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TERCERO/PI/Teoria_2425.md

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+# <mark style="background: #FFF3A3A6;">TEMA 5: La interfaz ATA/IDE</mark>
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">1. Introducción</mark>
+La interfaz usada para comunicar el disco duro y unidades ópticas con el PC se suele llamar IDE (Integrated Drive Electronics) aunque su nombre oficial es ATA (Advanced Technology Attachment). 
+- **ATA**: ATA originalmente es una interfaz paralela de 16 bits. 
+- **SATA:** Al final de los 2000 se presentó una nueva interfaz: SATA (Serial ATA) que sería adoptada por los PC de sobremesa y portátiles a los pocos años. SATA envía los bits uno a uno, lo que permite que los cables sean más pequeños y finos y con más rendimiento. SATA es compatible con ATA a nivel software.
+### <mark style="background: #FFB86CA6;">Conectores</mark>
+![[Pasted image 20250507203728.png]]
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+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">2. Tipos de ATA</mark>
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+#### UDMA == Ultra-ATA
+
+- **ATA-1:** Originalmente basada en el bus ISA.
+	- 40/44 pines
+	- M-S
+	- PIO y DMA
+	- Traducción de CHS (Cylinder, Head, Sector) y LBA (Logical Block Address) que admiten hasta 136,9GB pero limitado por la BIOS a 8,4GB (CHS + INT13h)
+- **ATA-2:** Amplía a unidades de almacenamiento en general, no sólo discos.
+	- PIO y DMA más rápidos
+	- Gestión de energía
+	- Dispositivos extraíbles
+	- Soporte PCMCIA (PC Card, una especie de tarjeta de expansión de memoria)
+	- Se usa LBA de 28 bits (se empieza a soportar 137GB máx) pero la BIOS todavía podría limitar a 8,4GB.
+- **ATA-3:** Revisiones menores.
+	- S.M.A.R.T para auto análisis e informes del estado de la unidad.
+	- LBA obligatorio
+	- Seguridad con contraseña
+- **ATA/ATAPI-4:** Hace que las anteriores unidades de almacenamiento y las unidades CD-ROM, CD-RW, disquete, zip, cinta, etc se puedan conectar bajo una interfaz común.
+	- Agrega transferencia UDMA/33 (33MB/s)
+- **ATA/ATAPI-5:** Duplica la velocidad de UDMA/33 (66MB/s).
+	- Cables de 80 hilos
+- **ATA/ATAPI-6:** Reduce tiempos de configuración y aumenta la velocidad de reloj, por lo que esta especificación aumenta la velocidad de transferencia de Ultra-ATA a 100MB/s
+	- CHS se vuelve obsoleto
+	- LBA se extendió de 228 a 248 admitiendo discos de hasta 144.12PB.
+- **ATA/ATAPI-7:** Transferencias UDMA de 133MB/s. Incluye SATA 1.0 como parte del estándar ATA-7
+- **ATA/ATAPI-8:** Agrega las versiones SATA 2.x y 3.x.
+	- Reemplaza funciones largas de R/W
+	- Comando TRIM para SSD, para informar al SO que bloques no están en uso para borrarse y prepararse para W en el futuro.
+### <mark style="background: #FFB86CA6;">Limitaciones de BIOS</mark>
+**Bios UEFI para arrancar desde unidades >2,2TB**. El límite de 8,4GB viene del sistema CHS:
+- Cylinders: 1024 máx (registro 10b)
+- Heads: 255 máx (registro 8b)
+- Sectors per track: 63 máx (registro 6b)
+En total: $1024\times 255\times 63\times 512 \text{bytes}/\text{sector}=8,4GB$
+### <mark style="background: #FFB86CA6;">Conversión CHS/LBA y LBA/CHS</mark>
+De CHS a LBA:
+$LBA=(((C\times HPC)+H)\times SPT)+S-1$
+
+De LBA a CHS:
+$C=int(LBA/SPT/HPC)$
+$H=int((LBA/SPT)\mod HPC)$
+$S=(LBA\mod SPT)+1$
+
+Donde: 
+- LBA: Logical Block Address
+- C: Cylinder
+- H: Head
+- S: Sector
+- HPC: Heads per cylinder
+- SPT: Sectors per track
+- int X: parte entera de X
+- X mod Y: X%Y (resto de X/Y)
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">3. Barreras</mark>
+<span style="color:red;">Sectores de 512B típicos</span>
+### 528MB
+Fue el límite de las BIOS con CHS
+1024 cilindros, 16 cabezas, 63 sectores = 528 MB
+### 2,1GB
+BIOS que traducían hasta:
+4096 cilindros, 16 cabezas y 63 sectores = 2,1 GB
+### 4,2GB
+BIOS que traducían hasta :
+1024 cilindros, 256 cabezas virtuales, y 63 sectores = 4,2 GB
+### 8,4GB
+Límite del INT13h extendido de 24 bits
+$2^{24}=8,4~GB$
+### 137GB
+Límite del LBA28: $2^{28}$ sectores = 137GB
+Se crea LBA48 para solucionarlo (144.12 PB).
