Tema 4 - Almacenamiento de datos - Particiones

Una partición de disco es el nombre genérico que recibe cada división presente en una sola unidad física de almacenamiento de datos. Toda partición tiene su propio sistema de archivos. Casi cualquier sistema operativo interpreta, utiliza y manipula cada partición como un disco físico independiente, a pesar de que dichas particiones están en un solo disco físico.

Representación gráfica de un disco particionado. Cada recuadro blanco representa algún sistema de archivos vacío. Los espacios en gris representan los espacios sin particionar del disco. Las particiones rodeadas por líneas moradas representan las particiones primarias. Las particiones rodeadas por bordes rojos representan la partición extendida y en su interior se encuentran las particiones lógicas, rodeadas por los bordes de color verde.

Existen tres tipos diferentes de particiones:

- Partición primaria: Son las divisiones primarias del disco, solo puede haber 4 primarias, o 3 primarias y una extendida. Un disco físico completamente formateado consiste en una partición primaria que ocupa todo el espacio del disco y posee un único sistema de archivos. A este tipo de particiones prácticamente cualquier sistema operativo puede detectarlas y asignarles una unidad, siempre y cuando el sistema operativo el sistema operativo reconozca su sistema de archivos.

- Partición extendida: Este tipo de particiones son las particiones secundarias. Es otro tipo de partición que actúa como partición primaria. Sirve para contener múltiples unidades lógicas en su interior. Fue ideada para romper la limitación de 4 particiones primarias en un solo disco físico. Solo puede existir una partición de este tipo por disco y solo sirve para contener particiones lógicas. Por lo tanto, no soporta un sistema de archivos.

- Partición lógica: Ocupa una porción o la totalidad de una partición extendida, que se ha formateado con un tipo específico de sistema de archivos como el FAT32, el NTFS o el ext2, entre otros, y se le ha asignado una unidad. Por esto, el sistema operativo reconoce las particiones lógicas. Puede haver un máximo de 23 de este tipo de particiones, excepto en Linux, que impone un máximo de 15, incluyendo las cuatro primarias en discos SCSI y en los discos IDE impone un máximo de 8963 particiones.

Representación gráfica de un disco particionado. Cada recuadro blanco representa algún sistema de archivos vacío. Los espacios en gris representan los espacios sin particionar del disco. Las particiones rodeadas por líneas moradas representan las particiones primarias. Las particiones rodeadas por bordes rojos representan la partición extendida y en su interior se encuentran las particiones lógicas, rodeadas por los bordes de color verde.

Representación gráfica de los tipos de particiones.

Cuando un ordenador tiene varios sistemas operativos instalados, la partición activa tiene un pequeño programa llamado gestor de arranque, que presenta un pequeño menú que permite elegir el sistema operativo que queremos arrancar. Por así decirlo, una partición bootable es un tipo de menú, contenido dentro de la partición activa que nos permite seleccionar el sistema operativo que queremos utilizar en el momento de encender el ordenador.

Tema 2.2 - Bloques funcionales de un PC - PinOut de las fuentes de alimentación

Fuente de alimentación, con los diferentes conectores:
- El de 24 pines es el que conecta a la placa base
- Los de 4 pines conectan con unidades ópticas
- El de 8 pines conecta con la tarjeta gráfica

Una fuente de alimentación no tiene una carga de corriente fija, ya que podría estropearse. Para iniciarla lo que se hace es un cortocircuito entre el pin PWR ON con la tierra, llamada GND.

Las fuentes de alimentación venían con 20 pines, pero debido a la potencia de los actuales componentes del ordenador, como los procesadores o las tarjetas gráficas, se han añadido 4 pines más, para un total de 24, cuya función se explica en las imágenes:

PinOut de las fuentes de alimentación actuales

PinOut de las fuentes de alimentación antiguas, con 20 pines

Tema 2.2: Bloques funcionales de un PC - Memoria virtual

Comparación entre la memoria física y la memoria virtual.

La memoria virtual es una técnica de gestión de la memoria que permite que el sistema operativo disponga de mayor cantidad de memoria que esté disponible físicamente. La mayoría de los ordenadores tienen cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria caché, la memoria RAM y el disco duro.

