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Principios de almacenamiento magnético




Enviado por Pablo Turmero



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    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

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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    6 Historia del almacenamiento magnético IBM 726 IBM
    701

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    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.

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    8 Historia del almacenamiento magnético 305 RAMAC

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    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.

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    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).

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    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

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    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.

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    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.

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    14 Uso de campos magnéticos para almacenar datos

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    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.

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    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

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    17 Uso de campos magnéticos para almacenar datos

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    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

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    19 Diseño de las cabezas de lectura y escritura

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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    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.

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    25 Diseño de las cabezas de lectura y escritura

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    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.

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    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.

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    28 Esquemas de codificación de datos

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    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.

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    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.

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    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 .

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    32 Medidas de Capacidad

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    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).

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    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.

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    35 Densidad de área

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