+### 2,2TB
+La limitación viene de que MBR (Master Boot Record) usa un campo de 32 bits para la cantidad de sectores. 
+Se usa GPT, que usa 64 bits, para solucionarlo (9.4 ZB)
+# <mark style="background: #FFF3A3A6;">TEMA 6: Disco Duro</mark>
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">1. Introducción</mark>
+Consiste en discos giratorios con cabezales que se mueven sobre los discos (aunque sin llegar a tocarlos) y almacenan datos en los sectores (trocitos) de las pistas (anillos concéntricos). Los sectores son normalmente de 512B o 4KB. Hace años giraban sobre 3600rpm aunque ahora las velocidades más usadas son de 5400rpm, 7200rpm, 10000rpm, 15000rpm.
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">2. Pistas y sectores</mark>
+Los sectores se numeran empezando por 1 y las cabezas y cilindros empezando por 0. Por ejemplo, un disquete de 1.44MB contiene 80 cilindros (0-79) y dos cabezas (0,1) mientras que cada pista en cada cilindro tiene 18 sectores (1-18).
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">3. Formato y particiones</mark>
+Hay dos tipos de formato, de bajo nivel (LLF) o de alto nivel (HLF). El comando FORMAT realiza el de alto nivel, el de bajo nivel se realiza en fábrica. Para realizar HLF, se requiere crear particiones (secciones del disco con una letra asignada, como C:). En resumen, los pasos son:
+- Formateo LLF
+- Particionado
+- Formateo HLF
+### <mark style="background: #FFB86CA6;">Distintos formatos de particiones</mark>
+- **FAT (File Assignation Table):** Compatible con DOS y Windows 9x/Me. Admiten nombres de archivos de 11 caracteres como máximo (8 caracteres + 3 de extensión de archivo) en DOS y 255 caracteres en W9x o posterior. Se usan números de 12 o 16 bits para identificar grupos, lo que resulta en volúmenes máximos de 2GB.
+- **FAT32:** Volumen único máximo de 2TiB y tamaño de archivo máximo de 4GB, ya que se usan 32 bits.
+- **exFAT:** Volúmenes y archivos de 512TB.
+- **NTFS:** Nombres de archivos de 256 caracteres y volúmenes y archivos de hasta 16EB teóricos.
+## <mark style="background: #ADCCFFA6;">4. Rendimiento y velocidad de transferencia</mark>
+
+$$
+\begin{equation}
+T_{ACCESO}=T_{BUSQUEDA}+latencia~~~~\text{ms}
+\end{equation}
+$$
+**Tiempo de acceso:** Es la cantidad de tiempo total promedio requerida para que la unidad acceda a un sector aleatorio.
+$$
+\begin{equation}
+T_{BUSQUEDA}=T_{DESPLAZAMIENTO}\times\frac{\text{nº pistas}}{2}+T_{ESTABILIZACION}
+\end{equation}
+$$
+$$
+\begin{equation}
+\text{latencia}=\frac{T_{ROTACION}}{2}=\frac{\frac{1}{v_{ROTACION}}}{2}=\frac{0,5}{v_{ROTACION}}=\frac{0,5}{\frac{rpm}{60}}=\frac{30}{rpm}~~~\text{ms}
+\end{equation}
+$$
+**Transferencia externa:** velocidad a la que se pueden mover los datos entre la placa base y el buffer del disco.
+**Transferencia interna:** velocidad R/W del disco:
+- Velocidad de rotación: rpm
+- Densidad (sectores/pista): 
+  $$
+  \begin{equation}
+  \frac{\text{nº bits sectores}}{2\pi\text{r}}=\frac{\frac{\text{nº sectores}}{\text{pista}}\times\text{512 B}\times\text{8 bits}}{2\pi\text{r}}
+  \end{equation}
+   $$
+   
+Finalmente, el **Tiempo de R/W medio** es:
+$$
+\begin{equation}
+T_{R/W}=T_{ACCESO}+T_{Tx}+T_{DRIVER}=\text{latencia}+T_{BUSQUEDA}+\frac{1}{v_{Tx} (B/s)}+T_{DRIVER}
+\end{equation}
+$$