7. ¿Qué es el formato lógico
HSG/ISO 9660 para
organización interna de un CD-ROM usado en sistemas
operativos para almacenar archivos?
Las siglas HSG hacen mención al High Sierra
Group, grupo de
fabricantes de hard y soft que se reunió en el High Sierra
Hotel de Nevada en 1985, para establecer normas de
compatibilidad entre CDs. Estas con muy pocas variantes
constituyera luego el estándar ISO 9660. De
ahí la denominación HSG/ISO 9660. Este
estándar sirve para acceder a archivos en un
CD-ROM, a
través del DOS u otro sistema operativo
de uso en una PC. Según el mismo, un sistema operativo
-para almacenar la información o leerla- "ve" un CD-ROM
conformado por una sucesión de sectores lógicos
(figura 2.49) de 2048 bytes (2KB) como en una cinta
magnética, constituidos a su vez por 4 bloques
lógicos de 512 bytes.
Un archivo se guarda
en una secuencia continua de bloques lógicos.
Tanto los sectores lógicos como los bloques
lógicos se numeran 0,1,2… Estos números
identificatorios se denominan Logical Sector Numbers (LSN), y
Logical Blocks Numbers (LBN), respectivamente.
Resulta, pues, que el tamaño de un sector
lógico (2 KB) coincide cm el de un sector antes definido
(figura 2.48), también llamado sector físico,
siendo que en un sector físico entran 4 bloques
lógicos de 512 bytes.
El sector lógico 0 (SLN 0) se encuentra luego que
pasaron 150 sectores físicos, en el sector físico
de dirección 00:02 0, o sea en el sector que
está a 2 seg. del comienzo del CD (figura
2.50), suponiendo que pasan 75 sectores por segundo por el punto
de incidencia del rayo láser enfocado en la
espiral.
Mediante un simple cálculo,
con el SLN se puede hallar la dirección del sector físico que le
corresponde.
Según se vio, en un disquete o en un disco
rígido un archivo puede
estar fraccionado: parte en sectores consecutivos de un cilindro,
y parte en sectores consecutivos de otro(s) cilindro(s). Ello
depende del espacio existente cuando fue creado, de su
extensión, y del hecho de que si el archivo fue ampliado
en distintas oportunidades, en el lapso transcurrido entre
éstas fueron creados o borrados otros archivos.
En un CD la espiral una vez grabada no puede borrarse
(sea del tipo CD-ROM grabado por inyección en un molde
patrón, o un CD-R). Cada archivo guardado en el CD consta
de varios sectores consecutivos de la espiral, sin posibilidad de
fragmentación, ni de cambios (gran estabilidad). Resulta
así sencillo ubicar en un CD todos los bloques
lógicos que constituyen un archivo, pues basta indicar la
ubicación del primero de ellos y el número total de
tales bloques.
Por lo tanto, un CD no requiere de una tabla tipo FAT,
necesaria para seguir la continuidad de un archivo que se
encuentra fraccionado en distintos cilindros de un disco o
disquete.
La denominada "Path table" ("tabla de alternativas") de
un CD, contiene -por orden alfabético- los nombres de
todos los directorios y subdirectorios, junto con el
número de sector lógico (SLN) donde cada uno de
ellos empieza, con lo cual puede determinarse en qué
sector físico están. Puede haber varias tablas. Si
una copia de esta tabla pasa a memoria
principal, en ella se selecciona el subdirectorio buscado, y
luego es factible perder tiempo
únicamente para acceder a un solo sector del CD, donde
dicho subdirectorio se encuentra, a fin de localizar por su
nombre un archivo que forma parte del mismo. Para traer a
memoria la
"Path Table", el sistema operativo
debe averiguar en qué sector del CD ella está. A
tal fin primero debe llevar a memoria el Descriptor de
Volúmen estándar (VD), que siempre debe existir en
el SLN 0. Este sector y hasta el SLN 15 están reservados
para el área del sistema (figura
2.50); o sea que ésta consta de 32 KB (16 sectores de
2KB). Luego, se extiende el área de datos hasta el
fin del CD. Este VD también permite localizar el SLN del
área de datos donde se
encuentra el "directorio raíz" del CD, a partir del cual
comienza la estructura
jerárquica de subdirectorios y archivos contenidos en el
CD, como en los discos y disquetes.