Muchas aplicaciones requieren acceso a más información (código y datos) que la que se puede mantener en memoria física. Esto es así sobre todo cuando el sistema operativo permite múltiples procesos y aplicaciones ejecutándose simultáneamente. Una solución al problema de necesitar mayor cantidad de memoria de la que se posee consiste en que las aplicaciones mantengan parte de su información en disco, moviéndola a la memoria principal cuando sea necesario.

La mejor solución es usar memoria virtual, donde la combinación entre hardware especial y el sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundaria para hacer parecer que el ordenador tiene mucha más memoria principal (RAM) que la que realmente posee. Este método es invisible a los procesos. La cantidad de memoria máxima que se puede hacer ver que hay tiene que ver con las características del procesador.

Aunque la memoria virtual podría estar implementada por el software del sistema operativo, en la práctica casi siempre se usa una combinación de hardware y software, dado el esfuerzo extra que implicaría para el procesador.

Operación básica.

Cuando se usa memoria virtual una parte del hardware dentro de la computadora traduce las direcciones de memoria generadas por el software (direcciones virtuales) en:

• La dirección real de memoria: La referencia a la memoria es completada, como si la memoria virtual no hubiera estado involucrada: el software accede donde debía y sigue ejecutando normalmente.
• Una indicación de que la dirección de memoria deseada no se encuentra en memoria principal: El sistema operativo es invocado para manejar la situación y permitir que el programa siga ejecutando o aborte según sea el caso.

La memoria irreal es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta "ilusión" permite que los programas se ejecuten sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física. Esta ilusión de la memoria virtual está soportada por el mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento rápido en disco duro. Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtual hace un seguimiento de tal forma que una pequeña parte de él, está en memoria física y el resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado fácilmente.

La memoria virtual ha llegado a ser un componente esencial de la mayoría de los sistemas operativos actuales ya que se pueden mantener más procesos en la memoria. Es más, se ahorra tiempo, porque los fragmentos que no se usan no se cargan ni se descargan de la memoria. Sin embargo, el sistema operativo debe saber cómo gestionar este esquema.

Funcionamiento de la memoria virtual.

Tema 2.2: Bloques funcionales de un PC - Memoria RAM DDR4

Memori RAM DDR4

Los módulos de esta memoria tienen un total de 288 pines. La velocidad de datos por pin va de un mínimo de 1,6GT/s hasta un máximo de 3,2GT/s. Comparándolo con DDR3, que tiene 240 pines y varias velocidades de 1066 a 2000 Mhz, se nota la mejoría de esta memoria respecto a la anterior.

Ventajas de la memoria RAM DDR4:

Sus principales ventajas en comparación con DDR2 y DDR3 son una tasa más alta de frecuencias de reloj y de transferencias de datos (de 2133 a 4266 MT/s en comparación con DDR3 que tenía un máximo de 2133 MT/s). La tensión es también menor a sus antecesoras (1,2 a 1,05 para DDR4 y 1,5 a 1,2 para DDR3) DDR4 también apunta un cambio en la topología descartando los enfoques de doble y triple canal, cada controlador de memoria está conectado a un módulo único.

Desventajas de la memoria RAM DDR4:

No es compatible con versiones anteriores por diferencias en los voltajes, interfaz física y otros factores.

Las partes de una memoria RAM DDR4 son las siguientes:

1.- Tarjeta: Es una placa de plástico sobre la cuál están soldadas los componentes de la memoria

2.- Chips: Son los módulos con memoria volátil.

