Memorias auxiliares

Una de las partes más importantes del sistema de una computadora son los dispositivos que permiten guardar los resultados de los trabajos realizados. Los componentes físicos o materiales en los cuales se almacena la información se denominan medios de almacenamiento.

Los medios de almacenamiento han evolucionado en forma notable desde las primeras computadoras y este ritmo se ha acelerado con la introducción de las PC. Aun cuando la búsqueda incesante de mayor capacidad de almacenamiento ha mejorado el desarrollo de muchas tecnologías y dispositivos nuevos, el disco duro sigue siendo el almacén del mundo PC.

Tipos de Dispositivos

Los dispositivos de almacenamiento pueden ser clasificados en:

Magnéticos
Ópticos.

Dispositivos de almacenamiento magnético

Los tres dispositivos de almacenamiento más comunes, utilizan técnicas similares para leer y escribir información debido a que todas ellas emplean el mismo medio (el material donde se almacenan los datos).

Los dispositivos de almacenamiento magnético más comunes son:

Discos flexibles
Discos duros
Cinta Magnética

Como funcionan los dispositivos Magnéticos

Los dispositivos de almacenamiento magnético utilizan el mismo principio para almacenar información. Así como un transistor puede representar la información binaria como "apagado" o "encendido", la fuerza de un campo magnético puede ser utilizada para representar datos. El imán tiene una ventaja importante sobre el transistor: mantiene su polaridad sin una fuente continua de electricidad.

Para que la información pueda ser almacenada, las superficies de los discos y cintas magnéticas están cubiertas con millones de diminutas partículas de hierro. Cada una de estas partículas puede actuar como un imán, adquiriendo un campo magnético cuando se somete a un electroimán.

La información se escribe en el medio de la siguiente forma: las cabezas de lectura/escritura de una unidad de disco o de cinta contienen electroimanes que cargan las partículas de hierro en el medio de almacenamiento cuando éste pasa por la cabeza. Las cabezas de lectura/escritura graban cadenas de 1 y 0 cuando se alterna la dirección de la corriente en los electroimanes.

Para leer la información de una superficie magnética, el proceso se invierte. Las cabezas de lectura/escritura pasan sobre el disco o la cinta sin flujo de corriente en el electroimán. Debido a que el medio de almacenamiento tiene una carga magnética pero la cabeza no, el medio de almacenamiento carga al imán en la cabeza, lo que causa el flujo de una pequeña corriente a través de la bobina en una u otra dirección, dependiendo de la polaridad de las partículas. La unidad de almacenamiento "siente" la dirección del flujo cuando el medio de almacenamiento pasa por la cabeza.

DISCOS FLEXIBLES O FLOPPY DISK

A partir de finales de 1970 y hasta principios de 1980 el disco flexible era el principal dispositivo de almacenamiento utilizado por las microcomputadoras. Los programas y la información se guardaban en discos flexibles. Una unidad de disco flexible, es un dispositivo que lee y escribe información de y hacia discos flexibles.

El disco flexible es una pieza plástica redonda y plana cubierta con óxido de hierro y encerrada en una cubierta de plástico o vinil.

La unidad contiene un eje que hace girar el disco y cabezas de lectura/escritura que se pueden mover hacia adentro o hacia afuera mientras el disco gira para ubicarse en cualquier lugar de la superficie del disco.

Esta flexibilidad es importante, debido a que permite a las cabezas acceder a la información en forma aleatoria en lugar del modo secuencial, es decir, que las cabezas pueden saltar de un punto a otro sin tener que buscar en toda la información almacenada entre las antiguas y nuevas.

Los disquetes giran a una velocidad de alrededor de 300 revoluciones por minuto (RPM).

Los discos flexibles se pueden quitar de las unidades de disco flexible, la unidad que lee y escribe en ellos.

Tamaño y capacidad

Los discos flexibles vienen en dos tamaños físicos: 5 ¼ y 3 ½ pulgadas. El tamaño se refiere al diámetro del disco, no a su capacidad. Dentro de estos 2 tamaños más típicos hay dos tipos de discos, dependiendo de su densidad de grabación: DD (Doble densidad) y HD (Alta densidad). Estos últimos admiten mayor número de pistas, por lo que tienen mayor capacidad.

Los de 3 ½"disponen en su parte trasera de una pequeña compuerta que puede tapar o destapar un agujero. Si está destapado significa que el disco no se puede escribir y la información que contiene sólo se puede leer.

Floppy Disk 3 ½"

Lectora de Floppy 3 ½"

Floppy Disk 5 ¼"

Lectora de Floppy 5 ¼"

Los diskettes son mucho más lentos que los discos duros.

Ventajas:

Fácilmente transportables
Acceso directo
Baratos
De uso muy extendido

Desventajas

Escasísima capacidad
Demasiado lentos
Delicados (son fácilmente afectados por los factores ambientales: polvo, calor, etc.)

DISCOS RIGIDOS

Actualmente, el disco duro es el principal dispositivo de almacenamiento para todas las computadoras. Debido a que almacena mucha información, algunas veces se le llama dispositivo de almacenamiento masivo, al igual que a la cinta, discos ópticos y otros medios que pueden almacenar una gran cantidad de información.