Conforme al estándar HSG, pueden existir en el
área del sistema un "boot sector", y hasta 5 descriptores
de volumen
distintos, que informan sobre distintos atributos del CD, siendo
obligatoria la existencia del VD estándar. Esta información debe estar en sectores
consecutivos, a partir del SLN 0, al final de los cuales un
sector lógico debe indicar el fin de la secuencia de
sectores ocupados en el área del sistema.
Los descriptores de volumen
posibilitan la creación de varios directorios en un CD (o
para un grupo de
CD)
8.
¿En qué consisten las técnicas
magneto-ópticas (MO) y de cambio de fase
usadas en discos ópticos borrables?
Los discos borrables magneto-ópticos (M0)
presentan (figura 2.5 1) una fina capa de material magnetizable y
reflectante, protegida entre dos capas de material
plástico transparente. La capa magnetizaba guarda la
información en pistas concéntricas, que se graban y
leen a velocidad
angular constante (CAV: constant angular velocity) como ocurre en
los discos magnéticos. También como en
éstos, mientras el disco gira, el cabezal primero se
posiciona en la pista a la que se quiere acceder, quedando
inmóvil sobre ella (al igual que el cabezal de los discos
magnéticos), y luego busca al sector (de 512 ó 1024
bytes) direccionado.
En la escritura
(figuras 2.52 y 2.53) un cabezal con un haz láser auxilia
con calor puntual
la grabación N-S o S-N que llevará a cabo un campo
magnético. Dicho haz, en la lectura de
un sector, al ser reflejado por la capa magnetizada
servirá para detectar si el punto donde incidió
tiene polarización magnética correspondiente a un
uno o cero.
El tiempo de acceso
puede ser hoy de 30 mseg. para discos MO de 3 1/2", y velocidades
de 3000 r.p.m.
Los discos MO se alojan en los denominados "cartuchos"
("cartridges"), semejantes a los que protegen disquetes
magnéticos. Pueden grabarse y leerse en ambas caras, pero
en el presente de a una por vez, debiéndose extraer el
disco para darlo vuelta y reinsertarlo. Existen discos MO de 5
1/4", con 325 ó 650 MB por cara; y de 3 1/2" con 128 MB
por cara.
Dado que no existen aún normas acordadas
mundialmente, puede ocurrir que un disco MO de un fabricante no
funcione en una unidad para tales discos de otra marca.
Como se detallará, en la grabación de unos
y ceros de un sector, debe generarse un campo magnético de
polaridad adecuada mediante un electroimán, como en los
discos magnéticos.
Pero para que tal grabación sea posible, debe
acompañar al campo magnético un haz láser
puntual de cierta potencia,
perpendicular a la pista, que caliente los puntos de ésta
(dominios mgnéticos) que son magnetizados como ceros o
unos. Esto permite una mayor densidad de
grabación, especial en el números de pistas por
pulgada (t.p.i).
En la lectura de una
pista, no interviene el electroimán citado. Este sensado
se hace con un haz láser de baja potencia, cuya
reflexión permite diferenciar campos magnéticos, ya
sean de unos o ceros grabados.
Otra diferencia de los MO respecto de los
magnéticos, radica en que la superficie de material
magnetizable y reflectiva (actualmente de Cobalto-Platino) que
contiene la información grabada, está protegida por
una capa de plástico translúcida.
Para regrabar (o grabar en un disco virgen)
información en un sector, una forma de hacerlo es
realizando dos pasos (previamente el cabezal debe acceder al
sector a grabar):
1. Un denominado borrado, que en definitiva es una
escritura de
todos ceros en la porción de la capa magnetizable a
grabar. Consiste (figura 2.52) en calentar con el láser'
los puntos microscópicos magnetizados que guardan tanto
los unos como los ceros existentes en la porción a grabar
(lo mismo si se graba por primera vez), al mismo tiempo que se
aplica un campo magnético con el electroimán que
actúa desde la cara superior del disco. El láser
puntual calienta (a unos 150 ºC durante menos de una
millonésima de segundo) cada punto a fin de
desmagnetizarlo, para que luego quede polarizado
magnéticamente S-N como un cero, merced a la acción
del campo magnético del electroimán citado. Aunque
dicho campo actúe sobre otros puntos vecinos, sólo
puede ser cambiada la polaridad magnética del punto que es
calentado por el láser.
