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Discos

Resumen: Discos. Discos magneticos. Disco rigido. Diskettes. Zip. Discos magneto opticos. Jaz. Discos Ópticos. DVD. CD. Discos PD. Discos WORM.

Publicación enviada por Ricardo Martinez




 


Indice
1. Discos
2. Discos magnéticos
3.Disco rígido
4.Diskettes
5.Zip
6.Discos magneto ópticos
7.Jaz
8.Discos Ópticos
9.DVD
10.CD
11.Discos PD
12.Discos WORM

1. Discos

¿Qué lugar ocupan las unidades de discos magnéticos y ópticos dentro delconjunto de los periféricos más comunes?
Los discos, sean rígidos, CDs, o disquetes se consideran memoria auxiliar osecundaria, de gran capacidad de
almacenamiento en relación con la memoria principal, pero de acceso un millónde veces más lento. Determinamos dos clases de periféricos, de entrada(teclado, unidad de discos, mouse, escáner, módem, etc.): son dispositivos quesirven para entrar del "exterior" datos a procesar y programas paraprocesarlos, cuyo destino será la memoria. Periféricos de salida (monitor,impresora, unidad de discos, módem, etc.): son dispositivos encargados detransferir al "exterior" la información proveniente de memoria, seandatos procesados o programas. Las unidades de discos y de CD se designan periféricosde almacenamiento masivo. En una operación de entrada leen archivos de datos oprogramas archivados en esos discos, los cuales luego llegarán a memoria; y enuna operación de salida permiten archivar resultados que estaban en memoria.Desde CD-ROM y semejantes sólo son posibles operaciones de entrada.
¿Qué tipos de discos se usan en el presente en las unidades de disco, disquetey CD, de los equipos de computación?

Los distintos tipos de discos existentes para computación, tienen en comúnque se emplea como soportes para almacenar grandes cantidades de información(datos y programas), en general durante largo tiempo. Difieren en la tecnologíade almacenamiento / lectura, en la cantidad de información que memorizan, en eltiempo que se tarda en acceder y transferir datos requeridos, en la seguridadcon que mantienen la información durante un tiempo estimado, y en el costo pormegabyte almacenado.

La siguiente clasificación se hace en función del primero de los aspectoscitados: la tecnología de almacenamiento y lectura, determinante de losrestantes.

Escritura Lectura Nombre Tipos
Por grabación magnética de pistas concéntricas mediante una cabeza constituida por un electroimán. Por sensado mediante la misma cabeza que escribió actuando en forma inversa Disco magnético (para lectura y escritura) Disco rígido, disquete, Zip, Jazz, Bernouilli Floptical.
Por modelado de hoyos formando una pista en espiral, por inyección de plástico en un molde metálico (producción masiva de CDs) Sensado por rayo láser de la longitud de los hoyos grabados y de la distancia que separa dos hoyos sucesivos CD-ROM (sólo lectura) DVD-ROM (sólo lectura)
Por efecto térmico de un rayo láser se modifica la transparencia de porciones de una pista en espiral, en una capa de material orgánico Sensado por rayo láser de la longitud de las porciones transparentes y las no transparentes de la espiral grabada CD-R (Sólo lectura)  
Por grabación magnética auxiliada por acción térmica de una rayo láser de potencia Sensado de campos magnéticos en las pistas por su efecto en un rayo láser MO (lectura y escritura)  
Por efecto térmico de un rayo láser de potencia se modifica el estado cristalino de un material Sensado por rayo láser del estado cristalino del material de las pistas CD-RW ó E (para lectura y escritura) DVD-RAM, PD

2. Discos magnéticos

Orígenes de los discos magnéticos
Desde la creación de los dispositivos de almacenamiento de información hastala actualidad ha habido un largo proceso de evolución, desde las tarjetasperforadas, pasando por la cinta perforada, la cinta magnética, Ferrita, tambormagnético y llegando finalmente al disco magnético.
El primer dispositivo de almacenamiento de información fue la tarjeta perforadade Babagge, pero este tenía un inconveniente que consistía en que no erareutilizable, su sucesor (sin contar la cinta perforada, etc.) fue la cinta magnéticaque podía ser reutilizada pero no era de acceso aleatorio (para leer un bit sedebían leer todos los anteriores), finalmente, se supero este problema con laaparición de los discos magnéticos, que permiten su reutilización y acceder acualquier dato sin tener que leer los anteriores.

Características generales de los discos magnéticos
Se considera un dispositivo de almacenamiento de información magnético todoaquel que se base en las propiedades magnéticas de algunos materiales.
Un disco magnético esta constituido por una superficie metálica, en el caso delos hard disks o plástica en el caso de los floppy disks, recubierta por unacapa de un material magnetizable, los datos se almacenan cambiando el sentidodel campo magnético de dicha sustancia, y una cabeza de lectura y grabaciónpor cada superficie de disco (actualmente los discos duros vienen en paquetes devarios platos), esta cabeza esta conformada por un electroimán que puedeinducir un campo magnético o detectar el sentido del cambio magnético. Lacabeza se mueve radialmente mientras que el disco gira en un sentido. Lainformación se almacena en pistas concéntricas que a su vez se dividen ensectores que a su vez se dividen en bloques.

Los discos pueden estar grabados en codificaciones diferentes:
FM: Modulación de frecuencia
MFM: Modulación de frecuencia modificada
MF2M: Modulación de frecuencia doblemente modificada

Dependiendo de la codificación con la que haya sido grabado el disco seráde alta o baja densidad. Será de alta si fue grabado en MFM o MF2M y baja sifue grabado en FM.
Al guardar datos en un disco magnético, los bits se pueden orientar horizontalo verticalmente, es decir, grabarlos en la misma pista en el mismo plato ograbarlos en pistas de distintos platos, esto solo es posible en los discos rígidosya que son los únicos que consisten en paquetes de varios platos.

Cuanto más lejos este la pista del centro la densidad de grabación serámenor, asimismo, cuanto más cerca del centro este una pista la densidad degrabación será menor, esto quiere decir que en las pistas exteriores los bitsestarán más dispersos y en las pistas interiores más apiñados, pero esto noinfluye en la capacidad del disco. Para aumentar la capacidad del disco,hablando de densidad, se debería aumentar la densidad radial, es decir laspistas por pulgada.

La unidad funcional de lectura o escritura es el sector. Entre sector ysector existen unas separaciones llamadas "gaps". Para poder localizarun dato se debe conocer el plato, la cara, el cilindro (conjunto de pistas concéntricasque ocupan la misma posición en cada plato) y el sector.

El tiempo que toma leer un dato en n disco magnético tiene dos componentes.El tiempo de posicionamiento, el intervalo de tiempo que toma posicionar lacabeza sobre la pista correspondiente y el tiempo de latencia, el tiempo quetarda el disco en ubicar el sector debajo de la cabeza.

Los discos rígidos giran a tal velocidad que si tan solo una pequeña partículade polvo colisionará con la cabeza al estar en la superficie del disco dañaríaseveramente la cabeza y el plato. Este problema fue solucionado con la tecnologíaWinchester que consistía en platos herméticamente cerrados. En los discosflexibles las fallas son mucho más frecuentes ya que la cabeza para leerpresiona contra la superficie.

Existen dos tipos de unidades de cabeza de lectura / escritura para discos rígidos.Un tipo de cabeza consiste en un conjunto de cabezas con un sistema demovimiento individual para cada cara permitiendo acceder a distintas pistassimultáneamente. El otro tipo consiste en un conjunto de cabezas (una por cadacara) que se mueven al unísono, pudiendo acceder a una sola pista a la vez.Aunque el primer tipo es mucho más rápido que el segundo, dicho mecanismo estambién mucho más costoso y este hecho causó que se dejaran de fabricar.

Actualmente los discos rígidos vienen formateo físico o de bajo nivelrealizado por el fabricante, cada cara tiene un número de pistas y sectorespredeterminado. Lo que se denomina formateo físico o de alto nivel es realizadopor el usuario mediante el comando format este crea en el disco el área desistema, el registro de arranque (boot sector), la FAT (File Alocation Table) yel directorio raíz (root directory). Las diferencias con los discos floppy esque estos últimos son formateados física y lógicamente en un solo paso, y queun disco flexible no se puede particionar.

Un disco rígido comienza a girar cuando se enciende el sistema y no sedetiene hasta que se apague, cuando esto sucede, la cabeza se mueve hacia lapista más exterior donde se posa al dejar de girar el disco.

Tipos de discos magnéticos
Dentro de los discos magnéticos existen varios tipos diferentes:
Discos flexibles
Discos intercambiables
Discos fijos

Paquetes de discos
Discos cartucho
Discos con tecnología Winchester
Discos winchester (disco duro):Un desarrollo reciente es el disco Winchester. Esun disco de pequeño tamaño pero de gran precisión y con una gran capacidad dealmacenamiento. Está permanentemente montado en su unidad.

Los platos de estas unidades están herméticamente cerrados y son fijos. Elhecho de que estén herméticamente cerrados es por reducir los efectos de lasuciedad ambiental. No es necesario el retraimiento de las cabezas en reposo,existiendo una pista específica de "aterrizaje". Las cabezas van máspróximas a la superficie que en las anteriores unidades, lográndose grandesdensidades de grabación. Por tanto, en pequeñas superficies se puedenalmacenar mucha información.

¿Cuáles son las propiedades y funciones de los discos magnéticos?
Un disco magnético (rígido o flexible) es sinónimo de soporte dealmacenamiento externo, complemento auxiliar de la memoria principal RAM de unacomputadora (memoria electrónica interna de capacidad limitada, un millón deveces más rápida de acceder que un disco, pero volátil).