Características físicas

Los discos rígidos están compuestos por partes mecánicas y partes electrónicas. Vamos a comenzar analizando las características físicas del mismo, para luego interiorizarnos en su estructura mecánica y finalmente analizar el funcionamiento electrónico.

Los discos rígidos más comunes en la actualidad son los de formato de 3 ½ de tamaño o más chicos y con capacidades de más de 247 GB (Gigabytes), sin que la altura de los mismos supere una pulgada.

Los discos rígidos diseñados exclusivamente para computadoras portátiles o Notebooks tienen un tamaño de 2 ½ y con una altura de solamente de 19 milímetros, llegan a capacidades mayores a 40 GB.

Estructura interna

Un disco rígido es una unidad cerrada, por lo tanto, el medio en donde se graban los datos no puede ser retirado, sino que se encuentra en forma permanente dentro de una caja cerrada herméticamente. Los discos rígidos se componen internamente por las siguientes partes:

1. Uno o varios platos

2. El eje y el motor

3. Cabezales de lectura y escritura

4. El brazo actuador o posicionador de las cabezas.

5. Los circuitos electrónicos de control

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Estructura interna de un disco rígido SCSI (Western Digital Corporation)

1. Los platos o discos

El disco rígido está compuesto por uno o varios platos en los cuales se almacena la información. Estos platos metálicos están apilados unos sobre otros, con separaciones muy pequeñas entre sí. Los platos pueden ser de metal (aluminio en la mayoría de los casos), plástico o vidrio y están cubiertos a ambos lados con un finísimo polvillo de oxido de hierro, o una película fina de metal, siendo ambas sustancias magnéticas.

2. El eje y el motor

Los platos están unidos a un eje central, el cual esta unido a un motor. Este motor hace girar el eje junto con los platos a una velocidad de 3.600 revoluciones por minuto o mayor. Esto se conoce como velocidad de rotación del disco rígido.

La velocidad estándar hasta hace poco era de 5.400 RPM, en la actualidad los discos de alto rendimiento trabajan con 15.000 RPM, siendo velocidades comunes las de 5.400, 7.200 y 10.000 RPM.

Los platos giran a dicha velocidad constantemente, desde que se enciende la computadora hasta que se corte el suministro eléctrico. Los platos se mantienen girando aunque no haya accesos de información para evitar el tiempo que lleva situar los platos a su velocidad de rotación antes de cada acceso.

En algunos casos, si la PC adhiere a los criterios de ahorro de energía (las PC ecológicas), los discos rígidos dejan de girar cuando detectan que no hay requerimientos de accesos.

3. Cabezales de lectura y escritura

La cabeza de un disco es un dispositivo electromagnético capaz de leer, escribir y borrar datos en medios magnéticos. Los cabezales de lectura y escritura se posicionan a ambos lados de cada plato y si hay más de un plato, se ubican en el espacio que hay entre éstos, accediendo de esta manera a ambas superficies de los mismos: la superior y la inferior. Esto significa que la cantidad de cabezales que componen un disco rígido será el doble que la cantidad de platos.

4. El brazo actuador o posicionador de las cabezas.

Todos los cabezales van conectados a un brazo mecánico, conocido como brazo actuador o posicionador de las cabezas. Los cabezales de los discos no pueden posicionarse independientemente, sino que se desplazan en conjunto en forma sincronizada, aunque sólo uno de ellos puede entrar en acción por vez. El brazo posicionador es el encargado de trasladar los brazos a la pista deseada.

Los cabezales de lectura y escritura no se tocan con la superficie de los platos cuando éstos giran, debido a que si esto sucede a las velocidades de la rotación de los mismos se producirán daños irreparables en la superficie del mismo.

Debido a la alta velocidad de rotación de los platos, las corrientes de aire generadas hacen que el cabezal levante vuelo y se mantenga a una altura constante mientras sigan girando los platos. El fenómeno descrito anteriormente, recibe el nombre de efecto Bernoulli, en honor al físico suizo del mismo nombre, por sus trabajos de investigación de los efectos de las corrientes de aire.

Las superficies de los platos están lubricadas para minimizar el desgaste durante el encendido y apagado del disco rígido, siendo estas las únicas veces que los cabezales tienen el mínimo contacto con las superficies de los platos.

La carcaza que esconde la estructura interna de los discos está cerrada herméticamente para evitar el contacto con elementos del ambiente, como el polvo, humo, etc., dado que si llegara a ingresar cualquier partícula, por muy pequeña que sea, podría provocar el choque del cabezal con la superficie del disco provocando daños irreparables.

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Despiece de un disco rígido (Seagate Technology)

Organización física de los espacios en el disco rígido

Antes de ser particionados lógicamente por el sistema operativo, los discos reciben un formato físico. Este proceso recibe el nombre de formateo a bajo nivel y consiste en adecuar la película magnética de todas las superficies de los platos para que quede convenientemente organizada físicamente para que sea posible grabarle información.