3.- Conector con los 240 pines: Base de la memoria que se inserta en la ranura especial para memoria DDR4

4.- Muesca: Indica la posición correcta dentro de la ranura de memoria DDR4

La memoria RAM DDR5 no existe, lo que existe es una memoria de video GDDR5, que es la siguiente:

Memoria de video GDDR5

Tema 2.2: Bloques funcionales de un PC - Cajas del PC

Para elegir la caja de nuestro PC, tendremos que basarnos en lo que necesitamos y en la torre que mas se puede acomodar a estas necesidades. A continuación, la lista de cajas en el mercado, con sus características: 

MINITORRE:

Es una estructura metálica rectangular, diseñada para ser colocada de manera vertical. Se encuentra protegida por cubiertas de plástico, fira de vidrio o lámina y tiene la función de permitir el montaje de los diversos dispositivos para que funcione el equipo de cómputo (la placa base, los discos duros, las unidades ópticas, las disqueteras , lectoras de memorias digitales, la fuente de poder, ventiladores internos...). Se le llama minitorre porque tiene la forma de un pequeño edificio. Integran la mayoría una fuente de alimentación para distribuir la electricidad entre los diversos dispositivos internos. Actualemente son las mas comerciales y casi han sustituido del mercado a los gabinetes horizontales.

Minitorre

Mini-ITX

Los dos principios de diseño que inspiran Mini-ITX son:

Bajo consumo. Alrededor de los 15 vatios.
Funcionalidades integradas. Las placas mini-itx de vía integran todos los periféricos habituales: red, gráficos, conexión a la televisión, sonido 5.1, aceleración MPEG, USB, Firewire, etc.

Actualmente VIA, la empresa diseñadora, continúa haciendo evolucionar esta gama de productos y ofrece numerosas variantes de sus placas para satisfacer diferentes demandas.

Torre Mini-ITX

HTPC

El HTPC está pensado para ofrecer entretenimiento multimedia en el salón de casa. Esto requiere diversas adaptaciones a la típica computadora de escritorio:

Debe ser silencioso.
Debe tener una carcasa más propia de electrodoméstico que de computadora personal, o al menos, pasar desapercibido.
No tiene teclado ni mouse (al menos, de manera permanente).
Cuenta con un mando a distancia por infrarrojos o radiofrecuencia.
Puede tener una pequeña pantalla LCD para mostrar información básica.
Suele tener una tarjeta de captura de televisión.
Debe disponer de sonido digital 5.1 o 7.1.

Por estos motivos suele tratarse de ordenadores pequeños o equipos con placas base mini-itx o micro-atx.

Torre HTPC

SLIM:

Las cajas SLIM tienen una sola bahía de 5,25 y 1 o 2 de 3,5. Están diseñadas para colocarse sobre la mesa, en vertical u horizontal. Es un tipo de torre delgada, de ahí su nombre.

Torre Slim

CUBO

Las cajas Cubo son Gabinetes de pequeño tamaño cuya función principal es la de ocupar menor espacio y crea un diseño más agradable. Son útiles para personas que quieran dar buena impresión como una persona que tenga un despacho en el que reciba a mucha gente. Este tipo de caja tiene el problema de que la expansión es complicada debido a que admite pocos o ningún dispositivos. Otro punto en contra es el calentamiento al ser de tamaño reducido aunque para una persona que no exija mucho trabajo al ordenador puede estar bien. Este tipo de cajas tienen muchos puertos USB para compensarla falta de dispositivos, como una disquetera(ya obsoleta), para poder conectar dispositivos externos como un disco USB o unamemoria.

Torre cubo, por delante y por detrás

Las anterior existen, pero as cajas más habituales son la gran torre, la torre y la semitorre:

GRAN TORRE: Es la más grande. Con una altura de entre 70 y 80 cm de alto tiene 6 o más bahías de 5”1/4 y 2 o mas de 3”1/2. Es la usada cuando se necesita una gran cantidad de disqueteras, o almacenar una gran cantidad de información, ya que es la que mas bahías tiene para poder insertar o bien las disqueteras, o bien diferentes discos duros, entre otros.

Gran torre

TORRE: Puedes colocar una gran cantidad de dispositivos y es usado cuando se precisa una gran cantidad de dispositivos.

Se trata de una carcasa grande (de 60 a 70 cm. de alto), posee de cuatro a seis ranuras de 5" 1/4 y de dos a tres ranuras laterales de 3" 1/2, como así también de dos a tres ranuras internas de 3" 1/2.

