Almacenamiento magnético, 4

RAID (1)

o R.edundanto A.rrayo I.nexpensive (I.ndependent)o D.isk

Agrupación redundante de discos baratos

RAID (2)o Años 80o Los sistemas de disco se habían ya

convertido en un cuello de botella.o Se trata de cerrar en lo posible la

brecha entre las prestaciones de los procesadores y memoria y las prestaciones de los discos

o Para ello, se pretende construir un sistema rápido y seguro a partir de elementos más lentos e inseguros

RAID (3)

o Pero los dos requerimientos perseguidos son incompatibles:

n Seguridad por un lado

n Velocidad por el otro

RAID (4), seguridad

o Se consigue a través de la redundancia, bien haciendo copias de los datos, bien introduciendo información que permita comprobar la integridad de los mismos

RAID (5), velocidado Al distribuir los datos entre distintos

discos, se incrementa el paralelismo, y por tanto la velocidad

o Pero surgen otros problemasn Mantener la consistencia entre datos y

metadatos cuando hay accesos en paralelo

n Recuperar al sistema tras una caída

RAID (6), paralelismoo Puede contemplarse bajo dos puntos

de vista:

n Varias peticiones se sirven en paralelo, dirigiendo cada una a un disco distinto

n Una petición se sirve a mayor velocidad, coordinando entre sí varios discos

RAID (7), caracterizacióno Un sistema RAID se puede

caracterizar por dos parámetros, esencialmente:

n Granularidadn Método para calcular los metadatos

RAID (8), granularidado Se habla de granularidad fina y

gruesan Fina: Los datos se rompen en muchos

fragmentos que se distribuyen entre muchos discos -> se aumenta el paralelismo y por tanto la velocidad, pero sólo puede atenderse una petición lógica cada vez y es preciso mover todos los cabezales

RAID (9), granularidado Se habla de granularidad fina y

gruesan Gruesa: Los datos se rompen en un

pequeño número de fragmentos de mayor tamaño -> sólo se verán involucrados algunos discos; los otros discos pueden estar atendiendo otras peticiones

RAID (10), redundancia

o ¿Cómo se calcula?n Paridadn Métodos más elaborados

o ¿Cómo se distribuye?n Un único disco -> sobrecargan El mayor número de discos posible

RAID (11), niveleso RAID 0n Sistema NO redundanten Buena velocidad de lecturan Mínima fiabilidadn Se incluye quizás por completar “por

abajo” y para tomar este nivel como referencia de prestaciones

RAID (11), niveleso RAID 1n Discos “espejo”: toda la información

contenida en n discos se duplica en otros n discos

n Las lecturas pueden dirigirse al disco de mayores prestaciones, o al que tenga el cabezal más cerca de los datos

n Muy fácil de recuperar el fallo de un disco

RAID (12), niveleso RAID 2n La redundancia se basa en códigos de

Hammingn El número de discos redundantes crece

como el logaritmo del número de discos de datos

n Por tanto, el sistema es más eficiente cuanto más grande

RAID (13), niveleso RAID 3n Paridad en un único discon Los bits de un byte se distribuyen en 8

discosn En un noveno disco se escribe el bit de

paridadn Ante un error, la controladora del disco

afectado dice qué disco es, y el bit de paridad permite reparar

RAID (14), niveleso RAID 4n Paridad por bloques. En lugar de calcular

la paridad por cada byte, se calcula por bloques de tamaño B

n Si el tamaño de la escritura es menor que B, sólo se ve afectado un disco

n El disco que almacena la paridad puede verse sobrecargado

RAID (15), niveleso RAID 5n Paridad por bloques distribuidosn Similar a RAID 4, pero los bloques de

paridad se distribuyenn Todos los discos participan en las

operaciones de lecturan Hay diversas variantes, según el método

de distribución de los bloques redundantes

RAID (16), niveleso RAID 6n En lugar de la paridad, que sólo puede

detectar y corregir errores simples, se usan métodos más sofisticados para detectar y corregir errores dobles como mínimo

n Adecuado para sistemas donde la seguridad es prioritaria

n Queda abierto el método para distribuir la información redundante

RAID (17), comparaciones

o Se suelen evaluar velocidad, fiabilidad y precio

o Velocidad, ¿cómo medirla?n bytes/sn peticiones/sn tiempo de latencia

RAID (18), comparacioneso Una vez decidido cómo medir la

velocidad, ¿han de compararse sistemas de la misma fiabilidad o del mismo precio?

o El problema de la configuración: un RAID 5 puede configurarse como un RAID 1, o como un RAID 3, o como un RAID 4

Interfaces (1)

o Unidades de disco flexibleo Unidades de disco rígidoo Discos de memoria de estado sólidoo Discos no magnéticoso Sistemas magnéticos distintos de los

discos (cintas)

Interfaz con disco flexibleo Bajo niveln Programación directa de la controladoran Necesidad de programar a través de

DMA

o BIOSn Funciones de intr 0x13

o S.O.n Librerías de E/S

Interfaz con disco rígido

o IDE/ATA

o SATA

o SCSI

IDE (1)o I.ntelligent D.rive E.lectronicso La codificación/decodificación se

realiza en la misma unidad, no en una tarjeta separada, como se hacía previamente

o IDE es una interfaz de alto nivel, que sustituyó a una interfaz de bajo nivel

IDE (2)o Como interfaz de alto nivel acepta

órdenes complejas: leer un sector, formatear una pista, etc.

