- Medios de
Almacenamiento - Dispositivos de almacenamiento
magnético - Como funcionan los dispositivos
Magnéticos - Discos flexibles o Floppy
disk - Discos
rígidos - Unidad de cinta
magnética - Unidades DAT o unidades de
audiocinta digital - Sistemas de almacenamiento
intercambiables - Dispositivos de almacenamiento
óptico - CD- ROM
- WORM o Escritura Única,
Lectura Múltiple - MO o Medios Magnéticos –
Ópticos - DVD: El sucesor del
CD - Interfaces para discos
rígidos - Organización y
protección de la información
almacenada - Protección de la
información con respaldos frecuentes
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 |
Floppy Disk 5 ¼" | Lectora de Floppy 5 |
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.)
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
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar" del
menú superior
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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seleccione la opción "Descargar" del menú
superior
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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seleccione la opción "Descargar" del menú
superior
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
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
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.
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
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.
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
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Imágenes: www.pcguide.com
Sergio Morra