Se trata, pues, de una escritura termomagnética
"asistida" por láser que la figura 2.52
esquematiza.
La bobina del electroimán sobre el disco genera
el campo rnagnetizador externo -usado sólo para grabar-
que es vertical a la pista accedida.
El calor es
disipado por la capa grabada hacia todo el CD.
2. Escritura de unos, para lo cual el disco debe hacer
casi una revolución
para volver al inicio de la zona del sector a grabar. En este
paso (figura 2.53) el electroimán invierte la polaridad
del campo magnético que genera, y el haz puntual es
activado por el microprocesador,
sólo para calentar puntos que deben ser cambiados a unos
(magnetizados como ceros en el paso anterior) conforme a la
información que debe ser realmente escrita. Esto se hace
igual que en el paso 1. Lo único que cambia es la
dirección de la corriente en el electroimán. En
dichos puntos la dirección de magnetización se
invierte en la dirección del campo magnético
externo. La energía calorífico absorbida es
disipada merced a la conducción técnica del
sustrato del disco.
Tanto en la escritura de unos o ceros la
polarización resultante N-S o S-N es perpendicular a la
superficie, como en los discos rígidos actuales (figura
2.23), a fin de lograr una mayor densidad de
grabación.
En una lectura
(figura 2.51), el cabezal se posiciona en la pista a leer, y
genera un haz de luz láser,
de baja potencia siempre activado, el cual polarizado' es
enfocado en esa pista de la superficie metálica, antes
magnetizada según los dos pasos citados. El haz
láser al ser reflejado en dicha superficie permite
detectar indirectamente la polaridad magnética (N-S
ó S-N) de cada uno de los puntos de la pista, o sea si
representa un uno o un cero. Esto se debe a que el plano de
polarización del haz reflejado rota un pequeño
ángulo en sentido horario o antihorario según la
polaridad del campo magnético existente en cada punto
donde el haz incidió. Tal diferencia de rotación
del haz reflejado (figura 2.54) se manifiesta en un cambio en la
intensidad de luz que detecta
un diodo sensor, ubicado en el cabezal, que convierte este cambio
en una señal eléctrica.
En el presente existen discos MO de escritura en una
sola pasada (DOW: Direct Overwriter o LIMDOW: Light Intensity
Modulation Direct Overwriter), o sea de sobreescritura directa
Una técnica consiste en agregar una capa MO adicional,
paralela a la que actúa como memoria propiamente dicha,
para que puntos de ésta puedan ser puestos a cero por la
capa adicional.
CD-RW son las siglas de CD ReWritable, o sea CD
re-escribible (como los MO), asociado a la tecnología de
regrabación por cambio de fase. También se
denominan CD-E (CD-Erasable) o sea CD borrable. Esta tecnología se basa en
la propiedad que
posee una capa de material como el teluro (mezclado con germanio
o antimonio), de cambiar del estado amorfo
(0) al cristalino (1) si se alcanza la "temperatura
transición" (100 ºC ó más); y de volver
de cristalino a amorfo, si se alcanza la "temperatura de
fusión"
y se deja enfriar.
Para escribir un uno en un punto de una pista del disco,
un láser con baja potencia lo calienta rápidamente
hasta la temperatura de transición. Si el estado
físico del punto era amorfo, pasa a cristalino; y si ya
está en este estado,
quedará igual. Un cero se escribe calentando el punto
hasta la temperatura de fusión,
usando el láser con alta potencia. Al enfriarse pasa al
estado amorfo, y si estaba en ese estado volverá al
mismo.
La lectura de las pistas así grabadas se realiza
con el mismo cabezal, recorriéndoles con el láser
de Potencia diez veces menor. La luz láser reflejada al
ser sensada permite detectar, por diferencias de reflectividad,
los cambios de un estado físico al otro, a lo largo de la
pista. Un punto en estado cristalino refleja el 70% de la luz
incidente, y en estado amorfo el 18%.
Obsérvese que esta tecnología es puramente
óptica,
sin magnetismo,
requiriéndose tina sola pasada para escribir, a diferencia
de la MO, que necesita borrar (escribir todos ceros) y luego
escribir los unos. Para escribir o leer este tipo de discos se
requiere grabadoras y lectoras apropiadas para su
tecnología. Se estimaba hace poco un CD-E puede regrabarse
unas 100.000 veces (contra 10 millones de un MO). Realizando 50
reescrituras diarias, duraría 5 años (de 365
días). Ha habido avances al respecto. Las unidades CD-RW
pueden también leer los CD-ROM y CD-R, siendo
además que estos CD (y los MO) cumplen con el formato UDF
(Universal Disc Format) normalizado por la Asociación
OSTA, que facilita a los sistemas
operativos el acceso a discos.
