central, sobre el cual giran. A cada disco le corresponden dos cabezas lecto/grabadoras: una para cada cara.
INTRODUCCIÓN: CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Formato y Operación del Disco: Los datos se escriben o leen desde el disco, sólo cuando estos están girando. La velocidad de rotación varía de un fabricante a otro, pero usualmente es de 3600 rpm (hasta 10000 rpm). Debe decirse que la velocidad de rotación podría ser mayor, pero existen restricciones físicas que imposibilitan que la velocidad sobrepase un cierto valor ya que existen componentes mecánicos dentro de los discos duros. La grabación y la lectura ocurren a través de las cabezas lecto/grabadoras, que detectan los datos desde la superficie del plato. Las cabezas montadas en brazos se desplazan hacia atrás y adelante (movimiento de seek), por la superficie del disco para localizar datos. Los datos se almacenan en la superficie del disco, en una o varias pistas. Una pista es un círculo concéntrico que tiene una capacidad fija de almacenamiento, medida en bytes por pista. Cada pista se identifica por un número y un número de superficie.
INTRODUCCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Formato y Operación del Disco: En un disco, las cabezas se montan sobre un brazo de acceso; todas las cabezas se mueven en conjunto. Las cabezas sobre cada superficie pueden referirse a una pista sobre una superficie, y pueden leer o grabar esta pista o cualquier otra pista que se encuentre sobre otra superficie. Las pistas se pueden referenciar en un momento dado a partir de su posición, la que se conoce en forma colectiva como cilindro. Se puede leer o grabar una sola pista a la vez, aunque las cabezas estén posicionadas sobre pistas del mismo cilindro, en otras superficies. Para tener acceso a un registro específico de un archivo se debe conocer el cilindro y la superficie.
INTRODUCCIÓN: CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO MÉTODOS DE DIRECCIONAMIENTO: El poder recuperar información desde un disco, mediante el conocimiento del cilindro y la superficie, se conoce como direccionamiento en los dispositivos de acceso directo. Existen dos métodos de direccionamiento: .Direccionamiento por Pista/Cilindro: La dirección del registro se consigue con su número de cilindro, número de superficie y número de registro. También existe un punto índice, que es ubicado por medio de un mecanismo que posee la unidad de disco y no mediante las cabezas lecto/grabadoras. .Direccionamiento por Pista/Sector: Cada pista se divide en un número específico de longitud fija denominado sectores. La dirección de un registro es localizada conociendo el número de sector. Los sectores más internos almacenan el mismo número de bytes que los sectores más externos.
INTRODUCCIÓN: CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO EN DISCO: La capacidad de almacenamiento en disco está determinada por la capacidad de cada pista, que es fija. La capacidad de la pista se puede establecer con el número de bytes que ésta puede contener. Ejemplo Si se conoce la capacidad de la pista, el almacenamiento total se calcula de la siguiente manera: Capacidad Disco = N° Cilindros * N° Superficies * Capacidad Pista Disco
y si el disco maneja sectores y se conoce la capacidad del sector: Capacidad Disco = N° Cilindros * N° Superficies * N° Sectores por Pista Capacidad del Sector
INTRODUCCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ACCESO A UN DATO: El tiempo que toma consultar un registro está en función de las características operativas del disco, y de la ubicación del dato. Cuando se lee un registro existe una demora en la inicialización de la lectura, debido a la rotación del disco. Esta demora se conoce como tiempo de latencia o retraso rotacional. Se deben considerar tres casos: Que la cabeza lecto/grabadora esté justo para leer la información. Que la cabeza haya pasado recién por el lugar a leer/grabar. Que la cabeza esté a la misma distancia entre los 2 casos anteriores.
INTRODUCCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ACCESO A UN DATO: Un segundo componente del tiempo de lectura-grabación es el tiempo que toma a al unidad de disco colocar en posición las cabezas lecto-grabadoras sobre el cilindro apropiado. Este tiempo se denomina tiempo de búsqueda (seek time), el cual varía dependiendo de cuántos cilindros es necesario moverse. Se manejan tres tiempos: El de ir de la pista más interna a la más externa. El tiempo de búsqueda promedio. El tiempo que tarda en moverse al cilindro siguiente. Otro tiempo que es necesario considerar es el de la transferencia de los datos, el que se determina conociendo la velocidad de transferencia (Bytes/s).