Primero se divide cada plato en pistas (círculos concéntricos), también llamados cilindros (cuando se trata de una pila de discos, el cilindro designa al conjunto de todas las pistas que están en la misma vertical del disco, es decir, las pistas que están a la misma distancia del eje de giro). La cantidad de pistas que concentren los platos dependerá de la densidad de pista determinada por los procesos de fabricación.

La densidad de pista es el parámetro técnico de los discos rígidos que indica la cantidad de pistas que se concentran en un espacio determinado, lo común son discos con 2.950 tpi (tracks per inch) o ppp (pistas por pulgadas).

Las pistas se dividen a su vez en forma radial en sectores, como los pedazos de una torta. Hace algunos años, las pistas podían dividirse solamente en una misma cantidad de sectores por pista. Los discos actuales aprovechan mejor el espacio del disco, colocando más sectores en las pistas más externas. Las especificaciones técnicas en estos casos indican valores de, por ejemplo, 58 a 118, lo que significa que la pista más cercana al centro de los platos estará dividida en 58 sectores y la pista más cercana al borde en 118 sectores. Esta arquitectura complica bastante más los circuitos de control de la unidad, pero aprovecha toda la superficie.

Normalmente, cada sector almacena 512 bytes, excepto los discos de alto rendimiento que tienen sectores de 1024 bytes.

Ubicación de los datos

A través de las cabezas (una para cada lado de los platos), cilindros y sectores, se puede acceder a una zona concreta del disco. Por ejemplo, "Cilindro 15, cara inferior del plato 2, sector 12", serviría para indicar el punto al que se quiere acceder.

Capacidad

La unidad física de un disco es un sector, conteniendo cada uno 512 bytes. Si la cantidad de sectores fuera constante, multiplicando la cantidad de sectores por pista por 512, obtendremos la cantidad de datos, en bytes, que se puede almacenar en cada pista. Luego, multiplicando la cantidad de datos por pista por el número de cilindros (o pistas) obtendremos la cantidad de datos por cabezal o superficie. Finalmente, multiplicando la cantidad de datos por cabezal por el número de cabezales o superficies, obtendremos la capacidad del disco rígido antes de recibir formato lógico, llamada capacidad bruta.

Capacidad bruta = Sectores x pistas x Capacidad de los sectores x Número de cilindros x Número de cabezales.

Si la cantidad de sectores por pista no es constante, se puede obtener una aproximación, mediante la siguiente fórmula:

Capacidad bruta (aproximada) = [(Sectores x pistas menor + Sectores por pista mayor) / 2] x Capacidad de los sectores x Número de cilindros x Número de cabezales.

Ej. Para un disco rígido de 1,08 GB (1.232 MB sin formatear), considerando que este disco tiene 64 a 107 sectores por pistas, 512 bytes por sector, 2874 cilindros o pistas por superficies y 8 cabezales.

Capacidad bruta (aproximada) = [(64 + 107) / 2] x 512 x 2874 x 8 = (171/2) x 11.771.904 = 85.5 x 11.771.901 = 1.006.497.792 bytes

Se debe tener en cuenta que los fabricantes de discos rígidos consideran al megabyte como 1millón de bytes, y no como 1.048.576, lo que significa que, cuanto mayor sea la capacidad del disco mayor será la variación respecto de la capacidad que dicen tener.

Por ejemplo, un disco que para el fabricante es de 850 MB, una vez instalado en una PC será de 810 MB reales.

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Evolución histórica de los discos rígidos y su proyección según IBM.

MTBF (Mean Time Between Fails – Tiempo medio entre fallas)

Entre los datos técnicos de los discos rígidos figura el siguiente "Campo proyectado MTBF"(horas). Se trata del tiempo en que puede funcionar el disco sin presentar fallas. El valor de este dato suele oscilar entre 300.000 y 1.000.000 para los discos rígidos de buena y excelente calidad, respectivamente. Quiere decir, que un disco de MTBF de 300.000, en condiciones óptimas de funcionamiento, podrá funcionar 35 años seguidos sin parar y presentará fallas.

Distribución lógica

Una vez que el disco rígido está organizado físicamente, el sistema operativo será el encargado de dividirlo lógicamente, es decir, adaptarlo a una estructura adecuada para que el sistema operativo pueda organizar la información que se quiera almacenar de manera más eficiente.

La distribución lógica dependerá del S.O. al que se le encargue la tarea, aunque los S.O. actuales operan en forma similar.

Lo primero que hace el S.O. es particionar (dividir) el disco en una ó más unidades lógicas.

Un disco rígido puede tratarse como una sola unidad lógica o una sola letra ("C:"), o bien puede particionarse en varias unidades lógicas (C:, D:, E:,etc.). La división en varias unidades lógicas, posibilita que en un único disco rígido se instalen varios sistemas operativos diferentes, utilizando cada uno de ellos su propia unidad lógica.

Ejemplo de partición de una disco rígido en dos unidades lógicas: C y D de 512 MB cada una.