10. ¿Qué
son los discos y unidades PD?
Los discos PD (Phase change/Dual) se basan en la
tecnología de cambio de fase tratada, pero las pistas
generadas son concéntricas, como en los discos
magnéticos (en los CD-WR se tiene una sola pista en
espiral) Las unidades PD también pueden leer discos con
espiral (CD-ROM, CD-R, CD-RW), de donde proviene la
denominación "dual". Por tal motivo aparecen con la
denominación PD/CD-ROM.
11. ¿Qué son los
DVD-ROM,
leídos con láser azul?
Los DVD-ROM
(Digital Versatil Disk) de "simple capa" tienen el mismo
tamaño que un CD-ROM de 680 MB, y se basan en la misma
tecnología de grabación y lectura que éstos,
pero pueden almacenar 4,7 GB de datos (7 veces más),
video o audio.
Típicamente pueden transferir unos 0,6 NO/seg (como un
CDx4) para entretenimientos, y 1,3 MB/seg para computación (como un CDx1O). Esto se ha
logrado:
- Disminuyendo a la mitad la longitud de los "pits" en
relación a un CD-ROM (figura 2.33). - Llevando al doble que un CD-ROM el número de
vueltas por pulgada radial de la espiral. - Usando un haz láser de color azul, de
menor longitud de onda que el rojo, a- fin de poder sensar
"pits" de menor longitud.
El DVD estándar que se comercializará en
el mercado es fruto
del acuerdo entre Phillips – Sony (creadores del "Multimedia CD"-
MMCD), y Toshiba (que con otros grupos
desarrolló el Super Density – SD). Este DVD puede
almacenar 2 hs de video de calidad, con
títulos y sonido. Asimismo,
los 4,7 GB permiten guardar 135 minutos de films (duración
típica de una película de cine) en
reemplazo de una cinta de video. Esto es así, dado que con
compresión MPEG2 se requiere, para transferir imagen, sonido y
títulos, cerca de 0,5 MB/seg. Si efectuamos: 135 min x 60
seg/min x 0,5 MB/seg., resulta un valor cercano
a 4,7 GB.
Los DVD-ROM de "doble capa" presentan (figura 2.54) una
capa semi-transparente reflectiva con oro (que puede guardar 3,8
GB), la cual se encuentra debajo de la capa reflectora (4,7 GB)
metalizada con plata. Sumando ambas capacidades resultan en total
8,5 GB.
Para leer la capa semi-transparente el haz láser
es enfocado en ella con baja potencia, mientras que la lectura de
la capa reflectiva se realiza enfocando en ésta el haz,
ahora con mayor potencia, para que atraviese la capa
semi-transparente al incidir, y cuando se refleja.
También se están fabricando DVD-ROM de
"simple capa" y "doble cara", para ser leídos en ambas
caras, con lo cual se logra 4,7 GB x 2 = 9,4 GB; y DVD-ROM de
"doble capa" y "doble cara", de 8,5 x 2 = 17 GB. Estos CD
están muy expuestos a las rayaduras, por ser más
finas las capas protectoras transparentes.
Un DVD-RAM es análogo a un CD-RW re-escribible
antes descripto, pero tiene mayor capacidad, merced al empleo de un
láser de menor longitud de onda que los usados.
Debido a las limitaciones de fabricación masiva
de láseres azules de potencia de corta longitud de onda,
la capacidad de los DVD-RAM es de 2,6 GB
frente a los 4,7 GB de los DVD-ROM.
Potencialmente, los DVD-RAM pueden ser competidores de
las cintas magnéticas para "backups" si el costo por byte
almacenado lo justifica.
- M. C. Ginzburg, Introducción general a la
informática: Periféricos y redes locales.
Trabajo enviado y realizado por:
Leandro Vanden Bosch
Estudiante de Ing. en Sistemas;
Universidad
Abierta Interamericana;
Buenos Aires,
Argentina.
1999.
lvbosch[arroba]usa.net
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