1 Estructura del tema ? Almacenamiento magnético ?
Historia del almacenamiento magnético ? Uso de campos
magnéticos para almacenar datos ? Diseño de las
cabezas de lectura y escritura ? Esquemas de codificación
de datos ? Decodificadores de respuesta parcial y máxima
probabilidad ? Medidas de capacidad ? Densidad de
área
2 Almacenamiento magnético ? El almacenamiento de datos de
forma permanente ó semipermanente, funciona tanto bajo
principios ópticos como magnéticos, y en algunos
casos, una combinación de ambos. – En el caso del
almacenamiento magnético ? El principio se basa en la
capacidad de algunos materiales de modificar y mantener un
alineamiento del campo magnético de sus partículas
en presencia de campos magnéticos de mayor potencia.
3 Historia del almacenamiento magnético ? A lo largo de la
historia, se ha buscado el camino para encontrar el sistema
más pequeño físicamente y con más
capacidad para almacenar datos y tratarlos rápidamente. ?
Herman Hollerith (1860-1929), inventó la máquina
tabuladora, a partir de la idea de utilizar tarjetas perforadas.
? Posteriormente, esta máquina evolucionó y pudo
hacer operaciones matemáticas. Fue el principio de IBM,
allá por 1924.
4 Historia del almacenamiento magnético ? Tarjeta
perforada: El sistema de perforación está basado en
el sistema binario. La máquina lee y va procesando
información, si detecta una perforación, se supone
que es un 1, y si no, un 0.
5 Historia del almacenamiento magnético ? Sistemas
magnéticos – La historia del almacenamiento
magnético, se remonta a 1949, cuando un grupo ingenieros y
científicos de IBM, empezaron a desarrollar un nuevo
dispositivo de almacenamiento, que revolucionaria la industria. –
En 1952, IBM anunció su primer dispositivo de
almacenamiento magnético, la IBM 726 que fue la primera
cinta magnética, junto con la IBM 701, que fue el primer
computador para aplicaciones científicas.
6 Historia del almacenamiento magnético IBM 726 IBM
701
7 Historia del almacenamiento magnético ? En 1956, IBM
presentaron el primer sistema de disco magnético, 305
RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control).
Usó 50 discos de metal de 24 pulgadas con 100 pistas por
lado. Podía guardar 5 megabytes de datos y con un costo de
10.000 dólares por mb. ? Su utilización
permitía almacenar y recuperar datos de forma más
rápida que si se hiciese en una cinta
magnética.
8 Historia del almacenamiento magnético 305 RAMAC
9 Historia del almacenamiento magnético ? Cintas
Perforadas: Al igual que las tarjetas, también fueron
concebidas para los telares mecánicos, en la
computación fueron usados para la entrada y salida de
datos, cada fila de la cinta representaba un carácter. –
Era un sistema más fiable y cómodo.
10 Historia del almacenamiento magnético ? Disco Duro: es
un dispositivo de almacenamiento no volátil, es decir
conserva la información que le ha sido almacenada de forma
correcta aun con la perdida de energía. – Algo
también importante además de su capacidad para
almacenar información es la velocidad de transferencia en
rangos que van de 1.5 Gb/s a 3 Gb/s, con respecto a la velocidad
de giro van en rangos desde 5.400 a 15.000 rpm (revoluciones por
minuto).
11 Historia del almacenamiento magnético ? Disco flexible:
Surgieron a finales de los años 60. A simple vista es una
pieza cuadrada de plástico, en cuyo interior se encuentra
el disco. Es un disco circular flexible y magnético,
bastante frágil. ? Otros dispositivos magnéticos: –
Discos de 5 ¼’’ – Discos de 8’’ –
Discos zip y jazz
12 Uso de campos magnéticos para almacenar datos ? El
campo magnético es una región del espacio en la
cual una carga eléctrica puntual, que se desplaza a una
velocidad , sufre los efectos de una fuerza que es perpendicular
y proporcional tanto a la velocidad como al campo, llamada
inducción magnética. ? Electromagnetismo: es una
rama de la Física que estudia y unifica los
fenómenos eléctricos y magnéticos en una
sola teoría, cuyos fundamentos fueron sentados por Michael
Faraday.