o Puede efectuar la traducción de sector lógico a sector físico -> la geometría interna es conocida sólo para la controladora

o Gestiona una caché integrada

IDE (3)o Al ser una interfaz lógica, puede

usarse para acceder a cualquier dispositivo conforme con esa interfaz, no necesariamente discos duros

SCSI (1)o S.mall C.omputer S.ystem I.nterfaceo Es más general que IDE; admite

discos, scanners, impresoras, etc.o SCSI define su propio buso Los dispositivos SCSI se conectan al

bus, y éste al bus del sistema a través de un adaptador

SCSI (2)o Por tanto, SCSI es compatible con

cualquier sistema: sólo requiere el adaptador al bus del sistema: los periféricos en sí son intercambiables

o Los dispositivos SCSI pueden comunicarse entre sí, a través del bus, sin intervención del sistema (ej. copiar desde CD a disco de forma desatendida)

Acceso desde BIOS (1)o Interrupción 0x13o Número de unidad en DL (0,1 para

discos flexibles, 0x80, 0x81 para rígidos)

o Se devuelve estado en AH

Acceso desde BIOS (2)

Acceso desde BIOS (3)o 0x00 -> reinicia todas las unidades

de disco flexibleo 0x01 -> consultar estadoo 0x02 -> escribiro 0x03 -> leero 0x08 -> obtener tipo de unidad

(720k, 1.44M…)

Controladora IDE (1)o Se realiza en tres pasosn Fase de órdeneso Se especifica qué orden

n Fase de datoso El disco mueve sus cabezales y obtiene el o

los sectores

n Fase de resultadoso La interrupción modifica una bandera

situada en 0x40:0x8e

Controladora IDE (2)o La operación NO se realiza a través

de interrupcioneso La interrupción se limita a marcar una

banderao El programa, después de lanzar la

orden, espera en un bucle a que se marque la bandera

o Ejemplo: ver página 170 apuntes

Otros medios

o Discos magneto-ópticoso Discos ópticoso Almacenamiento atómicoo Dispositivos micro-electromecánicoso Almacenamiento holográfico

Discos M.O.o Inducción magnética para escriturao Lectura óptica, basada en efecto Kerr

Discos ópticoso Una escritura, múltiples lecturaso Alteración física de la superficie

mediante caloro Lectura por difracción de la luzo Puede usarse tecnología de varias

capas

Almacenamiento atómico

o Por bombeo de dominios en nanotubos

o Por técnicas de campo próximo

Disp. microelectromecánicos

Almacenamiento holográficoo CD -> 700MBo DVD -> hasta 18GBo Blu-ray -> 25GBo Disco holográfico -> 300GB hasta

1.6TB

Interfaz paralela (1)

Interfaz paralela (2)

Interfaz paralela (3)

Interfaz paralela (4)

Interfaz paralela (5)

Interfaz paralela (6)

o Consultar programa completo para impresión en segundo plano usando interrupciones en pág. 96 y ss. de los apuntes.

Interfaz paralela (7)

Interfaz paralela (8)

o La interfaz paralela se ha usado tradicionalmente para comunicar con impresoras (aunque cada vez menos)

o Sobre el protocolo hardware explicado, es preciso implementar un protocolo software

Interfaz paralela (9)o Este protocolo software ha de

permitir de entrada distinguir entre caracteres imprimibles y órdenes

o Existen varios conjuntos de estas órdenes, que se dividen esencialmente en dos familias

Interfaz paralela (10)o Protocolos para comunicación con

impresoras de caracteres. n Juego de órdenes ESC de EPSONn Juego de órdenes para Proprinter XL-24n Otros, propios de cada fabricante

o Protocolos para comunicación con impresoras de páginasn PCL (Printer Command Language)n PostScript

PCL (1)o PCL 1n 1984n Texto y gráficos básicos a baja

resolución

o PCL 1+o PCL 2o PCL 3n Fuentes de mapa de bitn Resolución mejorada

PCL (2)o PCL 3+/3c+ (color)o PCL 4 n 1985n Macros, más fuentes y gráficos

o PCL 5n 1990n Fuentes escalables

PCL (3)o PCL 5en Comunicación bidireccionaln Fuentes Windows

o PCL 5cn Color

o PCL 6n Similar a PostScript, pero peor.

POSTSCRIPT (1)o Adobe, 1982; inspirado en Forth y

diseño de 1975-6o Mejorado a lo largo de los añoso Un programa PS se envía a la

impresora en formato fuente, y ésta lo interpreta, o bien

o Un programa en el ordenador traduce de PS a PCL u otro, y lo envía a la impresora

POSTSCRIPT (2)o Como lenguaje de programación,

contiene todo lo necesario para hacer programación de propósito general

o Añade capacidades gráficaso Todos los objetos gráficos que usa se

tratan del mismo tipo (gráficos vectoriales, fuentes, elementos geométricos, etc.)

POSTSCRIPT (3)o Todo elemento gráfico admite tres

operacionesn Traslaciónn Rotaciónn Escalado

o Estas operaciones pueden considerarse bajo el mismo marco: las matrices homogéneas bidimensionales

POSTSCRIPT (4)www-cdf.fnal.gov/offline/PostScript/BLUEBOOK.PDFwww-cdf.fnal.gov/offline/PostScript/GREENBK.PDFwww.cappella.demon.co.uk/bookpdfs/pracpost.pdfwww.rightbrain.com/download/books/ThinkingInPostScript.pdfstaff.science.uva.nl/~heck/Courses/Mastercourse2005/tutorial.pdf

http://www.cappella.demon.co.uk/bookpdfs/pracpost.pdfhttp://www.rightbrain.com/download/books/ThinkingInPostScript.pdf