  1. Tiene capacidad para almacenar masivamente grandes cantidades de información en reducidos espacios con el consiguiente bajo costo relativo por byte almacenado.
  2. Es memoria "no volátil": guarda largo tiempo los bits almacenados aunque se retire el suministro de energía eléctrica, propiedad que la memoria principal carece.
  3. Permite acceder en pocos segundos, casi directamente, al lugar donde se halla un bloque de datos a leer o escribir, sin necesidad de búsqueda en todos los bloques de datos que le preceden, como ocurre en una cinta magnética.

La información residente en un disco está agrupada y clasificadaconstituyendo archivos o ficheros ('files"), como quiera llamarse,identificables por su nombre. Un archivo puede contener datos o programas.

Con la tecnología actual de los sistemas de computación, gran parte de losprocesos de Entrada y Salida de datos tienen como origen y destino los discosmagnéticos. Esto se manifiesta en que:

  • La mayoría de los programas están almacenados en disco, constituyendo archivos "ejecutables". Cuando se necesita un programa, una copia de éste pasa a memoria principal, para ser ejecutado.
  • Generalmente pasa de disco a memoria una copia del archivo de datos que procesará un programa. Los resultados obtenidos van de memoria a disco, formando parte de dicho archivo o de otro.
  • El disco sirve también para simular una "memoria virtual", de mucho mayor capacidad que la memoria principal existente.

Comúnmente, los disquetes son usados para copias de resguardo('backup"), y para transportar archivos de programas o de datos.

Los discos rígidos y disquetes son medios de almacenamiento externos. Paraser leídos o escritos deben insertarse en el periférico "unidad dedisco"' ("disk drive") que para los disquetes se denomina"disquetera".

¿Qué es un disco magnético, y cómo se escribe o lee cada bit de unsector?
Un disco (sea flexible o duro) sirve de soporte para archivos de información.Almacena los bytes de estos archivos en uno o varios sectores de pistascirculares. Ellas son anillos concéntricos separados lo menos posible entre sí,existentes en sus dos caras recubiertas de una fina capa superficial de materialmagnetizable. Este es del tipo usado en las cintas de audio, siendo que las partículasferromagnéticas que lo componen conservan su magnetismo aunque desaparezca elcampo que las magnetizó.

El cuerpo del disco así recubierto en sus dos caras, está constituido: enlos disquetes por mylard (flexible), y en los discos rígidos por aluminio ocristal cerámico.

La estructura física de un disco, con sus pistas y sectores. Estas pistas,invisibles, se crean durante el "formateo". Este proceso consiste engrabar (escribir) magnéticamente los sucesivos sectores que componen cada unade las pistas de un disco o disquete, quedando así ellas magnetizadas.

Luego del formateo, en cada sector quedan grabados los campos que loconstituyen, entre los cuales se halla el que permite identificar un sectormediante una serie de números, y el campo de 512 bytes reservado para datos agrabar o regrabar, lo cual tiene lugar cada vez que se ordena escribir dichosector.

La grabación se logra-como en un grabador de audio- por la acción de uncampo magnético de polaridad reversible (N-S ó S-N), que imanta la pista alactuar dicho campo sobre ella, al salir a través de un corte("entrehierro") realizado en un diminuto núcleo ferromagnético (núcleohoy suplantado por una película delgada inductiva). El ancho de este núcleodetermina del ancho de la pista (0,1 mm o menos).

Una bobina de alambre arrollada sobre este núcleo genera dicho campo magnético,al circular por ella una corriente eléctrica. El núcleo ferromagnético y labobina constituyen una cabeza (head). Todas las pistas de una cara de un discoson escritas o leídas por una misma cabeza, portada por un brazo móvil. Lacabeza queda inmóvil sobre la pista a escribir o leer, mientras el disco girafrente a ella', según se verá.

Existe una cabeza para cada cara de un disco. Los brazos que las soportan semueven juntos. 0 sea, que si la cabeza de la cara superior está sobre unacierta pista, la otra cabeza estará en una pista de la cara inferior, teniendosiempre ambas pistas el mismo radio (una está sobre la otra separadas por elespesor del disco).

Sólo una cabeza puede estar activada por vez, para leer o escribir sectoresde la cara que le corresponde.

En una escritura, a la cabeza seleccionada -muy próxima o tocando lasuperficie del disco- le llega del exterior -por dos cables- una señal eléctricaque presenta dos niveles de tensión eléctrica.

Con el nivel bajo de tensión se produce una circulación de corriente isnpor la bobina que envuelve la pieza, con lo cual ésta se convierte en unpoderoso imán, con sus extremos con un polo sur (S) y otro norte (N).

El campo magnético que sale del entrehierro magnetiza y orienta partículasde óxido de hierro de la superficie del disco o disquete, que pasan frente alentrehierro al girar el disco, convirtiéndolas en microscópicos imanes. Así,durante el tiempo que la señal eléctrica citada está en el nivel bajo, segenera -en el tramo de la pista que pasó frente a la cabeza- un conjunto depequeños imanes igualmente polarizados y orientados, cuyo efecto sumadoequivale a la existencia de un imán permanente en la superficie de ese tramo depista.

El campo magnético de este imán así creado por la cabeza se manifestarásobre esa superficie magnetizada, superficie que es circular por estar fija lacabeza y girar el disco.

Cuando la señal que excita la cabeza cambia del nivel bajo al alto, seinvierte rápidamente el sentido de la corriente (ins) que circulapor la bobina, por lo cual cambia la polaridad magnética en los extremos del núcleo(de SN a NS). Ahora, mientras dure esta polaridad (el tiempo que la señal estáalta), se generan pequeños imanes en el tramo de la pista que pasó frente a lacabeza, pero de polaridad contraria a los generados cuando la ~ estaba baja. Elefecto de los mismos equivale a un imán superficial en ese tramo siguiente dela pista, cuya polaridad es opuesta a la del imán superficial formado en eltramo anterior.

De esta forma, en la escritura de un disco, en concordancia con cada cambiode nivel de la señal eléctrica binaria que actúa sobre la bobina, cambia dedirección la corriente que circula por ella, resultando una sucesión de imanespermanentes (conformados a su vez por muchos imanes microscópicos) sobre lasuperficie de la pista que se escribe, siendo cada porción así imanada depolaridad contraria a la que le sigue.

Como se verá al tratar la codificación RLL, cada uno de estos cambioscodifica un uno que se almacena en la pista, y la cantidad de ceros que lesiguen depende de la duración del nivel.

En síntesis: en una escritura, luego que el material ferromagnético de unacara pasa frente a la cabeza magnetizante quedan formados una sucesión deimanes superficiales, los cuales conforman una pista circular, por estar lacabeza fija, y girar la superficie del disco. Los campos magnéticos de estosimanes se manifestarán en la superficie de la pista, codificando unos y ceros.

Ninguna porción de una pista puede quedar sin magnetizar: forma parte de unimán NS o SN. Esto también asegura, en una regrabación, el borrado de lainformación grabada anteriormente sobre una pista.

Si se re escribe un sector no es necesario realizar un paso intermedio deborrar la información antes escrita. La nueva escritura borra la anterior,igual que en un grabador de audio o video.

Durante una lectura, la misma cabeza -en un proceso inverso al de grabación-sensará los campos magnéticos sobre la superficie de la pista accedida, paradetectar cada cambio de polarización cuando pasa de una porción de una pistapolarizada N-S a la siguiente, polarizada S-N, o sea cuando se encuentranenfrentados dos polos norte o sur. Estos cambios originarán corrientes en labobina, que aparecerán como breves impulsos eléctricos en los dos cables de labobina que salen desde la cabeza. Puesto que cada uno de estos impulsos implicauna inversión del campo magnético de la pista, y que estos cambios fueronproducidos en la escritura cuando cambiaba el nivel de la señal eléctrica queactuaba sobre la bobina, se puede reconstruir esta señal. Así es factibledeterminar (leer) los unos y ceros que dieron lugar a los cambios de nivel, segúnla codificación (MFM o RLL) empleada.

Esta operación es "no destructiva": pueden obtenerse copias de losdatos guardados sin que éstos se alteren.

Las cabezas (dos por plato) están sobre una misma vertical, constituyendo el"cabezal", y son portadas por brazos de una "armadura" quelas desplaza juntas entre platos cuando pasan de una posición (pista) a otra.

Cuando se almacena un archivo, los datos son grabados magnéticamente ensectores de las pistas, en el campo para 512 bytes reservado en cada sectordurante el "formateo", como se describirá. La cabeza que graba estoscampos podrá luego volver a recorrerles, para leer las señales magnéticas quegrabó en ellos, que representan la información almacenada.

Para comprender cómo se generan dichas pistas en un disco o disquete,podemos imaginar o realizar el siguiente experimento. Sobre el plato de untocadiscos colocamos una cartulina de su mismo tamaño y lo hacemos girar. Luegotomamos un lápiz mecánico y apoyamos suavemente la punta de su mina sobre lacartulina, manteniendo inmóvil la mano. Entonces, sobre la cartulina se generarátina circunferencia visible. Si después, mientras gira el plato, sobre un puntode dicha circunferencia colocamos fija la punta del lápiz, pero sin la mina,por debajo del lápiz pasarán los puntos de la circunferencia antes generada.Esto equivale a un sensado ("lectura') de dicha circunferencia.

Igualmente, mientras una cabeza escribe, permanece inmóvil en un punto (lomismo si lee), generándose una pista circular en la cara del disco que giradebajo' de ella, a la par que deja señales magnéticas detestables en porcionesde la misma que grabó. El radio de la pista es igual a la distancia de lacabeza al centro del disco.

También, cuando se graba una cinta de audio, la cabeza está fija, ydescribe una pista rectilínea, dado que en este caso el medio magnético semueve de igual modo.

Así como en una cinta de audio pueden grabarse dos o cuatro pistasparalelas, en un disco es factible generar muchas pistas concéntricas separadas(de a una por vez).

¿Qué se denomina cilindro en la organización física de un disco odisquete?