13 Uso de campos magnéticos para almacenar datos ? La Ley
de Faraday establece que la corriente inducida en un circuito es
directamente proporcional a la rapidez con que cambia el flujo
magnético que lo atraviesa.
14 Uso de campos magnéticos para almacenar datos
15 Uso de campos magnéticos para almacenar datos ?
Ferromagnetismo es un fenómeno físico en el que se
produce ordenamiento magnético de todos los momentos
magnéticos de una muestra, en la misma dirección y
sentido. – Sustancias más conocidas son, Hierro (Fe),
Cobalto (Co), Níquel (Ni). – Dividido en dominios –
Importante: Las sustancias ferromagnéticas permanecen
magnetizadas incluso cuando desaparece el campo.
16 Uso de campos magnéticos para almacenar datos –
Relación entre magnetización del material y el
campo magnético externo: – Si sube el campo
magnético, sube la magnetización. – Si el campo
magnético baja, la magnetización baja, pero menos
de lo que sube. – Si el campo magnético llega a cero,
queda algo de magnetización: Remanencia. – Llega a
desaparecer si se aplica el campo magnético en sentido
contrario: Coercitividad. – Si representamos el valor del campo
magnético en función del valor de la corriente que
circula, tenemos el llamado ciclo de histéresis
17 Uso de campos magnéticos para almacenar datos
18 Diseño de las cabezas de lectura y escritura ?
Usualmente se tiene una cabeza de lectura/escritura por cada lado
de plato, y estas están conectadas a un solo mecanismo de
movimiento, por lo tanto, se mueven por el plato al
unísono
19 Diseño de las cabezas de lectura y escritura
20 Diseño de las cabezas de lectura y escritura ? Las
cabezas son el componente mas costoso de un disco duro, y sus
características ejercen gran impacto en el diseño y
rendimiento del disco duro. No obstante su alto costo, mantienen
un diseño básico y un objetivo relativamente
simple. – Una cabeza es una pieza de material magnético,
cuya forma es parecida a una letra "C" con una pequeña
abertura (gap). Una bobina de alambre se enrolla en este
núcleo para construir un electromagneto.
21 Diseño de las cabezas de lectura y escritura – Para la
escritura en el disco, la corriente que circula por la bobina
crea un campo magnético a través del gap, el cual
magnetiza la cubierta del disco bajo la cabeza. Para leer desde
el disco, la cabeza detecta un pulso de corriente
electrónica que corre por la bobina cuando la abertura
pasa por arriba de una reversión de flujo en el disco. ?
Tipos de cabezas de lectura/escritura. -
Ferrito. - Metal en abertura. –
Película delgada. -
Resistencia magnética.
22 Diseño de las cabezas de lectura y escritura ? Ferrito
: Es el tipo tradicional en el diseño de cabezas
magnéticas. Estas cabezas tienen un recubrimiento de
óxido ferroso envuelto en bobinas
electromagnéticas. Se produce un campo magnético al
energizar las bobinas. ? Metal en abertura : Son
básicamente una versión extendida del diseño
de las cabezas de ferrito. En estas, una sustancia
metálica es rociada en la abertura de grabación en
la esquina guía de la cabeza. Este material ofrece mayor
resistencia a la saturación magnética, permitiendo
mayores densidades de grabación.
23 Diseño de las cabezas de lectura y escritura ?
Película delgada : Tienen un recubrimiento que es una
combinación de Fe y Ni, éste material encierra la
abertura de la cabeza, minimizando el riesgo de daño por
hacer contacto con el medio magnético. ? Resistencia
magnética : Estas son relativamente una tecnología
nueva, hoy en día son un diseño superior.
Actualmente las unidades de 3½ de más de 1 Gb usan
cabezas de resistencia magnética.