INTRODUCCIÓN: CARACTERÍSTICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Ejemplo ¿Cuánto tiempo tarda el llevar a memoria 100 KBytes, que se encuentran en el cilindro del medio, cuando las cabezas se encuentran en el cilindro más externo? Datos Velocidad de rotación: 3600 rpm Tiempo de búsqueda promedio: 0,025 s Tasa de transferencia de datos: 806 KBytes/s Tiempo de latencia: 60/3600 = 1/60 s Tiempo Total = Tiempo de latencia + Tiempo de búsqueda + Tiempo de transferencia = 1/60 + 0,025 + 100/806 [s] = 0,166 [s]
INTRODUCCIÓN: CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO VELOCIDAD DE ROTACIÓN DE LOS DISCOS: La limitación de la velocidad de rotación es algo físico, ya que esto depende en parte del radio del disco. Si éste es muy grande se necesitaría un gran motor para ponerlo en movimiento. Por otra parte por consideraciones mecánicas (desgaste de piezas) tampoco es recomendable que la velocidad de rotación sea elevada. TAMAÑO DEL BUFFER: El buffer es una estructura de almacenamiento temporal, que permite guardar datos de E/S. Como es sabido, todo dato para ser procesado debe estar primero en memoria principal o en otro dispositivo, que no sea almacenamiento secundario. Lo normal es que esté entre la memoria principal y la memoria secundaria. Al llenarse el buffer se debe llevar su contenido (supuesto: todo lo que está en el buffer será procesado) para trabajar con él. Si el buffer es de gran tamaño, un archivo será procesado en menor tiempo, que si se dispone de un buffer pequeño.
CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO CANTIDAD DE BUFFERS
Si se usa más de un buffer, entonces se tiene la posibilidad de que no se tenga que esperar mientras se vacía el buffer, sino que se llena uno y se vacía el otro.
El uso de buffers nace del hecho que el procesamiento es mucho más rápido que la memoria principal y que la memoria secundaria. Luego se trata de evitar que el procesador esté ocioso demasiado tiempo.
CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO EN DISCO: La capacidad de almacenamiento en disco está determinada por la capacidad de cada pista, que es fija. La capacidad de la pista se puede establecer con el número de bytes que ésta puede contener. Ejemplo Si se conoce la capacidad de la pista, el almacenamiento total se calcula de la siguiente manera: Capacidad Disco = N° Cilindros * N° Superficies * Capacidad Pista Disco
y si el disco maneja sectores y se conoce la capacidad del sector:
Capacidad Disco = N° Cilindros * N° Superficies * N° Sectores por Pista Capacidad del Sector
DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ACCESO A UN DATO Un segundo componente del tiempo de lectura-grabación es el tiempo que toma a al unidad de disco colocar en posición las cabezas lecto-grabadoras sobre el cilindro apropiado. Este tiempo se denomina tiempo de búsqueda (seek time), el cual varía dependiendo de cuántos cilindros es necesario moverse.
Se manejan tres tiempos: El de ir de la pista más interna a la más externa. El tiempo de búsqueda promedio. El tiempo que tarda en moverse al cilindro siguiente. Otro tiempo que es necesario considerar es el de la transferencia de los datos, el que se determina conociendo la velocidad de transferencia (Bytes/s).
Ejemplo ¿Cuánto tiempo tarda el llevar a memoria 100 KBytes, que se encuentran en el cilindro del medio, cuando las cabezas se encuentran en el cilindro más externo? Datos Velocidad de rotación: 3600 rpm Tiempo de búsqueda promedio: 0,025 s Tasa de transferencia de datos: 806 KBytes/s Tiempo de latencia: 60/3600 = 1/60 s Tiempo Total = Tiempo de latencia + Tiempo de búsqueda + Tiempo de transferencia = 1/60 s+ 0,025 s + 100/806 [s] = 0,166 [s]
DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Cinta Magnética: La cinta es uno de los medios magnéticos de almacenamiento, más baratos. Si se hace la relación Bytes/$ ésta resulta ser para la cinta que para los discos duros. La cinta magnética consiste de una banda de soporte cubierta en uno de sus lados por partículas posibles de magnetizar. Las cintas para almacenar datos son análogas a las de audio o a las de video. Los datos se almacenan en una cinta utilizando un esquema de codificación de 9 bits, en el cual un bit se utiliza como bit de paridad. Este bit de paridad no es parte del dato, sino que es usado para verificar la integridad de los datos. Es muy utilizada la paridad impar; el bit se usa para indicar que el número de bits que son iguales a uno es impar. Ejemplo Dato: 01001100 Paridad Par: 101001100 Paridad Par: 001001100
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO ALMACENAMIENTO DE DATOS EN UNA CINTA Los datos se almacenan a lo largo de toda la cinta en una densidad específica, mediante bytes por pulgadas. Un byte almacena un carácter. La densidad de grabación de un sistema es el número de bytes por pulgada (Bytes per inch, bpi). Los datos son leídos o escritos sobre la cinta sólo cuando ésta se encuentra en movimiento hacia adelante en la unidad de cinta. Los datos se leen en bloques o registros físicos. Para leer datos de un bloque la cinta se debe mover.; luego se leen los datos y la cinta se detiene. Cada vez que la cinta se detiene y vuelve a iniciar su movimiento, hay un instante de tiempo en que no se leen datos. Esto significa que lo que está en esa parte de la cinta se omite. Para permitir que la cinta se detenga y vuelva a iniciar su movimiento sin perder datos, se deja espacios entre bloques de datos. Un espacio inter bloque, también llamado Inter Record Gap (IRG), tiene una longitud que fluctúa entre 0,3 0,75 pulgada.
