Fundamentos de Sistemas de Almacenamiento y Estructuras de Datos

Medios de Almacenamiento y Sistemas de Archivo

Propósito de los Dispositivos de Almacenamiento

El propósito fundamental de los dispositivos de almacenamiento es almacenar y recuperar la información de forma automática y eficiente.

Procesos Relacionados con el Almacenamiento

El almacenamiento se relaciona intrínsecamente con dos procesos principales:

• Lectura de datos almacenados para luego transferirlos a la memoria principal de la computadora.
• Escritura o grabación de datos para que más tarde se puedan recuperar y utilizar.

Objetivo de un Sistema de Bases de Datos

El objetivo principal de un sistema de bases de datos es simplificar y facilitar el acceso a los datos. Los usuarios del sistema no deben someterse a la carga de los detalles físicos de cómo se almacenan los datos.

Clasificación de los Medios de Almacenamiento

Los medios de almacenamiento se clasifican basándose en varios criterios:

1. La velocidad con la que se puede acceder a los datos.
2. El coste de adquisición del medio por unidad de datos.
3. La fiabilidad del medio.

Comparativa: Ventajas de los SSD (Flash) frente a los Discos Duros (HD)

Los SSD (Unidades de Estado Sólido) que utilizan memoria flash presentan numerosas ventajas sobre los discos duros mecánicos (HD):

• Arranque más rápido.
• Gran velocidad de escritura y paralelismo.
• Mayor rapidez de lectura, incluso hasta 10 veces más que los HD.
• Baja latencia de lectura y escritura, siendo cientos de veces más rápidos que los HD.
• Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo.
• Menor consumo de energía y producción de calor.
• Sin ruido, completamente inaudibles.
• Mejorado el tiempo medio entre fallos (MTBF): superior a 2 millones de horas.
• Seguridad: permitiendo una muy rápida "limpieza" de los datos.
• Rendimiento determinístico: el rendimiento de los SSD es constante.
• El tiempo de "búsqueda" es constante.
• El rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena.
• Menor peso y tamaño.
• Resistencia: Soportan caídas, golpes y vibraciones sin estropearse.
• Borrado más seguro e irrecuperable de datos.

Desventajas de los SSD (Flash) frente a los HD

A pesar de sus ventajas, los SSD presentan algunas desventajas:

• Precio en relación precio/gigabyte (aunque esto no se considera una desventaja técnica pura).
• Menor capacidad de recuperación: Ante un fallo físico, los datos se pierden completamente, ya que la celda de memoria es destruida.
• Vida útil: Reducir el tamaño del transistor implica, en general, reducir la vida útil de las memorias NAND.

Manejo de los Datos

Para tener acceso a los datos almacenados, es necesario trasladarlos desde el disco a la memoria principal. Posteriormente, después de realizar cualquier operación, hay que escribir en el disco los datos que se han modificado.

El Controlador de Disco

Un controlador de disco actúa como interfaz entre el sistema informático y el hardware específico de la unidad de disco.

Reasignación de Sectores Dañados

Durante el proceso de formateo, es posible reasignar lógicamente un sector dañado a una ubicación física diferente y funcional.

Estructura Lógica del Disco

La organización lógica de la información en un disco se define por:

• Pista: Es una circunferencia dentro de una cara del disco. La pista 0 se encuentra en el borde exterior.
• Sector: Es la unidad mínima de información que puede leerse o escribirse en el disco.
• Cilindro: Es un conjunto de varias pistas, todas alineadas verticalmente, una por cada cara del disco.
• Clúster: Es un conjunto de varios sectores.

Normalización de Bases de Datos

Objetivos de la Normalización

La normalización busca alcanzar los siguientes objetivos:

• Aprovechamiento del espacio de almacenamiento.
• Manejo de información en forma rápida.

Problemas Potenciales en Tablas No Normalizadas

Las tablas que no han sido normalizadas pueden presentar los siguientes problemas:

• Redundancia de datos.
• Ambigüedades en la interpretación de la información.
• Pérdida de restricciones de integridad.
• Anomalías en operaciones de modificación de datos (inserción, actualización o borrado).

Beneficios de la Normalización

La normalización permite eliminar estos problemas al:

• Forzar la división de una tabla en dos o más tablas relacionadas.
• Asegurar que cada tabla represente un solo Tema o entidad.