24 Diseño de las cabezas de lectura y escritura – Por lo
que se refiere al brazo del actuador, tan sólo se trata de
una palanca metálica en cuyo extremo se encuentran las
cabezas magnéticas, sostenidas con un resorte que las
impulsa fuertemente contra la superficie de los platos. – Todas
las cabezas están fijas en el brazo del actuador, por lo
que si una de ellas se desplaza todas las demás cabezas
efectúan exactamente el mismo movimiento. – Es por esta
razón que en discos duros no se habla de
“tracks”, sino de "cilindros", ya que todas las
cabezas leyendo al mismo tiempo una determinada posición
nos remiten precisamente a dicha forma.
25 Diseño de las cabezas de lectura y escritura
26 Esquemas de codificación de datos – Esquemas de
codificación empleados en el almacenamiento de datos en
los discos duros y otros sistemas magnéticos. Sirve para
codificar datos en pulsos magnéticos. ? Código FM:
Un controlador de FM (Frecuency Modulation) interpreta un pulso
de la cabeza del disco como un 1 binario y la falta o ausencia
como un 0. – En la codificación FM, se tiene un Clock Bit
y un Data Bit por cada celda. – Para escribir, cuando haya un 1,
se pondrá un Clock Bit y un Data Bit, en cambio si es 0,
será un Clock Bit.
27 Esquemas de codificación de datos ? Código MFM:
El código MFM (Modified Frecuency Modulation) se deriva
del código FM, en donde se han eliminado los impulsos de
reloj innecesarios. – Las propiedades de este código son
parecidas a las del FM, pero permite tener una densidad de
grabación doble. Este código es muy utilizado en la
grabación de los disquetes de doble densidad. – Se escribe
un único Clock Bit, si el anterior y el siguiente son 0. –
Para escribir, no se tiene en cuenta solo el bit actual, sino
también el anterior.
28 Esquemas de codificación de datos
29 Esquemas de codificación de datos ? Codificación
RLL: Permite tiempos de accesos más veloces y aumenta la
capacidad de almacenamiento de una unidad con respecto al sistema
MFM. Se calcula que RLL almacena un 50% más de datos por
disco que el MFM, pero necesita más tiempo de
procesamiento. También la circuitería lógica
es más complicada que la MFM.
30 Decodificadores de respuesta parcial y máxima
probabilidad ? Debido en gran parte al uso de las cabezas MR
acopladas con canales de lectura PRML (Partial-Response,
Maximum-Likehood, técnica de codificación y
almacenamiento de datos), utilizando un solo plato de
almacenamiento, un disco de 1 GB o de más capacidad fuese
realidad. – Esta tecnología permite aumentar la cantidad
de datos almacenados en un disco fuente hasta en un 40%. – El
controlador analiza la secuencia de datos de la señal
analógica que recibe, utilizando la señal digital
de muestreo, tratamiento y detección de algoritmos y
predice la secuencia de bits de datos con más
probabilidades de ser representado.
31 Medidas de Capacidad ? Los prefijos usados para medidas de
byte normalmente son los mismos que los prefijos del SI
utilizados para otras medidas, pero tienen valores ligeramente
distintos. – Para prefijos para medidas de byte, se utilizan para
múltiplos en base 2. – Para prefijos del SI, se utilizan
múltiplos en base 10. – En diciembre de 1998, CEI
(Comisión Electrotécnica Internacional), creo una
serie de prefijos nuevos, basándose en la primera
sílaba de cada prefijo del SI y añadiéndoles
un sufijo “bi” (binario). – De esta forma, se
evitaban confusiones, ya que los prefijos del SI siempre
tendrán los valores de potencias de 10 y nunca
deberán ser usados como potencias de 2 .
32 Medidas de Capacidad
33 Densidad de área ? La densidad de área: es la
capacidad de almacenar más datos en menos espacio. –
Empiezan a aparecer las primeras unidades de disco
diseñadas con la tecnología de grabación
magnética perpendicular (PMR).
34 Densidad de área ? La grabación magnética
perpendicular consiste en la alineación vertical de los
bits de datos en la superficie del disco, lo cual ocupa menos
espacio que la orientación horizontal propia de la
tecnología actual de grabación longitudinal. – Para
poder ser grabados y leídos con precisión, los bits
perpendiculares requieren una asociación más
cercana entre los cabezales de lectura/escritura y el medio de
grabación, debido a que están más juntos que
los bits horizontales.
35 Densidad de área