En primera instancia, un disco o disquete guarda los datos en sus caras; lascaras se componen de pistas, y éstas se dividen en sectores. Se verá cómo seconsideran y numeran estos espacios, a fin de constituir una organización físicade un disco o disquete, eficiente para ser accedida en el menor tiempo posible.

El hecho de que un disquete -o cada plato de un rígido- tenga dos caras,amen de duplicar su capacidad de almacenamiento, permite escribir o leer eldoble de datos antes de desplazar el cabezal a la pista siguiente o a otra,accediendo a una cara y luego a la contraria. Así se puede escribir o leer másdatos en menos tiempo.

Por moverse las dos cabezas, de una disquetera al unísono, y estar ambassobre la misma vertical, si la cabeza de la cara superior se posiciona inmóvila una cierta distancia del centro del disquete -sobre un punto de la pista a laque se quiere acceder- entonces, la otra cabeza se posicionará en la carainferior, a igual distancia del centro. De esta forma es factible grabar primerola pista de la cara superior, y a continuación la pista de la cara inferior,sin mover el cabezal, siendo que las dos pistas están una sobre la otra,separadas por el espesor del disquete.

Lo mismo puede decirse para las dos caras de cada plato de un rígido: si éstetiene más de dos cabezas (una por cada cara de cada plato). Ellas se mueven yposicionan juntas sobre una misma vertical. Si una cabeza cualquiera accede inmóvila un punto de una pista de la cara que se lee o escribe, las restantes harán lomismo en las otras caras. Al girar juntos los platos, los puntos que en cadacara pasan frente a la cabeza correspondiente pertenecerán a pistas concéntricasde igual radio.

En un rígido de dos platos, y con 4 cabezas (para 4 caras), si una cabezaaccede a una pista cualquiera (indicada 20), las 3 cabezas restantes del cabezalaccederán necesariamente a pistas (indicadas 20) de igual radio, situadas en elespacio una sobre otra, pudiendo considerarse que dichas pistas forman parte dela superficie de un cilindro imaginario (designado 20), cuyo radio es el de esaspistas.

Si luego el cabezal se posiciona a otra distancia del centro del disco odisquete, accederá a otro cilindro imaginario del mismo (como ser el 22), pudiéndoseescribir o leer cualquiera de las pistas de igual radio que lo constituyen; y sise quiere, primero una, para luego continuar con la otra u otras (en el caso delrígido).

Por lo tanto, cada vez que en un disco o disquete el cabezal se posicionapara acceder a una pista, accede a un "cilindro" imaginario quecontiene pistas, una por cara. Entonces, una vez que la cabeza de una caraescribió o leyó todos los sectores de una pista de esa cara, se puede hacer lomismo con las restantes pistas de dicho cilindro, sin que se mueva el cabezal.

La electrónica de la disquetera o unidad de disco rígido conmutará en untiempo despreciable, de una cabeza a otra. Por ejemplo, una vez que el cabezaldel disco rígido accedió al cilindro 20, luego de 4 vueltas puede leer oescribir todos los sectores de las 4 pistas de ese cilindro.

De esta forma, se ahorra tiempo de acceso en la escritura y lectura dearchivos, en lugar de escribir todas las pistas de una cara, y luego todas laspistas de la otra u otras.

Conforme a lo descripto, cuando un cabezal se posiciona, accede a un conjuntode pistas de igual radio, (tantas como cabezas tenga el cabezal), que seconsideran parte de la superficie de un cilindro imaginado. Entonces, cadacilindro de un disco o disquete está formado por todas las pistas de igualradio (una por cara), y contiene la información correspondiente a los sectoresque componen dichas pistas, información a la que se puede acceder cuando elcabezal se posiciona en dicho cilindro.

Un disco o disquete serían un conjunto de cilindros -tantos como pistas porcara existan- metidos uno dentro de otro. Cada cilindro a su vez se compone depistas de igual radio, tantas como caras (o sea cabezas) existan; siendo que laspistas contienen sectores.

La cantidad de cilindros de un disco o disquete, se corresponde con el númerode posiciones en las que se puede posicionar el cabezal. Este, como se dijo,desplaza al unísono todas las cabezas de escritura / lectura.

En las disqueteras, un motor "paso a paso" hace que el cabezalsalte de un cilindro al siguiente, cuando se quiere pasar de una pista a lasiguiente (o a cualquier otra) que está en la misma cara. Como se verá, en losrígidos el acceso de una pista a otra se lleva a cabo por un mecanismo máscomplejo que busca la pista.

Corrientemente suele hablarse de pista en lugar de cilindro, pensando en unasola cara, aunque cilindro implica una concepción espacial más completa, enespecial en lo referente a los todos los sectores de las patas de un cilindro,los cuales pueden escribirse o leerse uno tras otro sin la pérdida de tiempoque significa el movimiento del cabezal.

Por lo tanto, un disquete de 3 ½" pulgadas de 80 pistas por cara, tiene80 cilindros de dos pistas cada uno. Estos cilindros se enumeran de 0 a 79,desde el exterior hacia el centro.

El número que identifica a un cilindro permite localizar todas las pistasque lo constituyen. Por ejemplo, el cilindro número 20 sirve para localizar las2 pistas número 20 que pueden escribir o leer las 2 cabezas del cabezal,ubicadas en ambas caras del disquete.'

Entonces si se quiere ser riguroso, en relación con una cara de un disqueteen lugar de decir por ejemplo "pista 20" debe decirse "pista delcilindro 20"; y con más precisión, si se trata de la cara superior, ocara 0, se debe indicar "cilindro 20, cabeza (head) 0".

También puede aparecer como "cilindro 20, pista 0", aunque parezcamejor indicar "pista 20 de la cara 0".

A su vez, la pista que está debajo de ésta, en la cara inferior, o cara 1,es la "pista 1 del cilindro 20", identificable como "cilindro 20,cabeza 1".

El sector 15 de esta pista se identifica como "cilindro 20, cabeza 1,sector 15".

En una unidad de disco rígido con varios platos, la cabeza (cara) superiordel plato más alto se designa 0, la inferior del mismo plato con el número 1;luego siguen las 2 y 3 del plato siguiente, etc. El cilindro de número 20 sirvepara localizar cualquiera de las 4 pistas de número 20, correspondientes a las4 caras (cabezas) de los 2 platos, siendo que cada una se diferencia por el número(0,1, 2, ó 3) de la cabeza que accede a la misma. Se indica en esa figura laforma de direccionar 4 sectores de número 15 pertenecientes a cada una de esaspistas. Así, un sector se indica "cilindro 20, cabeza (head) 3, sector15", ó "cilindro 2, pista 3, sector 15".

Los cilindros de discos o disquetes se enumeran desde 0 (el de mayor radio,el más exterior) en forma creciente hacia el interior, correspondiendo el númeromayor a más interno.

Suponiendo que todos los sectores de las pistas de un cilindro se leen (oescriben) en forma secuencias, o sea por orden numérico creciente, primero elcontrolador ordena a la cabeza de la cara 0 de dicho cilindro acceder a cada unode los sectores de dicha pista. Luego ordena que la cabeza de la cara 1 delmismo cilindro acceda a los sectores de esta pista, y así sucesivamente sin queel cabezal se mueva, cada cabeza activada lee (o escribe) los sectores de lapista que desfilan frente a ella en la cara.

Según lo tratado, en definitiva, en disquetes y discos la información seorganiza físicamente como sigue:

  • La menor unidad de almacenamiento que se puede escribir o leer en forma independiente es el sector', que agrupa 512 bytes (para el DOS y otros sistemas operativos).
  • Un cierto número de sectores -accesibles sin variar la posición de una cabeza- conforma una pista Un número dado de pistas -accesibles sin variar la posición del cabezal en las caras de un disco o platos de un disco rígido- constituyen un cilindro.
  • Tres números deben usarse para escribir o leer datos: número de cilindro, número de cabeza (head), y número de sector. En inglés corresponden a las siglas CHS.

¿De qué depende la cantidad de bytes que puede almacenar un disquete o undisco magnético?

Todas las pistas de un disquete guardan la misma cantidad de bits y tienenigual número de sectores, como se ha querido hacer notar, por lo que en laspistas más internas los bits están más "apretados" que en las demayor radio, o sea que en las internas se tiene una mayor densidad de bitsgrabados por pulgada de pista (bits per inch = bpi). No ocurre lo mismo en losdiscos rígidos actuales, como se tratará.

La densidad depende del tipo de material magnetizable de las caras, del anchodel entrehierro de las cabezas, y de la técnica de codificación de bitsempleada para grabar (MFM, RLL, o ARLL, a desarrollar).

Una pista grabada en una viejo disquete de 5 ¼" con dos caras("sides") y doble densidad (indicado 2S/2D), puede tener por pista 9sectores de 512 Bytes. O sea que se tendrá 512 x 9 = 4608 Bytes/pista.

Además de la cantidad de sectores por pista, en el cálculo de la capacidadde un disco interviene el número total de pistas (cilindros) que tiene en cadacara. Para el disquete en cuestión este número es 40 pistas por cara.Entonces, la capacidad de almacenamiento por cara será 4608 x 40 = 184.320Bytes. Puesto que se usan las dos caras, la capacidad total de estos disquetesera de 184.320 x 2 = 368.640 Bytes = 360 KB.

El número de pistas (cilindros) por cara depende de la cantidad de pistas("tracks") que puedan grabarse por pulgada ("tracks perinch" = tpi) o centímetro, medidas en sentido radial. En el disqueteanalizado la densidad de pistas es de 48 tpi.

Por lo tanto, en el cálculo de la capacidad total de almacenamiento de undisco magnético intervienen:

  1. De la densidad lineal de cada pista (indicada en bpi), la cual determina el número de sectores de una determinada longitud que existirán por pista. Para el DOS esta longitud debe ser de 512 bytes.
  2. De la densidad radial de pistas (indicada en tpi), que define el total de pistas (cilindros) por cara.