Torre

MEDIATORRE O SEMITORRE: La diferencia de ésta es que aumenta su tamaño para poder colocar más dispositivos. Normalmente son de 4 bahías de 5 ¼ y 4 de 3 ½ y un gran número de huecos para poder colocar tarjetas y demás aunque esto depende siempre de la placa base.

Se trata de una carcasa de tamaño medio (de 40 a 50 cm. de alto), posee de tres a cuatro ranuras laterales de 5" 1/4 y dos ranuras internas de 3" 1/2.

Semitorre

MINITORRE: Dispone de una o dos bahías de 5 ¼ y dos o tres bahías de 3 ½. Dependiendo de la placa base se pueden colocar bastantes tarjetas. No suelen tener problema con los USB y se venden bastantes modelos de este tipo de torre ya que es pequeña y a su vez hace las paces con la expansión. Su calentamiento es normal.

Se trata de una carcasa pequeña (de 35 a 40 cm. de alto), por lo general tiene tres ranuras de 5" 1/4 y dos ranuras laterales de 3" 1/2. Asimismo, cuenta con dos ranuras internas de 3" 1/2. Es el tipo más pequeño de carcasa (de 10 cm. a 20 cm. de alto). 

Minitorre

Tema 2.2: Bloques funcionales de un PC - Disco duro SAS

El disco duro SAS es un dispositivo electromecánico que se encarga de almacenar y leer grandes volúmenes de información a altas velocidades por medio de pequeños electro imanes, sobre un disco recubierto de limadura magnética. Estos discos duros compiten directamente con los discos duros SATA II y busca remplazar el SCSI.

Los disco vienen montados sobre un eje que gira a altas velocidades. Las revoluciones de estos discos duros pueden llegar a las 15000 revoluciones por minuto, y mide 3,5 o 2,5 pulgadas. Su capacidad está entre los 72 GigaBytes y 2 TeraBytes.

El conector que utiliza el disco duro SAS para transmitir y recibir los datos es el estándar SATA. Son 2 conectores en los cuáles uno se encarga de permitir la transmisión de datos, mientras el otro se encarga de la alimentación eléctrica.

Conector SATA que utiliza el disco duro SAS

El interior del dispositivo está totalmente libre de aire y polvo para evitar choques entre partículas y como consecuencia perdida de datos.

Interior de un disco duro SAS

Estos discos duros no son muy populares a nivel doméstico, si no que son utilizados principalmente por grandes empresas en sus servidos. Sus precios son muy altos en comparación con los usados en los hogares.

Puede depender de una tarjeta controladora SAS para trabajar y ser instalados. El cable es semejante al utilizado por la interfase SATA con la diferencia de la capacidad de multiplexación, lo que permite la conexión de hasta 14 dispositivos.

Tarjeta controladora SAS

Hay dos características que son”HOT PLUG”, lo que significa poder conectarlo y desconectarlo sin necesidad de apagar el ordenador y “NON-HOT Plug” que indica que es necesario instalarlo con el equipo apagado.

Discos duros SAS

Tema 2.2: Bloques funcionales de un PC - USB 3.0

USB 3.0 es la segunda revisión importante de la Universal Serial Bus (USB) estándar para la conectividad informática.

Comparación entre el USB 3.0 y el USB 2.0

Diseñados por Intel en diciembre de 2008 y fabricados por Intel y Microsoft entre otros, tiene un voltaje máximo de 5 voltios y una corriente máxima de 1000mA, dependiendo de la versión. La señal de datos tiene un protocolo en serie, con número máximo de dispositivos de 127. Su cable es de 8 hilos trenzados en par y tiene 9 pines.

Pines de un USB 3.0

USB 3.0 tiene una velocidad de transmisión de hasta 5 Gbit/s, que es 10 veces más rápido que USB 2.0(480 Mbit/s). USB 3.0 reduce significativamente el tiempo requerido para la transmisión de datos, reduce el consumo de energía y es compatible con USB 2.0.

El primer Sistema operativo que soportó esta interfaz de conexión fue Linux. Mas tarde lo usaron Windows 7 y Mac OS X Mountain Lion

Hay dos tipos de conectores para los USB 3.0, que son el estándar, y el miniUSB.

USB 3.0 estándar (A) y USB 3.0 (B)