Cluster o racimo: la mínima unidad de asignación

Una vez que se estableció la primera división lógica de un disco rígido, el sistema operativo lo dividirá en otras unidades de asignación, llamadas clusters o racimos. Los clusters son las partes más pequeñas de un disco rígido lógico con las que se puede comunicar el sistema operativo. Un cluster está compuesto por agrupación de uno ó más sectores, dependiendo el tamaño de los mismos del tamaño de la unidad lógica.

Cuando se guarda un archivo en el disco, éste ocupará como mínimo un cluster, debido a que el S.O. no puede manejar un tamaño menor, por más que el archivo sea de un byte de longitud. Si el archivo supera el tamaño de un cluster pero es menor que dos cluster juntos, también se le asignarán dos cluster.

La tabla de ubicación de archivos: FAT16 vs FAT32

Cada unidad lógica posee una FAT (File Allocation Table – Tabla de ubicación de archivos).

Esta tabla se encarga de administrar los contenidos de todos los clusters de una unidad lógica, es decir, que mantiene un registro de los clusters utilizados por los archivos.

Esta tabla tiene una longitud fija, debido a que se crea durante el formateo de una unidad lógica. Las primeras versiones del sistema operativo DOS utilizaban una FAT de 12 bits, que era capaz de administrar 212 = 4096 clusters solamente. Esta FAT se utiliza en los diskettes y en discos duros de hasta 15 MB solamente.

A partir de la versión 5.0 del DOS, se utilizó una FAT de 16 bits, que es capaz de manejar 216 = 65536 clusters. Este es el máximo número de cluster que puede manejar la FAT, por lo tanto, se debe variar el tamaño de los cluster según el tamaño de la unidad lógica.

Windows 95 introdujo la posibilidad de usar una FAT de 32 bits, conocida como FAT32. De esos 32 bits, 4 son reservados, por lo tanto esta FAT es capaz de administrar 228 clusters, lo que posibilita un tamaño máximo para cada unidad lógica de 2 TB (2048 GB).

Cuando se da el formato lógico, el sistema operativo se encarga de seleccionar el tamaño del cluster apropiado automáticamente.

Ejemplo:

Con una FAT de 16 bits para una unidad lógica de 512 MB a 1 GB designará 32 sectores por cluster que dará un tamaño de 16.384 bytes cada cluster.

Con una FAT de 32 bits, para una unidad lógica de 260 MB a 8 GB, designará 8 sectores por cluster que dará un tamaño de 4.096 bytes para cada cluster. (Como permite manejar mayor cantidad de cluster, el tamaño de los mismos es mucho menor que los cluster de una FAT de 16 bits).

Resumiendo:

Cuando se particiona un disco rígido en varias unidades lógicas, el sistema operativo hace lo siguiente:

Modifica el cilindro 0, cabeza 0, sector 1 del disco rígido que contiene la información de cada partición. A dicho sector se lo denomina MBR (Master Boot Record –Registro de arranque principal), en éste figura la información del sector de inicio y fin de cada partición, es decir, el cilindro, cabeza y sector donde termina.
Se asigna una unidad lógica a cada partición creada, cada una tendrá una letra correspondiente, comenzando con C:> .

Cuando se formatea lógicamente o a alto nivel a una unidad lógica, se hace lo siguiente:

Se crea el registro de arranque del sistema operativo si es la partición primaria ("C") en el primer sector de la unidad lógica.
Se crean dos copias de la FAT vacías (una es de resguardo). Si la FAT es de 16 bits, cada una de ellas ocupa 128 KB, las dos copias ocuparán 256 KB. Si la FAT es de 32 bits, el tamaño se calcula con la siguiente fórmula: (Tamaño de la partición/Tamaño del cluster) x 4 bytes (32 bits por entrada) x 2 (Copias).
Luego se crea el directorio raíz, la base de la estructura del árbol de directorios y archivos. Una FAT de 16 bits permite un máximo de 512 archivos dentro del directorio raíz. En cambio, con FAT32 la cantidad de archivos dentro del directorio raíz esta limitada solamente por el tamaño de la partición lógica.

A continuación, se agrupan los sectores para crear los diferentes clusters.

Ventajas de los discos:

Acceso directo
Gran rapidez
Gran capacidad de almacenamiento
Tamaño pequeño (cada vez más)
Muy fiables (MTBF)

Desventajas:

Generalmente NO removibles
Caros
Delicados

Microdrive de IBM

UNIDAD DE CINTA MAGNÉTICA

La unidad de cinta magnética es un periférico opcional que se utiliza a menudo en:

El almacenamiento de grandes volúmenes de datos,
El procesamiento de archivos secuenciales y
En la copia o respaldo del disco duro, guardando los cambios más recientes en caso de que el disco duro fuera dañado.

Debido a que toma más tiempo acceder la información almacenada en una cinta magnética, es mejor utilizarla para almacenar información que no se necesite frecuentemente. El medio de entrada de la cinta magnética se presenta de distintas formas: carretes o cartuchos, generalmente usados en las computadoras grandes, y cassettes (DAT – Digital

Audio Tape), usados casi siempre en computadoras pequeñas. La capacidad de las cintas depende de la longitud del rollo y de la densidad de grabación. La densidad de grabación se mide en bpi (bit per inch o bit por pulgada), Hace referencia a la cantidad de bits que se puede grabar en un trozo de cinta de una pulgada de longitud.