Son corrientes los disquetes de 5 ¼" en los que el material magnéticoadmite en cada pista el doble de bits por inch que los de tipo 2S/2D citados. Enéstos, una pista puede tener 15 sectores de 512 Bytes, o sea 15 x 5l2 = 7.680Bytes por pista. Además poseen el doble de densidad radial de pistas: 96 tpi,resultando concretamente 80 pistas por cara. Se conocen como 2S/HD, o sea doscaras y alta densidad ("high density"). Resulta así 7680 x 80 =614.400 Bytes por cara, y para las dos caras un total de:

614.400 x 2 = 1.228.800 Bytes = 1,2 Megabytes (MB)'

Estos son los disquetes de 5 ¼" que aún se siguen usando.

Los disquetes de 3 ½" contienen cobalto en el material magnético. Losprimeros fueron del tipo 2DD (dos caras y doble densidad), con 9 sectores/pista,o sea 512x9 = 4608 Bytes/pista. Tenían 135 tpi, por lo cual son posibles 80pistas/cara.

Entonces resultaban: 4608 x 80 = 368.640 Bytes por cara; y en total 368.640 x2 = 737.280 Bytes = 720 KB.

En 3 ½" se popularizaron los del tipo 2HD, de alta densidad, tambiénde 135 tpi, (80 pistas) pero de 18 sectores por pista. La capacidad total seráel doble que el anterior: 18 x 512 x 80 x 2 = 1.474560 Bytes = 1,44 MB.

Igual método de cálculo se aplica a discos rígidos. Así, un rígido de 8platos, con 1024 pistas (cilindros) por cara, y 63 sectores (de 512 Bytes) porpista, tendrá una capacidad por cara de 63 x 512 x 1.024 = 33.030.144 Comotiene 8 platos = 16 caras, la capacidad neta total será: 33.030.144 x 16 = 520MB.

Generalizando, la capacidad neta de un disco o disquete puede calcularsecomo:

Capacidad = Sectores por pista x Tamaño sector (Bytes ) x Pistas (cilindros)por cara x Nro de caras.

No es aconsejable forzar la capacidad máxima que admite cada tipo dedisquete, so pena de que a mediano plazo pueda comenzar a perder datosalmacenados.

Debe tenerse presente, que la capacidad que aparece indicada en discos rígidoses "bruta", no ocupable totalmente con archivos. Se pierde en promediodel orden de un 20%, puesto que en cada sector se deben escribir bits con el númeroque lo identifica, junto con información de control, amen de los bits de finale inicio que se usan para separar los sectores contiguos entre sí (figura2.24). Vale decir, que dicha capacidad se refiere a un disco "virgen",sin formatear. Esto se ejemplifica en el pie de página anterior relacionado conel disquete 2S/2D de 1,2 MB, o sea el de 5 ¼".

¿Qué significa que un disco o disquete es un medio de almacenamiento deacceso directo?

Tal denominación proviene del hecho de que el cabezal llega directamente ala pista (cilindro) deseada, sin búsquedas. Luego, con el disco girando, debenpasar bajo la cabeza activada los sectores que anteceden al sector buscado. Estosi bien implica una búsqueda secuencial, la misma es de corta duración, por elrelativo pequeño número de sectores de una pista, y por la velocidad de girodel disco, como se detalla luego.

Si bien se trata de una búsqueda secuencias breve en comparación con la quedebe hacerse en una cinta magnética para ubicar datos, de lo anterior resultaque en un disco magnético los datos de un sector son de acceso "casi -directo".

¿Cómo se localiza un sector de un disco / disquete, y por qué se dice quees direccionable?

Durante una operación de E/S, el controlador de la unidad de disco o de ladisquetera debe recibir tres números: el del cilindro que contiene la pistadonde está ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa pista, y el númerodel sector dentro de la pista. Dichos números en inglés conforman un CHS.

En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura para cada cara de undisco. El controlador ordenará activar para escritura/lectura sólo la cabezade la cara indicada, y dará la orden de posicionarla sobre el cilindro (pista)seleccionado, siendo que todas las cabezas avanzan al unísono.

Al comienzo de cada sector de un disco están escritos dichos tres númerosde CHS, formando un número compuesto, que es su "dirección",necesario para localizarlo, direccionarlo, como quiera decirse. Por este motivose dice que un disco o disquete son dispositivos de memoria auxiliardireccionables.

¿Qué son los tiempos de posicionamiento, latencia y acceso en un disco odisquete?

Para acceder a un sector que está en una cara de un disco, primero elcabezal debe trasladarse hasta el cilindro que contiene la pista donde seencuentra dicho sector, y luego debe esperarse que al girar el disco ese sectorquede debajo de la cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos tiempos:

  1. El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se sitúa en pocos milisegundos (tiempo "seek", de posicionamiento) directamente sobre el cilindro seleccionado, o sea sobre la pista del cilindro correspondiente a esa cara. Se considera un valor promedio para este tiempo. Este tiempo es el necesario para que la cabeza pase de la pista 17 a la 4.
  2. Una vez que la cabeza se posicionó sobre dicha pista, los sectores de ésta desfilarán debajo de esa cabeza. Cada uno es leído hasta encontrar aquél cuyo número coincida con el enviado a la controladora, en cuyo caso su campo de datos será escrito o leído.

El tiempo que dura esta búsqueda secuencial es el tiempo de latencia odemora rotacional (en promedio es el tiempo de media vuelta). Si el sectorbuscado estaba en la posición señalada con "X" cuando la cabeza llegóa la pista indicada, este tiempo es el que tarda en llegar hasta la cabeza, paracomenzar a ser leído.

La suma de estos dos tiempos promedio conforma el tiempo de acceso, o sea esel tiempo que transcurre desde que la controladora ordena al cabezalposicionarse sobre un cilindro, hasta que la cabeza indicada accede al sectorbuscado. La duración de este tiempo sólo depende del tipo de unidad de discoque se trate:

T acceso = t promedio posicionamiento t promediolatencia

En un disquete -conforme a los valores estimados antes al pie de página-este tiempo será del orden de (70 100) mseg. = 170 mseg.

En un disco rígido es mucho menor: hoy es común tener 10 mseg de seek, y 7mseg de latencia (a 4500 r.p.m.) en total 17 mseg. Existen discos que esostotales son menores.

Los fabricantes especifican el tiempo de posicionamiento en vez del promediototal. También suelen "fabricar" un tiempo de acceso que pondera lamejora electrónica obtenida por la acción de un caché de disco (a tratar),cuando se ordena leer una sucesión de sectores ubicados en una misma pista ocilindro, y suponen en forma optimista que esto ocurrirá en el 40% de losaccesos ordenados.

¿Qué son tiempo y velocidad de transferencia de datos?

Suponiendo una lectura, una vez que el sector requerido está frente a lacabeza activada -luego de transcurrir los tiempos de posicionamiento y delatencia- ella debe leer bit por bit dicho sector, pasando estos bits en seriehacia la electrónica, y luego hacia la interfaz del disco o disquete. Eldestino final de los bits que conforman el campo de datos de un sector, es lazona de memoria principal (buffer) reservada para esos datos. A esta zona esosbits leídos llegan en paralelo (de 16 ó 32 por vez) a través del bus que unela interfaz con la memoria principal.

Sea un disco de 32 sectores por pista, que gira a 3.600 r.p.m. = 60 r.p.seg. 1 revolución/ 16 mseg.

Un sector cualquiera de los 32 de una pista será recorrido por la cabeza en1/32 de revolución, o sea en 16 mseg/32 = 0,5 mseg. Durante este tiempo delectura, los bits del campo de datos (que forman 512 bytes) se van transfiriendohacia la electrónica (IDE o SCSI) de la unidad de disco, a medida que la cabezalos va leyendo. O sea que durante dicho tiempo se están enviando a razón de512/0,5 bytes/mseg. = 1024 bytes/mseg = 1.024.000 bytes/seg., casi 1 MB/seg.

Este valor constituye la velocidad de transferencia interna.

Inversamente, en una escritura del disco, a medida que frente a la cabezaseleccionada pasa el campo de datos del sector, la unidad (IDE ó SCSI) le debeenviar en serie los bits a escribir, los cuales fueron llegando a esta unidad(de a bytes) por el bus, desde memoria principal. Puesto que el disco gira aigual velocidad en lectura o escritura, el tiempo de escritura o lectura delcampo de datos será el mismo, y por lo tanto también la velocidad detransferencia interna será igual en la escritura o lectura.

Como se planteó, estos MB/seg definen la velocidad de transferencia interna,que suele ser indicada como la "velocidad de transferencia" por losfabricantes de unidades de disco. Debe tomarse ésta como la velocidad con queuna cabeza puede leer o escribir "al vuelo" los bits de un sector,siendo esta velocidad una medida de la velocidad máxima a la que se puedentransferir bits entre disco y memoria (o viceversa).

Esto es porque si consideramos el trayecto total que deben recorrer los datosen una operación de entrada (lectura de disco) o salida (escritura del mismo),no se puede dejar de lado el tiempo que insume su transferencia a través delbus (ISA, VESA o PCI) que comunica la porción central con el registro port dedatos ubicado en la electrónica (como la ATA-IDE). Asimismo, importa lavelocidad de respuesta de esta interfaz. Si ella o el bus no son lo suficiente rápidos,la velocidad real de transferencia de datos hacia o desde un disco a memoriapuede ser bastante menor que la máxima citada.