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO El único propósito del IRG es permitir separar los bloques de datos, y que la cinta pueda iniciar y detener su movimiento. Por lo tanto, cada vez que la cabeza lecto/grabadora se detenga en un IRG sabremos que está procesando información.
INTRODUCCIÓN: CARACT. DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Factor de Bloqueo Para hacer un mejor uso del espacio de almacenamiento, se debe reducir el número de IRGs. El sistema lee y escribe bloques físicos de datos, pero los usuarios utilizan registros lógicos. El bloqueo ocurre cuando el sistema almacena múltiples registros lógicos dentro de un solo bloque físico. El número de registros lógicos dentro del registro físico se conoce como factor de bloque. Cuando cada bloque físico (registro físico) contiene un único registro lógico se dice que es un archivo no bloqueado. Una vez elegido un factor de bloqueo, éste afecta a toda la cinta. Ejemplo : Determinación del largo de una cinta, que contiene un archivo. Características del Archivo: Número de registros del archivo: 15000, Tamaño de cada registro: 175 bytes. Características del Almacenamiento: Densidad de grabación: 6250 bpi, Tamaño del IRG: 0,3 inch
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Caso: Formato No Bloqueado Espacio de almacenamiento de un registro: IRG + Tamaño del Registro/Densidad de Grabación 0,3 [inch]+ 175 [bytes]/6250 [bpi] = 0,328 [inch] Espacio de almacenamiento del archivo en su totalidad Número de registros * Espacio utilizado por c/registro 15000 * 0,328 [inch] = 4920 [inch] Caso: Formato Bloqueado, factor de bloqueo 30 Espacio de almacenamiento de un bloque: IRG + Factor de Bloqueo*Tamaño del Registro/Densidad de Grabación 0,3 [inch]+ 30*175 [bytes]/6250 [bpi] = 1,14 [inch] Número de Bloques = Número de Registros/Factor de Bloqueo Número de Bloques = 15000/30 = 500 bloques N° Bloques * Espacio Utilizado por c/bloque = 500 * 1,14 [inch] = 570 [inch]
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Ejemplo2: El tamaño de los bloques puede afectar significativamente el total de datos que puede almacenar en la cinta. Si tenemos una cinta con espacio entre bloques de 0.6 pulgadas (1,5 Cm) de largo. Compare el caso de un registro de 100 caracteres por bloque con el caso de 20 registros de 100 caracteres por bloque. Supongamos que la cinta es de 2400 pies de longitud y que los datos son almacenados a una densidad de 6250 bytes por pulgada. Con un registro por bloque, la cinta puede contener:
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Ejemplo2: El tamaño de los bloques puede afectar significativamente el total de datos que puede almacenar en la cinta. Si tenemos una cinta con espacio entre bloques de 0.6 pulgadas (1,5 Cm) de largo. Compare el caso de un registro de 100 caracteres por bloque con el caso de 20 registros de 100 caracteres por bloque. Supongamos que la cinta es de 2400 pies de longitud y que los datos son almacenados a una densidad de 6250 bytes por pulgada. Con un registro por bloque, la cinta puede contener:
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
Resultados: Si utilizamos un registro por bloque obtenemos 46753 registros a almacenar en la cinta, mientras que con 20 registros por bloque la cinta puede contener 31304 bloques. En el primer caso el 97.5% (28052 pulgadas) de la cinta es ocupada por los espacios; con 20 registros por bloque, los espacios ocupan el 65.2% de la cinta. Incrementando el número de registros por bloque (factor de bloqueo), puede mejorar aún mas el uso del espacio de la cinta.
Es más importante el efecto del factor de bloqueo sobre el tiempo requerido para accesar la cinta?.
CARACT DE LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Ejemplo3: Suponga que la velocidad requerida de la cinta para efectuar un acceso de lectura / escritura es de 200 pulgadas por segundo y que se requieren 4 milisegundos para detenerse y empezar otra ven a través de un espacio. El tiempo requerido para accesar toda la cinta, con un registro por bloque y un retardo en cada espacio es de:
Ejercicios 1-. Considere una cinta magnética con 1600 bits por pulgada y 0.6 pulgadas de espacio entre bloques. Suponga que registros de 80 bytes se deben almacenar en una cinta de 2400 pies.a) ¿Cuántos registros pueden almacenarse en la cinta si un factor de bloqueo de 5 registros por bloque ?. b) ¿Cuántos registros pueden almacenarse en la cinta si un factor de bloqueo de 15 es utilizado? 2-. Suponga que la velocidad de movimiento de la cinta del ejercicio anterior es de 200 pulgadas/seg cuando se lee o graba y que toma 0.004 segundos para arrancar o detener la cinta entre bloques. a) ¿Cuánto tiempo tomaría leer la cinta con un factor de bloqueo de 5 registros por bloque? b) Cuánto tiempo tomaría leer la cinta con un factor de bloqueo de 15 registros por bloque.