Existen diversos formatos de cintas y de grabación que son universales, es decir, que usan muchas organizaciones (sobre todo bancos y grandes entidades).

UNIDADES DAT O UNIDADES DE AUDIOCINTA DIGITAL

Generalmente las mayores capacidades se obtienen mediante las unidades de audiocinta digital (DAT). Las unidades DAT tienen dos cabezas de escritura y dos de lectura construidas en una pequeña rueda o cilindro que gira cerca de la cinta a casi 2000 RPM, al mismo tiempo, la cinta se mueve pasando la rueda a una velocidad relativamente lenta (8.5 mm de segundo).

Cada una de las cabezas de lectura lee únicamente una polaridad o la otra. El resultado es una densidad muy alta de información por segmento de cinta. Estos cartuchos pueden contener entre 20 y 40 GB de información.

Ventajas de las cintas

Gran capacidad (en poco espacio físico)
Bajo costo
Compatibilidad
Removibles

Desventajas

Acceso secuencial
Baja velocidad de acceso
Poco fiables (sobre todo a largo plazo).

SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO INTERCAMBIABLES

Unidad ZIP

A principio de 1996, Iomega lanzó al mercado una unidad externa que se conecta a la PC mediante el puerto paralelo y maneja un medio de almacenamiento removible y reescribible muy similar al diskette de 31/2, pero con una capacidad de 100 MB, disponible a un precio bastante adecuado, a diferencia de otros productos de similares características.

Un diskette Zip alberga 70 veces más que un diskette convencional, achicando el espacio entre las pistas y utilizando un formato de bajo nivel de muy alta precisión que ya viene de fábrica.

La unidad Zip es un híbrido entre una unidad de diskettes convencional y un disco rígido. Con una velocidad de rotación de 2.945 RPM y un tiempo promedio de acceso de 29 ms, logra un rendimiento 8 veces superior al de una unidad de diskettes. Incorpora un buffer de 32 KB para mejorar la transferencia de datos. El principio de funcionamiento de la unidad y el aspecto del diskette son muy similares al de las unidades de diskettes, es también de tecnología magnética.

Las unidades Zip se presentan como un medio de almacenamiento intercambiable con una muy buena relación precio/prestaciones, por lo que está sustituyendo parcialmente al antiguo diskette. Las primeras unidades eran externas y con conexión al puerto paralelo, luego aparecieron para SCSI. Mas adelante, aparecieron versiones internas para SCSI o IDE. En 1999 aparecieron unidades con diskettes de 250 MB de capacidad.

Unidades Jaz

Puede considerarse la hermana mayor del Zip, también de Iomega. Esta unidad utiliza cartuchos que permiten almacenar 1 GB (diez veces más que los zip) y funciona mucho más rápido que una unidad Zip, ofreciendo un tiempo de acceso promedio de 12 ms y una velocidad de transferencia de datos de aproximadamente 6 MBps, además de utilizar un buffer de 256 KB para acelerar las lecturas y escrituras al disco.

Este rendimiento se puede comparar con el de un antiguo disco IDE convencional, con lo que resulta aceptable su utilización como disco de trabajo removible además de ser un excelente medio de respaldo para grandes cantidades de datos.

Las unidades Jaz no son compatibles con los discos Zip. Los cartuchos Jaz son más altos que los Zip y giran a 5.400 RPM.

Esta unidad también se presenta en versiones externas e internas, ambas sólo disponibles para SCSI, lo cual constituye una desventaja. Esta unidad es muy usada para el transporte de imágenes, publicaciones y desarrollos multimedia de grandes volúmenes.

DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO ÓPTICO

La continua necesidad de mayores capacidades de almacenamiento, ha llevado a los fabricantes de hardware a una búsqueda continua de medios de almacenamiento.

Aunque leer información de un medio óptico es una tarea relativamente fácil, escribirla es otro asunto. El problema es la dificultad para modificar la superficie de un medio óptico.

A diferencia de los medios magnéticos donde cualquier punto en la superficie es físicamente igual a cualquier otro, aun cuando haya información en él, en los medios ópticos, la superficie está físicamente perforada para reflejar o dispersar la luz del láser.

Los dispositivos de almacenamiento óptico enfocan el rayo láser sobre el medio de grabación: un disco girando. Algunas áreas del medio reflejan la luz del láser dentro del sensor mientras que otras las dispersan.

El punto que refleja la luz dentro del sensor es llamado pozo y el que dispersa plano.

Además, como en una grabación fonográfica, la información en el disco óptico queda permanentemente grabada en la superficie del mismo. Al igual que en un disco magnético, la pista de un disco óptico se divide en sectores, pero los sectores tienen la misma longitud. Por lo tanto, la unidad tiene que disminuir la rotación del disco para permitir a las cabezas leer la información almacenada en los sectores más cercanos

al centro del disco.