La velocidad de transferencia interna será la velocidad de transferenciareal sólo si a medida que la cabeza lee (o escribe) los datos de un sector,ellos se van transfiriendo hacia memoria (desde memoria) sin demoras. Conforme alo anterior resulta que la velocidad de transferencia de un disco depende:

  • De la velocidad de transferencia interna de la unidad de disco (dependiente de la densidad, y las r.p.m.).
  • Del tiempo de respuesta de la interfaz controladora (EIDE, SCSI), y de la existencia de un caché en ella.
  • De la velocidad del bus al cual la interfaz se conecta (hoy día debe ser PCI).

El tiempo de transferencia entre disco y memoria se halla dividiendo losbytes de un sector (512), por la velocidad de transferencia, y es por lo menoslo que tarda la cabeza en pasar por la zona de datos del sector.

Un disquete de 3 ½" y 1,44 MB, 80 cilindros y 18 sectores por pistagira a 300 r.p.m. o sea 200 mseg por vuelta (como se calculó). Por lo tanto, unsector será recorrido en (200/18) mseg = 11 mseg. La velocidad de transferenciainterna será: 512 Bytes/11 mseg = 50 KB/seg. que también será la velocidad detransferencia puesto que aunque la controladora esté conectada a un bus ISA,este permite hasta 8 MB/seg. (máximo).

En general, a igualdad de velocidad de giro, si se aumenta la densidad lineal(número de bits por cm de pista) se transferirán más bits por segundo. Hoy díaesta densidad va en aumento en los nuevos modelos de discos rígidos, dado quecon los actuales tipos de cabeza desarrollados se pueden grabar y detectar másbits por cm de pista, por lo que cada vez resultan mayores velocidades detransferencia interna de bits. Esto debe tener como correlato interfaces (IDE oSCSI) que tengan listos rápidamente los datos a escribir o los leídos en undisco, y buses, con un ancho de banda apto para soportar tales velocidades detransferencia entre la interfaz y memoria.

También en muchos casos se ha aumentado la velocidad de giro de los rígidos,lo cual a su vez trae aparejado una mayor velocidad de transferencia.

Teniendo en cuenta los tiempos descriptos, el tiempo total de entrada/salidaque se tarda en atender una orden de lectura (o escritura) que llegó alcontrolador de la unidad de disco será:

T E/S = t posicionamiento t latencia t transferencia

Se trata que este tiempo sea lo más corto posible, pues la escritura ylectura de archivos en disco (rígido) es una actividad frecuente en un sistemade computación.

Propiedades y funciones de los discos magnéticos

1. Tiene capacidad para almacenar masivamente grandes cantidades de inmolaciónen reducidos espacios con el consiguiente bajo costo relativo por bytealmacenado.

2. Es memoria "no volátil": guarda largo tiempo los bitsalmacenados aunque se retire el sumistro de energía eléctrica, propiedad quela memoria principal carece.

Permite acceder en pocos milisegundos, casi directamente, al lugar donde sehalla un bloque de datos a leer o escribir, sin necesidad de búsqueda en todoslos bloques de datos que le preceden, como ocurre en una cinta magnética. Enesta además no se puede re-escrbir una porción sin re-escribirla totalmente.

Parámetros que caracterizan el comportamiento de un disco

En esta sección estructuraremos los principales parámetros que caracterizanel funcionamiento de un disco:

  • Tipo de disco: Indica la tecnología y estructura física del mismo. Los tipos básicos son: discos de cabezas fijas, paquetes de discos, cartuchos de discos, discos Winchester y disquetes.
  • Capacidad: Indica el contenido en octetos (bytes) que es capaz de almacenar el disco. La capacidad de almacenamiento depende del tamaño de la superficie de grabación, número de superficies de grabación y tipo de grabación (simple o doble densidad).
  • Tamaño: Indica el diámetro del plato donde se encuentran las superficies magnetizables.
  • Tiempo medio de acceso: Es el tiempo medio en que la cabeza lectora/grabadora tarda en acceder a un sector determinado.
  • Velocidad de transferencia: Indica el número de bytes que se transfieren por unidad de tiempo entre la ordenador central y el dispositivo o viceversa.
  • Velocidad de rotación: Es el número de revoluciones por minuto a que gira el plato que contiene la superficie magnetizable.
  • Número de superficies: Es el número de superficies gravables.
  • Número de cabezas: Es el número de cabezas lectoras/grabadoras de que consta la unidad.
  • Número de pistas: Es el número de circunferencias gravables. Se suele indicar el número de pistas por superficie.
  • Número de sectores por pistas: Es el número de bloques o registros físicos que hay en una pista.
  • Número de palabras por sector: Es el número de palabras que pueden grabarse en un sector. Bits por palabras: Indica el número de bits que utilizan las palabras grabadas.
  • Densidad máxima: Indica la densidad máxima de grabación en las pistas, es decir, la densidad de grabación en la pista más interior. Este parámetro se indica en bits/pulgada o bits/cm.
  • Código de grabación: Es el código usado para la grabación magnética de la información. Desde el punto de vista práctico interesa conocer si la grabación se efectúa en simple o doble densidad.

3. Disco rígido

El cuerpo del disco esta construido en los discos rígidos por aluminio ocristal cerámico.
Las pistas son circulares y cada una de estas esta dividida en sectores.
Cuando un disco rígido graba lo que hace es: Mueve los brazos hacia el sectorque desea, y luego a través de una bobina y de un núcleo ferromagnético queposeen los cabezales genera un campo magnético de polaridad reversible s-n on-s que imanta la pista.

La distancia entre el cabezal y un disco es demasiada pequeña.
Una bobina de alambre arrollada sobre el cabezal genera dicho campo magnéticoal circular por ella una corriente eléctrica. Las pistas de un disco sonescritas o leídas por el mismo cabezal. El cabezal queda quieto siempre gira eldisco. Cuando se mueve el brazo de la cara de arriba también se mueve el brazode la cara de abajo hacia la misma pista. Solo una cabeza se puede usar por vez.

Según como esté cada partícula magnetizada ( N-S , S-N ) dependerá si hayun 0 o 1.
El proceso de lectura es inverso al de escritura, va girando y a medida queencuentra cambio de polarización cambia la corriente que mandara.
Ej : N – S , N – S , S – N , S – N es 0,0,1,1.

Al moverse las dos cabezas juntas se logra leer o escribir más rápido yaque el cabezal se posiciona en el mismo lugar de distintas caras y sin moverseel brazo (que es lento porque es mecánico) lee o escribe mas datos en el mismotiempo.
Las pistas o cilindros se enumeran del exterior para el centro.
No se dice pista 20 sino pista del cilindro 20.
Para leer algún dato debe usarse tres números: El del sector, el de la cabezay el del cilindro.
Todas las pistas de un disco guardan la misma cantidad de bits y tienen la mismanumero de sectores. En las pistas más internas los bits están mas apretadosque en las externas. Ya que en las externas en diámetro es mayor.

Formateo
Cuando compramos un disquete este viene en blanco, nosotros debemos formatearlou organizarlo. Esto quiere decir que debemos generar los sectores que conformancada pista con su información e información identificatoria de comienzo yfinal, y entre ambas el campo reservado para Los datos a escribir.

Luego del comienzo a cada sector se graba el numero de CHS que lo identificapara poder acceder al mismo. Esta grabación inicial se lo denomina"formateo físico" luego del cual se efectúa el "formateo lógico",que implica escribir en el campo de datos de ciertos sectores, informaciónexclusiva para el uso del sistema operativo. (tabla de particiones, subrutina debooteo, datos del disco, Fat y directorio raiz).

En el formateo "físico" o de bajo nivel se generan los sectores decada una de las pistas. Para cada sector de la cabeza escribe los números deCHS (cilindro, Head y Sector) que sirven para localizarlo e identificarlo, luegoreserva un lugar de 512 bytes cuyo contenido se establecerá cuando se escribael sector.

El formateo físico es cuando el sistema operativo asigna cuanto mide cadasector.
Cuando se realiza el formateo lógico se escriben un pequeño numero de sectorescon la información que conforma el "área de sistema", este comprendelas siguientes estructuras.
* Tabla de particiones que permite dividir el disco en particiones ó sea partesmenores.
* Sector de arranque "Boot" esta en el primer sector de cada disco rígido.
* Tabla para determinar los clusters de un archivo FAT: Esta en el sector que lesigue al sector de arranque.
* Directorio raíz: Esta en sectores que le siguen a la fat.

La tabla de particiones del disco aparece una sola vez en la primera partición,Sectores de booteo, Tablas fat y directorio raíz aparecen en cada partición.
El DOS divide los archivos en una cadena de bloques de igual tamaño llamados"Clusters", la Fat es el mapa del área de datos que tiene el dos, eneste aparecen numerados los clusters que se pueden usar, indicando para cada unosi esta ocupado o si esta disponible. También dado el numero de un clusterocupado por un archivo la fat indica cual es el numero del cluster siguiente queel dos le adjudico a ese archivo.

El directorio raíz sirve para saber si un archivo o subdirectorio esta o noalmacenado. También indica sus atributos: protegido contra escritura, oculto,lectura/escritura, etc. Tamaño del archivo y fecha de creación.
También proporciona al sistema operativo, el numero del primer cluster delarchivo buscado, para entrar a la fat y determinar cuales son los clusters quecomponen ese archivo.

Depende del tamaño de la partición o del disco entero va a variar el tamañodel cluster o cantidad de sectores consecutivos.
Ej: Una partición de 128 MB y hasta 255 MB tiene clusters de 4 KB y 8 sectoresconsecutivos.
Esto sirve si uno tiene un archivo de 15 Kb y lo tiene que dividir en sectoresde 2Kb necesita 8 clusters si el cluster tendría 8 Kb habría que dividirlo en2 clusters, esto implica que menos veces tiene que buscar donde esta el sector.

¿Cómo es una pista y un sector de disquete?
La unidad funcional de copia o lectura son los sectores. Así cada vez que secopia de un disco a otro una determinada información, esta se copiara sector asector. Entre sector y sector existen unas separaciones llamadas GAPS quefacilitan el movimiento de la cabeza de lectura escritura. El campo de datos esde 512 bytes, y es de donde se lee o escribe datos o información.