Los dispositivos de almacenamiento óptico más comunes son:

CD-ROM
WORM
Medios o discos magnético-ópticos.

CD- ROM

El dispositivo óptico más conocido es el CD-ROM, unidad que utiliza la misma tecnología que un reproductor de discos compactos de audio. Es más, si se posee una tarjeta de sonido y parlantes conectados a la computadora, se podrá escuchar discos compactos en ella. El hecho de que no se pueda escribir información en un CD-ROM no significa que no sea un medio útil de almacenamiento. Muchas aplicaciones dependen de grandes volúmenes de información que raramente cambia. Por ejemplo, diccionarios, enciclopedias, bibliotecas de referencia de medicina, de leyes u otras carreras, música y vídeo, todas requieren grandes cantidades de información.

Además de estos usos, las empresas de software pueden distribuir sus productos en CD-ROM. Debido a la alta precisión y densidad de datos en los CD-ROM, un solo CD-ROM puede normalmente almacenar hasta 700 MB de información.

Los CD-ROM como los discos, tienen pistas y sectores, pero de distinta forma. Un CD-ROM sólo tiene una pista de forma espiral de unos 34 Km. de largo. En esta pista se graban los datos en bloques del mismo tamaño (sectores).

La información se almacena gracias a un láser de gran potencia que desgasta la superficie de un CD virgen produciendo una serie de hendiduras que luego serán interpretadas por otro láser de menor intensidad, mirando el reflejo de este haz de luz. El disco de aluminio está recubierto por una capa de plástico, que evita que se raye la superficie de aluminio.

Uno de los mayores problemas es que el polvo y la suciedad afecta negativamente el funcionamiento del láser y del resto de lentes.

Ventajas:

Acceso directo
Gran capacidad
Baratos
Resistentes
Cada vez más usados

Desventajas

No reutizables
No muy rápidos
El polvo/suciedad afecta a las lentes.

WORM o Escritura Única, Lectura Múltiple

Las capacidades de los CD-ROM han inducido a los fabricantes a desarrollar nuevas tecnologías de dispositivos ópticos regrabables. Las unidades WORM utilizan láser para leer la información grabada en la superficie del disco, pero el usuario puede escribir información una sola vez en un disco nuevo; sin embargo, después de haber escrito la información, no puede ser cambiada, almacena registros permanentes. Este disco puede mantener 650 MB de información en condiciones legibles por más de 30 años, mucho más de lo posible en un medio magnético.

MO o Medios Magnéticos – Ópticos

Los discos magnéticos ópticos, combinan las mejores características de la tecnología de grabación magnética y óptica.

Un disco MO tiene la capacidad de un disco óptico pero puede ser regrabable al igual que un disco magnético.

El medio que los MO utilizan es diferente a los discos ópticos o magnéticos. El disco está cubierto con cristales metálicos magnéticamente sensibles colocados bajo una delgada capa de plástico.

En su estado normal, el plástico cubre los cristales sólidos, evitando que se muevan.

Para escribir información en el disco, un láser de alta potencia es dirigido hacia la superficie del medio, y es capaz de ablandar la cubierta de plástico del disco mientras que un imán alinea los cristales bajo la superficie ablandada, cambiando su orientación.

Cuando el imán cambia la orientación de los cristales magnéticos en la superficie de un disco MO, algunos de éstos son alineados de tal forma que reflejan la luz de láser hacia un sensor y otros son orientados de tal forma que no la reflejan.

Para leer la información, un láser de menor potencia lee la alineación de los cristales. Cuando pasa la pista bajo el rayo, algunos de los cristales reflejan la luz del sensor y otros no, creando la secuencia de 1 y 0 que la computadora reconoce como datos.

Para escribir información en un disco MO, un fuerte láser ablanda un pequeño punto en la cubierta plástica del disco. Un imán cercano alinea los cristales atrapados en el plástico antes que se enfríe.

Actualmente, los discos MO vienen disponibles en varios tamaños y capacidades, son como los disquetes de 3 ½ pero con una capacidad superior a 1 GB. No son tan rápidos como los discos duros, sin embargo su desempeño es muy bueno y son portátiles.

Ventajas:

Rápidos (casi como un disco rígido)
Muy fiables (No les afectan campos magnéticos externos ni golpes)
Gran capacidad
Portables y de pequeño tamaño
De lectura y de escritura
Buena relación costo/beneficio

Desventajas

No muy extendidos

DVD: El sucesor del CD

Como el tamaño de las aplicaciones sigue creciendo, se hace necesario buscar nuevas tecnologías y mecanismos para almacenar información sin ocupar mayor espacio. Es así como, hacia fines de 1995, diez compañías unieron sus esfuerzos para crear un estándar unificado para un nuevo formato de discos compactos que se llamó DVD (Digital Video Disk – Disco de video digital).

La idea del DVD es ofrecer un medio de almacenamiento óptico con idénticas características físicas que el CD pero con mayor capacidad y con la posibilidad de ofrecer una película completa de video digital en un solo disco compacto con excelente calidad de audio y video.

El DVD de menor capacidad ofrece 4,7 GB (7 veces más que un CD convencional).. Los pocitos del DVD ocupan la mitad del espacio que ocupan los de un CD y la distancia entre las pistas también es mucho menor por lo que el DVD posee una densidad de datos de casi 35.000 TPI, tal como se ve en la siguiente figura.

Las unidades lectoras de CD utilizan un rayo láser infrarrojo con una longitud de onda de 780 nm (nanómetro = 10-9 metros), mientras que las unidades de DVD usan uno que emite una luz roja visible con una longitud de onda que está entre 635 y 650 nm. Al ser menor facilita la lectura de los pocitos más pequeños y más juntos. El sistema de lentes se ha mejorado para que actúen con mayor precisión.

Las unidades DVD son totalmente compatibles con los CD de audio y los CD-ROM.

El DVD se presenta en cuatro capacidades diferentes en las cuales utiliza varias capas de datos de diferentes características. En algunas de ellas, el DVD se lee de los dos lados y en otras se utilizan dos capas de datos. Las capacidades disponibles son: 4,7 GB; 8,5; 9,4; y 17 GB.

MEDICIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA UNIDAD

Cuando se evalúa el desempeño de los dispositivos comunes de almacenamiento se necesita conocer dos medidas comunes: el tiempo promedio de acceso y el rango de trasferencia de información.

Tiempo promedio de acceso

El tiempo promedio de acceso de un dispositivo, es la cantidad de tiempo que le toma posicionar las cabezas de lectura / escritura en cualquier punto del medio de grabación.

El tiempo de acceso es la combinación de dos factores: La velocidad a la cual gira un disco (en RPM) y el tiempo que le toma mover las cabezas de una pista a la otra.

En una sección de discos flexibles, se calcula que lo más que le puede tomar a una cabeza pasar a cualquier punto era 1/5 de segundo, lo cual es la cantidad de tiempo que le toma al disco completar una revolución a 300 RPM. Los tiempos de acceso se miden en milisegundos Un milisegundo es 1/1000 de segundo, de tal forma que el tiempo máximo de acceso para los discos flexibles es de 1/5 de segundo, o sea, 200 milisegundos. Comúnmente, el tiempo de acceso promedio de un disco flexible es de aproximadamente 100 milisegundos.

El tiempo promedio de acceso para los discos duros puede variar ampliamente. Las unidades de alto rendimiento permiten rangos de tiempo de entre 8 y 12 milisegundos aunque la mayoría de las unidades comunes permiten rangos de 14 a 18 milisegundos. En general, los discos duros son de 5 a 10 veces más rápidos que las unidades de discos flexibles.

Para las unidades CD-ROM y WORM el tiempo de acceso tiende a ser muy lento comparado con los estándares de las unidades de disco duro, variando de 100 a 300 milisegundos. Sin embargo, las unidades MO, son tan rápidas como las unidades de disco duro más lentas (cerca de 30 milisegundos de tiempo de acceso).

Velocidad promedio de transferencia de datos

La otra estadística importante para medir el desempeño de la unidad es la velocidad a la cual puede transferir la información, esto es, cuánto tarda en leer y escribir información. Las velocidades se expresan como una tasa, una cantidad de informació por cada unidad de tiempo. Para las velocidades de transferencia de datos, la unidad de tiempo es siempre el segundo, pero las unidades de información pueden ser medidas en bytes, KB o MB. Algunos fabricantes y vendedores de unidades anuncian las velocidades de transferencia de datos de sus discos en unidades de MB por segundo, pero otros lo pueden expresar en megabits (Mbits) por segundo.

Un disco duro con una velocidad de transferencia declarada de 15 Mbits por segundo puede mover aproximadamente 1 7/8 MB por segundo (poco menos de 2 MB por segundo).

Los CD-ROM transmiten de 600 a 800 KB por segundo, los MO 2,1 MB por segundo.

INTERFACES PARA DISCOS RÍGIDOS

El tipo de controlador que usa la unidad es otro factor importante para determinar qué tan rápido puede leer y escribir información una unidad. Así como un monitor requiere de un controlador que actúe como interfaz entre la CPU de la computadora y la pantalla, también los sistemas de almacenamiento masivo necesitan un controlador que actúe como intermediario entre el disco y la CPU.

Un controlador de disco se conecta directamente al bus de la computadora. En algunas computadoras el controlador de disco es parte integrante de la tarjeta principal o tarjeta madre de la computadora. En otras, el controlador es una tarjeta de expansión. Hay muchos tipos de tarjetas controladoras, pero las interfases más comunes son IDE (Integrated Drive Electronics), EIDE (Enhanced IDE) y SCSI (Small Computer Sustem Interface). Existen tarjetas controladoras con memoria caché que pueden hacer que los accesos al disco sean mucho más rápidos. Estas tarjetas disponen de BIOS propia y de zócalos (SIMM) para conectarle los módulos de memoria. En pruebas prácticas se ha demostrado que con un caché de 2 MB el rendimiento es hasta 4 veces mejor que sin caché.