¿Cómo se localiza un sector de disco / disquete y por que se dice que esdireccionable?

Durante una operación de entrada / salida, el controlador de la unidad dedisco o de la disquetera debe recibir tres números: el del cilindro quecontiene la pista donde esta ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esapista, y el numero de sector dentro de la pista. Dichos números en inglesconforman un CHS.

En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura para cada cara de undisco. El controlador ordenara activar para escritura/lectura solo la cabeza dela cara indicada, y dará la orden de posicionarla sobre el cilindroseleccionado. Al comienzo de cada sector de un disco están escritos dichos tresnúmeros de CHS, formando un numero compuesto, que es su "dirección",necesario para localizarlo, direccionarlo o como quiera decirse. Por esto sedice que un disco/disquete es de acceso direccionable.

¿ Que son los tiempos de posicionamiento, latencia y acceso en un disco odisquete?
Para acceder a un sector que esta en una cara de un disco, primero el cabezaldebe trasladarse hasta el cilindro que contiene la pista donde se encuentradicho sector, y luego debe esperarse que al girar el disco ese sector quededebajo de la cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos tiempos:
1.El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se sitúa en pocosmilisegundos directamente sobre el cilindro seleccionado, o sea sobre la pistadel cilindro correspondiente a esa cara.
2.Una vez que la cabeza se posiciono sobre dicha pista, los sectores de estadesfilaran debajo de esa cabeza. Cada uno es leído hasta encontrar aquel cuyonumero coincida con el enviado a la controladora, en cuyo caso su campo de datosserá escrito o leído. Este se denomina tiempo de latencia.

Organización por clusters y Sl

El DOS como otros sistemas se desentiende de la ubicación física real delos sectores, o sea no opera con la estructura física o geométrica de undisco. El DOS no tiene en cuenta los números CHS. Simplemente supone que lossectores de un disco forman una sucesión de sectores lógicos (SL) numerados enforma consecutiva empezando del 0, usando un solo numero por cada SL.

Las rutinas del ROM BIOS llamadas por el DOS son las encargadas de hacer laorganización lógica que ve el DOS con la organización física del CHS.
Por ejemplo, en el caso que SL (0), el CHS es 0-0-1. Luego los sectores siguenen el orden indicado para el cilindro 0, siendo así que SL(71) es el de CHS =1-1-18. Así se numeran los SL, según los sectores físicos, de pista en pistade cada cilindro y de cilindro en cilindro. El CHS=80-1-18, corresponde a lanumeración más alta que pertenece a SL(28799).
Con este método el DOS y otros SO no tienen la seguridad que los sectores de unarchivo se encuentren todos en un mismo cilindro, aunque es muy probable que asísea. Esto se desea para tener menos tiempo de acceso, ya que se gana tiempo delatencia y de posicionamiento del cabezal.

El DOS y otros SO, aparte de ver los sectores de manera lógica, dividen losarchivos en unidades de igual tamaño llamadas clusters. Un cluster puede estarformado por un sector lógico o agrupar un numero de sectores lógicos denumeración consecutiva (el tamaño de los clusters debe ser siempre igualesentre si en un mismo disco o partición de rígido). En un cluster no se puedealmacenar mas de un archivo. Para el DOS un archivo es una cadena de clusterscuyos números pueden ser o no ser consecutivos.

En los disquetes de 5 1/4 con 1.2 MB y en los de 3 1/2 con 1.44 MB un clusterocupa un sector (512 bytes), mientras que los discos de 5 1/4 de 360 KB y en losde 3 1/2 de 2,88 MB un cluster es 1 KB (2 sectores).
Si bien un cluster corresponde a uno o más sectores físicos, para el DOScorresponde a 1 o más sectores lógicos numerados consecutivamente.
Una razón importante para dividir un archivo en clusters, que agrupen variossectores, consiste en el ahorro de tiempo de acceso a un disco. Ya que variossectores consecutivos son un cluster y el cabezal ahorra tiempo deposicionamiento y se reduce el tiempo de latencia.

Motor de impulsos:

Es un motor eléctrico de gran precisión. Su misión es mover la cabeza delectura-escritura a través de la superficie de los discos metálicos en sentidoradial para situarse en el sector y cilindro adecuado. Todo el conjunto decabezales y discos viene envuelto en una caja sellada herméticamente, paraimpedir que las partículas de polvo y suciedad existentes en el ambiente sedepositen sobre la cabeza de lectura-escritura, causando luego la aparición deerrores tanto en la obtención de datos como en su grabación, llegando inclusoa perderse toda la información contenida en él.

Circuito impreso controlador:

Situado en la parte inferior del conjunto de disco duro. Contiene losdispositivos electrónicos que controlan: la velocidad de giro, la posición dela cabeza de lectura-escritura y la activación de obtención o grabación dedatos. Este circuito consta, en un principio, de tres conectores: Dos planos depistas doradas y uno blanco con cuatro patillas AMP hembra. Los primeros seutilizan para comunicarse el disco duro con su tarjeta controladora que estaunida a la CPU, mediante otro conector plano.

El otro conector es el que alimenta a la unidad de disco y la une con lafuente de alimentación del ordenador. Este consta de cuatro patillas, en lasque destaca la masa y los voltajes de 5 y 12 voltios.

Circuito impreso controlador

 Todos estos componentes van protegidos por una carcasa de aleación quemantiene a todos estos alineados con toda precisión, esta carcasa es la quedota al disco duro de su peso y robustez.

Características:

La diferencia mas clara entre un disquete y un disco duro es la grancapacidad de almacenamiento de este ultimo.

Esto hace que tengamos que tratar de forma diferente a los discos duros delos flexibles.

Los discos duros presentan un problema especial que, por otra parte, tienesolución. Al estar en el interior de la computadora no podemos combinarlo conotro de formato diferente o preparado para otro sistema operativo (normalmentese usa DOS pero hay otros SO como UNIX, OS-2 etc...). Este problema deja detener importancia cuando se usan discos removibles, ya que su utilización essimilar a la de los discos flexibles.

Con los disquetes y con los removibles no hay problema de reconocimiento porparte de nuestro sistema operativo, porque si no lo reconoce por estarinicializado (formateado) con un sistema podemos introducir otro, pero el discorígido si trabaja con un sistema operativo, en un principio, ya no puedeutilizar otro.

Por eso los fabricantes de hardware permiten organizar el disco rígido paraque acepte varios sistemas operativos por medio de lo que se denomina particióndel disco duro (dividirlo en áreas).

Él formateo físico implica la creación de sectores, sus marcas de dirección(utilizadas para identificar los sectores después del formateo) y la porciónde datos del sector. Él formateo lógico del disco rígido es la conversión deun disco al modelo que define el sistema operativo.

El disco duro es el sistema de almacenamiento más importante de sucomputador y en el se guardan los archivos de los programas - como los sistemasoperativo D.O.S. o Windows 95, las hojas de cálculo (Excel, Qpro, Lotus) losprocesadores de texto (Word, WordPerefct, Word Star, Word Pro), los juegos(Doom, Wolf, Mortal Kombat) - y los archivos de cartas y otros documentos queusted produce.

La mayoría de los discos duros en los computadores personales son detecnología IDE (Integrated Drive Electronics), que viene en las tarjetascontroladoras y en todas las tarjetas madres (motherboard) de los equiposnuevos. Estas últimas reconocen automáticamente (autodetect) los discos durosque se le coloquen, hasta un tamaño de 2.1 gigabytes.

La tecnología IDE de los discos duros actuales ha sido mejorada y se leconoce como Enhaced IDE (EIDE), permitiendo mayor transferencia de datos enmenor tiempo. Algunos fabricantes la denominan Fast ATA-2. Estos discos durosson más rápidos y su capacidad de almacenamiento supera un gigabyte. Unmegabyte (MB) corresponde aproximadamente a un millón de caracteres y ungigabyte (GB) tiene alrededor de mil megabytes. Los nuevos equipos traen comonorma discos duros de 1.2 gigabytes.

Las motherboards anteriores con procesadores 386, y las primeras de los 486,reconocen solo dos discos duros, con capacidad hasta de 528 megabytes cada uno yno tienen detección automática de los discos. Para que estas motherboardsreconozcan discos duros de mayor capacidad, debe usarse un programa (diskmanager) que las engaña, haciéndoles creer que son de 528 megabytes.

Si su computador es nuevo, la motherboard le permite colocar hasta cuatrounidades de disco duro. El primer disco duro se conoce como primario master, elsegundo como primario esclavo, el tercero como secundario master y el cuartocomo secundario esclavo. El primario master será siempre el de arranque delcomputador (C:\>).

La diferencia entre master y esclavo se hace mediante un pequeño puente metálico(jumper) que se coloca en unos conectores de dos patitas que tiene cada discoduro. En la cara superior del disco aparece una tabla con el dibujo de cómohacer el puente de master, esclavo o master con esclavo presente.

Partes del disco duro

La estructura física de un disco es la siguiente: un disco duro se organizaen platos (PLATTERS), y en la superficie de cada una de sus dos caras existenpistas (TRACKS) concéntricas, como surcos de un disco de vinilo, y las pistasse dividen en sectores (SECTORS). El disco duro tiene una cabeza (HEAD) en cadalado de cada plato, y esta cabeza es movida por un motor servo cuando busca losdatos almacenados en una pista y un sector concreto.

El concepto "cilindro" (CYLINDER) es un parámetro de organización:el cilindro está formado por las pistas concéntricas de cada cara de cadaplato que están situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabezano tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro.

En cuanto a organización lógica, cuando damos formato lógico (el físico,o a bajo nivel, viene hecho de fábrica y no es recomendable hacerlo de nuevo,excepto en casos excepcionales, pues podría dejar inutilizado el disco) lo quehacemos es agrupar los sectores en unidades de asignación (CLUSTERS) que esdonde se almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de asignación sólopuede ser ocupado por un archivo (nunca dos diferentes), pero un archivo puedeocupar más de una unidad de asignación.

Funcionamiento del disco duro

Cuando usted o el software indica al sistema operativo a que deba leer oescribir a un archivo, el sistema operativo solicita que el controlador deldisco duro traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignaciónde archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para determinar en qué puntocomienza un archivo en el disco, o qué partes del disco están disponibles paraguardar un nuevo archivo.

Los cabezales escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticassobre las superficies de éstos. Los cabezales leen datos al detectar laspolaridades de las partículas que ya se han alineado.

Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes sobre varios platos,comenzando con el primer racimo disponible que se encuentra. Después de que elsistema operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista detodos los racimos del archivo en la FAT.

Un ordenador funciona al ritmo marcado por su componente más lento, y poreso un disco duro lento puede hacer que tu MAQUINA sea vencida en prestacionespor otro equipo menos equipado en cuanto a procesador y cantidad de memoria,pues de la velocidad del disco duro depende el tiempo necesario para cargar tusprogramas y para recuperar y almacenar tus datos.

Características del disco duro

A continuación vamos a indicar los factores o características básicas quese deben tener en cuenta a la hora de comprar un disco duro.

Capacidad de almacenamiento

La capacidad de almacenamiento hace referencia a la cantidad de informaciónque puede grabarse o almacenar en un disco duro. Hasta hace poco se medía enMegabytes (Mg), actualmente se mide en Gigabytes (Gb).

Comprar un disco duro con menos de 3,5 GIGAS de capacidad dará lugar a quepronto te veas corto de espacio, pues entre el sistema operativo y una suiteofimática básica (procesador de texto, base de datos, hoja de cálculo yprograma de presentaciones) se consumen en torno a 400 MB.

Si instalas los navegadores de MICROSOFT y NETSCAPE suma otros 100MB; unabuena suite de tratamiento gráfico ocupa en torno a 300MB y hoy en día muchosjuegos ocupan más de 200MB en el disco duro.

Ya tenemos en torno a 1,5 GIGAS ocupados y aún no hemos empezado a trabajarcon nuestro ordenador.

Si nos conectamos a Internet, vemos que nuestro disco duro empieza a tenercada vez menos espacio libre, debido a esas páginas tan interesantes que vamosguardando, esas imágenes que resultarán muy útiles cuando diseñemos nuestraprimera Página WEB y esas utilidades y programas SHAREWARE que hacen nuestrotrabajo más fácil.

Velocidad de Rotación (RPM)

Es la velocidad a la que gira el disco duro, más exactamente, la velocidad ala que giran el/los platos del disco, que es donde se almacenan magnéticamentelos datos. La regla es: a mayor velocidad de rotación, más alta será latransferencia de datos, pero también mayor será el ruido y mayor será elcalor generado por el disco duro. Se mide en número revoluciones por minuto (RPM). No debe comprarse un disco duro IDE de menos de 5400RPM (ya hay discos IDEde 7200RPM), a menos que te lo den a un muy buen precio, ni un disco SCSI demenos de 7200RPM (los hay de 10.000RPM). Una velocidad de 5400RPM permitirá unatransferencia entre 10MB y 16MB por segundo con los datos que están en la parteexterior del cilindro o plato, algo menos en el interior.

Tiempo de Acceso (Access Time)

Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a losdatos que necesitamos. Realmente es la suma de varias velocidades:

* El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando buscadatos.
* El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datossaltando de una a otra.
* El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto dentro de la pista.

Es uno de los factores más importantes a la hora de escoger un disco duro.Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que está buscando losdatos que le hemos pedido. Hoy en día en un disco moderno, lo normal son 10milisegundos.

Memoria CACHE (Tamaño del BUFFER)

El BUFFER o CACHE es una memoria que va incluida en la controladora internadel disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben a disco durose almacenan primeramente en el buffer. La regla de mano aquí es 128kb-Menos de1 Gb, 256kb-1Gb, 512kb-2Gb o mayores. Generalmente los discos traen 128Kb o256Kb de cache.

Si un disco duro está bien organizado (si no, utilizar una utilidaddesfragmentadora: DEFRAG, NORTON SPEEDISK, etc.), la serie de datos que se va anecesitar a continuación de una lectura estará situada en una posición físicamentecontigua a la última lectura, por eso los discos duros almacenas en la cachélos datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido sin tener quebuscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el disco duro con ciertafrecuencia.

El buffer es muy útil cuando se está grabando de un disco duro a un CD-ROM,pero en general, cuanto más grande mejor, pues contribuye de modo importante ala velocidad de búsqueda de datos.

  1. Tasa de transferencia (Transfer Rate)

    Este número indica la cantidad de datos un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se mide en Mbits/segundo, y hoy en día, en un disco de 5400RPM, un valor habitual es 100Mbits/s, que equivale a 10MB/s.

  2. Interfaz (Interface) – IDE - SCSI

Es el método utilizado por el disco duro para conectarse al equipo, y puedeser de dos tipos: IDE o SCSI.

Todas las placas bases relativamente recientes, incluso desde las placas 486,integran una controladora de disco duro para interfaz IDE (normalmente con busPCI) que soporta dos canales IDE, con capacidad para dos discos cada una, lo quehace un total de hasta cuatro unidades IDE (disco duro, CD-ROM, unidad debackup, etc.)

Debemos recordar, sin embargo, que si colocamos en un mismo canal dosdispositivos IDE (e.g. disco duro CD-Rom), para transferir datos uno tiene queesperar a que el otro haya terminado de enviar o recibir datos, y debido a lacomparativa lentitud del CD-ROM con respecto a un disco duro, esto ralentizamucho los procesos, por lo que es muy aconsejable colocar el CD-ROM en un canaldiferente al de el/los discos duros.

La velocidad de un disco duro con interfaz IDE tambien se mide por el PIO(modo programado de entrada y salida de datos), de modo que un disco duro conPIO-0 transfiere hasta 3,3MB/s, PIO-1 hasta 5,2MB/s, PIO-2 hasta 8,3MB/s. Estosmodos anteriores pertenecen a la especificación ATA, pero en la especificaciónATA-2 o EIDE, los discos duros pueden alcanzar PIO-3, hasta 11,1MB/s, o PIO-4,hasta 16,6MB/s. Los discos duros modernos soportan en su mayoría PIO-4.

Recientemente se ha implementado la especificación ULTRA-ATA o ULTRA DMA/33,que puede llegar a picos de transferencia de hasta 33,3MB/s. Este es el tipo dedisco duro que hay que comprar, aunque nuestra controladora IDE no soporte estemodo (sólo las placas base Pentium con chipset 430TX y las nuevas placas conchipsets de VIA y ALI, y la placas Pentium II con chipset 440LX y 440BX losoportan), pues estos discos duros son totalmente compatibles con los modosanteriores, aunque no les sacaremos todo el provecho hasta que actualicemosnuestro equipo.

En cuanto al interfaz SCSI, una controladora de este tipo suele tener quecomprarse aparte (aunque algunas placas de altas prestaciones integran esteinterfaz) y a pesar de su precio presenta muchas ventajas.

Se pueden conectar a una controladora SCSI hasta 7 dispositivos (o 15 si esWIDE SCSI)de tipo SCSI (ninguno IDE), pero no solo discos duros, CD-ROMS yunidades de BACKUP, sino también grabadoras de CD-ROM (las hay también coninterfaz IDE), escáneres, muchas de las unidades de BACKUP, etc.

Otra ventaja muy importante es que la controladora SCSI puede acceder avarios dispositivos simultáneamente, sin esperar a que cada uno acabe sutransferencia, como en el caso del interfaz IDE, aumentando en general lavelocidad de todos los procesos.

Las tasas de transferencia del interfaz SCSI vienen determinados por su tipo(SCSI-1, Fast SCSI o SCSI-2, ULTRA SCSI, ULTRA WIDE SCSI), oscilando entre 5MB/shasta 80MB/s. Si el equipo va a funcionar como servidor, como servidor de basede datos o como estación gráfica, por cuestiones de velocidad, el interfazSCSI es el más recomendable.

Recomendaciones para adquirir un disco duro

  • PARA UN USUARIO NORMAL

* 4,5GB mínimo
* 5400RPM
* 10ms de tiempo de acceso
* Buffer de 128KB
* Modo Ultra DMA-33

  • PARA UN USUARIO DE ALTAS PRESTACIONES

* 6,5GB mínimo
* 7200RPM
* 8ms de tiempo de acceso
* Buffer de 512KB
* Modo Ultra DMA-33 o SCSI

  • PARA UN SERVIDOR O UNA ESTACÍON GRAFICA

* 6,5GB mínimo
* 7200RPM
* 8ms de tiempo de acceso
* Buffer de 1MB
* Modo ULTRA-SCSI o ULTRA-WIDE SCSI

 Como mantener un disco duro en buen estado

Existen varias cosas que usted puede realizar para prevenir que lacomputadora le devuelve mensajes de error molestos. A continuación encontraráuna lista de programas diferentes disponibles para asegurarse de que la unidadde disco duro se mantenga saludable y funcionando a plena capacidad. (Estándisponibles estos programas de ejemplo a través de Windows 95. Usted puedecomprar otros programas para realizar las mismas tareas; simplemente hay quehablar con un distribuidor local de software para la computadora.)