La técnica de caché llamada de buffers preventivos, almacena datos de los sectores que siguen a los pedidos, con la esperanza de que sean solicitados a continuación, mejorandoconsiderablemente la velocidad de lectura del disco.

Actualmente, los discos duros con interfaz IDE o sus mejoras EIDE y Fast ATA se consideran los mejores para computadoras tipo PC y para equipos de mayor rendimiento (servidores), se consideran los SCSI. Los discos IDE no pueden ser de más de 528 MB (bajo DOS). Este límite ya lo superan los EIDE y Fast ATA, pero para utilizarlos la PC debe tener un BIOS que admita una u otra. La Interface Ultra ATA/33 posee una velocidad teórica de transmisión de datos de 33 Mbps, Ultra ATA/66 de 66 Mbps, Ultra ATA/100 de 100 Mbps y Ultra ATA/133 de 133 Mbps.

En entornos multiusuarios y multitareas, la mejor interfaz es el SCSI. Con ésta se permite encadenar desde 8 hasta 16 dispositivos de cualquier clase. IDE permitía 2 y sólo discos rígidos. EIDE permite 4 y pueden conectarse otros dispositivos (CD-ROM). Lo malo de SCSI es que es difícil de configurar. Algunos valores en la evolución SCSI son: SCSI-2 (5 Mbps), Fast SCSI-2 (10 Mbps), Fast Wide SCSI-2 (20 Mbps), Wide Ultra SCSI (40 Mbps), Wide Ultra2 SCSI (80 Mbps), Wide Ultra SCSI/160 (160 Mbps) y Wide Ultra SCSI/320 (320 Mbps).

ORGANIZACIÓN Y PROTECCIÓN DE LA INFORMACIÓN ALMACENADA

Debido a que el disco duro es el dispositivo de almacenamiento más popular, es importante saber cómo organizar y proteger la información almacenada en él.

Organización de los Archivos

La principal herramienta de organización es el directorio o carpeta, se puede crear una estructura jerárquica con categorías mayores y múltiples niveles de subagrupaciones. El término directorio se utiliza con más frecuencia en las máquinas basadas en el sistema operativo DOS.

Carpeta es el término preferido en la Macintosh, y en Windows 95, porque cada directorio es representado gráficamente por un icono con forma de carpeta. Un icono similar representa los directorios en Windows de Microsoft.

Existen dos estrategias para establecer sistemas jerárquicos de archivo en un disco.

Organizar por aplicación: crear directorios en donde cada uno de ellos almacenará los documentos creados por una aplicación en particular.
Organizar por cliente o por proyecto: crear directorios para cada uno de los clientes o proyectos.

PROTECCIÓN DE LA INFORMACIÓN CON RESPALDOS FRECUENTES

Aun cuando se mantenga una buena organización de los archivos en el disco duro, se necesita respaldar la información almacenada frente a posibles pérdidas o daños.

Existen dos estrategias básicas de respaldo:

Respaldo incremental
Respaldo total.

Respaldo incremental

Para llevar a cabo un respaldo incremental, sólo se respalda los archivos creados o cambiados después del último respaldo.

Naturalmente, el problema es recordar cuáles son estos archivos. Los programas utilitarios de respaldos resuelven este problema, al mantener un registro de los respaldos. Cada archivo almacenado contiene la fecha en que fue creado o cambiado por ultima vez, de tal forma que el software de respaldo puede simplemente comparar estas fechas con aquellas en su registro.

El programa de respaldo propio de DOS hace esto y además permite definir juegos de respaldo de los grupos de archivos que se desea respaldar continuamente. El respaldo incremental es más rápido debido a que sólo respalda lo que ha sido cambiado. Sin embargo, un respaldo total es más simple y un poco más seguro.

Respaldo Total

Para llevar a cabo un respaldo total, se crea una copia de cada archivo, ya sea que haya sido modificado o no. Además de escoger la estrategia de respaldo, es importante considerar el medio de almacenamiento que se va a usar y con qué frecuencia se va a respaldar.

Planes de respaldos:

Para alguien que sólo crea unas cuantas cartas o memos por día, será suficiente llevar a cabo un respaldo al final del día o incluso una vez a la semana. Para las personas que generan grandes cantidades de información serán más seguros los respaldos totales semanales.

Una táctica que funciona bien para mucha gente es llevar a cabo respaldo incremental al final de cada día y respaldos totales una vez por semana. La cantidad de tiempo que tomaría volver a crear todos los archivos si se pierden es mucho mayor que los pocos minutos que toma respaldar dichos archivos.

Como última reflexión, un verdadero desastre como una inundación o un incendio pueden destruir la información de respaldo junto con la información normal. Una buena idea es mantener la información de respaldo en un lugar diferente.

Bibliografía

Libro: Estructura Interna de la PC (Gastón C. Hillar – Editorial HASA) – Año 2000.

Web: Actualización con los últimos datos en tecnológia de discos rígidos: www.maxtor.com, www.seagate.com, www.quantum.com .

Imágenes: www.pcguide.com

Sergio Morra