Utilidad de Desfragmentación de Disco

Al transcurrir el tiempo, es posible que los archivos se vuelvan fragmentadosporque se almacenan en posiciones diferentes en el disco. Los archivos estaráncompletos cuando los abra, pero la computadora lleva más tiempo al leer yescribir en el disco. Están disponibles programas de desfragmentación quecorrigen esto. Para obtener acceso al programa de desfragmentación de discobajo Windows 95, haga clic en Inicio. Ilumine Programas, Accesorios, luego enHerramientas de Sistema. Haga clic en Utilidad de Desfragmentación de Disco.

Compresión de Datos

Usted puede obtener espacio libre en la unidad de disco duro o en disquetesal comprimir los datos que están almacenados en éstos. En Windows 95, hagaclic en Inicio. Ilumine Programas, Accesorios, luego en Herramientas de Sistema.Haga clic en DriveSpace.

Detección de Daños

Si experimenta problemas con los archivos, tal vez quiera averiguar siexisten daños en el disco. ScanDisk de Windows 95 verifica los archivos y lascarpetas para encontrar errores de datos y también puede verificar lasuperficie física del disco. Para ejecutar ScanDisk, haga clic en Inicio.Ilumine Programas, Accesorios, luego en Herramientas de Sistema. Haga clic enScanDisk. Además, es posible que la unidad de disco duro puede estar'infectada' con un virus si ha transferido los archivos o datos de otracomputadora. Existen varios programas de detección y limpieza de virus que estándisponibles para usted. Simplemente hay que pedirlos del distribuidor local desoftware para computadoras.

Respaldos

Si la unidad de disco duro se descompone o si los archivos se dañan o sesobreescriben accidentalmente, es una buena idea contar con una copia derespaldo de los datos de la unidad de disco duro. Están disponibles variosprogramas de respaldo de uso con cintas, disquetes y aun con los mediosdesmontables. A menudo, la computadora tendrá una utilidad de respaldo yainstalada.

Marcas conocidas

A continuación se proporcionan las compañías fabricantes de discos durosmas importantes:

  • Seagate Technology
  • Maxtor
  • Western Digital
  • Quantum

Aspectos particulares de discos rígidos y unidades de disco rígido

Temas anteriores ponían de manifiesto características comunes de disquetesy discos rígidos. En lo que sigue se tratan aspectos propios de los rígidos.

Los discos magnéticos rígidos o duros difieren de los disquetes por su grancapacidad de almacena miento, por la mayor rapidez con que se accede a losdatos, y por la mayor velocidad con que se los transfiere desde o hacia lamemoria. Ello es fruto de su mayor densidad superficial (más bits por pista y máspistas por centímetro radial), de su mayor velocidad de rotación, de unsistema más veloz de posicionamiento del cabezal, y de una controladora másinteligente.

Por ser de material duro, un rígido no presenta las deformaciones de undisquete y permite una mayor precisión en el acceso a cada pista. Al respecto,un servomecanismo permite ubicar y seguir cada pista, lo cual permite una mayorcontabilidad, dada la proximidad entre las pistas contiguas.

El término "duro" ("hard disk" = HD) se refiere a queestá constituido por platos rígidos de aluminio, o de vidrio con implante cerámicoen el presente. Existen discos rígidos fijos como los que están en una cajahermética en el interior del gabinete de una PC, y también los hay removibles,los cuales son transportables. Las unidades de disco, según el tipo que sean,pueden contener uno o más discos. Típicamente en una PC de escritorio son unoo dos platos, de un diámetro de 3 ½ pulgadas.

Por fabricarse los platos bajo normas estrictas, y variar muy poco de tamañocon la temperatura, el material magnético que los recubre permite 3000 tpi o más,a la par que 50.000 o más bytes por pista (o sea 100 ó más sectores porpista). También ha influido en esto la aplicación de magnetizaciónperpendicular a la superficie de la capa magnetizable, en lugar de la polarizaciónde superficie (figura 2.5). Resulta así una elevada capacidad de almacenaje(500 MB - 1 GB o más) en uno o dos platos pequeños, y unidades compactas. Además,por la gran velocidad de giro, y por tener el cabezal movimiento rápido endiscos de pequeño radio, se tiene comparativamente cortos tiempos de acceso. Mássectores por cilindro posibilitan que un archivo entre en un solo cilindro, paraque el cabezal en lo posible no deba cambiar a otro cilindro, resultando más rápidala escritura y posteriores lecturas; a la par que reduce la fragmentación dearchivos en varios cilindros, con la pérdida de tiempo que ello ocasiona.

Las cabezas "magneto-resistivas" (MR) basadas en una resistenciavariable con el campo magnético del disco, no usan bobina, y permiten mayordensidad de grabación.

Los discos rígidos de las XT de la década del ‘80 al presente hanaumentado su capacidad de 10 MB a 2 Gigas o más; y su velocidad detransferencia de 100 KB a 10 MB por seg. Han disminuido su tiempo de acceso, decasi 100 mseg a menos que 10 mseg. Su costo por MB almacenado pasó de U$S 150 acentavos de dólar.

La estructura en cilindros, pistas y sectores, así como la escritura olectura de las mismas es similar a la de los disquetes, y de hecho se hantratado al describir los disquetes. Pero en los discos duros cada cabeza se sitúaa unas pocas millonésimas de milímetro (menos que el grosor de un cabello) porsobre la pista que recorre, sin rozarla. Así se evita el desgaste de lasuperficie del disco debido a la fricción de la cabeza. Cada cabeza flota comoun navío catamarán en un colchón de aire producido por la gran velocidad degiro de los platos. Se reservan pistas de un cierto cilindro para estacionar lascabezas cuando el motor se detiene. Actualmente existen discos con cabezas desemicontacto, o de proximidad, que están en contacto con la superficie de lacara durante cortos tiempos, para sensar mejor variaciones de campos magnéticos.

En los discos, el "tiempo medio entre fallas (MTBF)" es unaestimación estadística de cuánto en promedio durará antes de que falle. Porejemplo, si MTBF = 87.600 horas implica que podría llegar a funcionar 10 añossin parar, libre de fallas que impidan su funcionamiento, aunque la garantía dedevolución por este tipo de fallas, es típicamente de un año; siendo ademásque un disco se puede volver obsoleto en 2 ó 3 años.

El hecho de que un rígido esté contenido en una caja cerrada ysobrepresurizada, evita en gran medida que queden partículas abrasivas desuciedad entre una cabeza y una cara, que reducen su vida útil.

Otra diferencia con las disqueteras, es que los platos de un rígido debengirar sin parar mientras el disco está en uso, aunque no se lean o escribanarchivos. Puesto que las cabezas no tocan las caras, no hay problemas dedesgaste, y tampoco se pierde tiempo hasta que los platos alcancen la velocidadde rotación requerida.

En un disco con varios platos, la forma de numerar los cilindros y caras essimilar a la descripta antes para un disquete. Igualmente como en éste, lascabezas de escritura/lectura se mueven al unísono, y sólo se puede escribir oleer una pista de una cara por vez, seleccionando la cabeza correspondiente aesa cara.'

También existen diferencias entre rígidos y disquetes en relación conciertos campos de las pistas y sectores, aunque en esencia la organización decilindros, pistas y sectores se conserva.

En el presente, los siguientes parámetros sirven para comparar y decidir eltipo de disco a usar:

Capacidad de almacenamiento

Fabricante

Tipo de unidad (IDE, SCSI)

Tiempo promedio de posicionamiento de una pista a otra al azar

Velocidad de transferencia

Revoluciones por minuto (la latencia a 7200 r.p.m. dura la mitad que a 3600r.p.m.)

Tamaño y performance del caché para disco incorporado a la unidad

Costo por MB almacenado

¿Qué significa que un disco está muy fragmentado?

El DOS va llenando un disco con archivos, intentando ocupar sectoressucesivos de un mismo cilindro, aunque "no sabe" si esto ocurrerealmente, o si un archivo está parte en un cilindro y parte en el siguiente,dado que el DOS ignora que un disco tiene cilindros y pistas, como se explicóantes.

Esto trae aparejado más demoras en la lectura y escritura de archivos, lascuales se incrementan si un archivo está distribuido en varios cilindrosdistintos (pues el cabezal debe realizar muchos movimientos de posicionamientopara ir de un cilindro a otro). Asimismo, una vez que un disco fue escrito hastael final, el DOS amplía archivos en sectores que fueron dejados libres porhaberse borrado en forma total o parcial otros archivos.

Resulta así una distribución azarosa de porciones de archivos por distintoscilindros, conocida como "fragmentación" externa. Esta tiene lugar alcabo de cierto tiempo, cuando se guardan, borran, y vuelven a escribir archivos,e inevitablemente cuando un disco está por colmar su capacidad. En definitiva,el DOS fue pensado para aprovechar al máximo la capacidad de un disco, dejandoen segundo lugar la optimización del tiempo de lectura de los archivos.

Si un disco está muy fragmentado, cuando se debe leer un archivo se pierdemucho tiempo, pues el cabezal debe ir de un cilindro a otro donde estángrabados sectores de dicho archivo.

Esto no ocurre si todos los sectores de un archivo están en un mismocilindro. Para lograr esta distribución con todos los archivos de un disco, serecurre a un programa para "desfragmentar", cuando se nota que undisco duro se ha vuelto muy lento.

¿Cómo están en el presente organizados físicamente los sectores en laspistas de los discos rígidos?

La organización de la figura 2.3 con igual número de sectores en cadapista, desperdicia capacidad de almacenamiento, pues las pistas exteriores podríantener más que el doble de sectores que las más internas, de menor radio. Lamayor densidad de bits de éstas (bpi) determina y limita el número de sectoresque tendrán otras pistas más alejadas del centro.

En la mayoría de las unidades de disco actuales (tipo IDE o SCSI) se empleaigual densidad de grabación en todas las pistas (constant density recording =CDR), y "grabación zonal" ("zone recording'), que consiste enformar desde el centro del disco hacia afuera, varias zonas de cilindros, cadauna con más sectores por pista que la mas interna anterior. Así se logra hastaun 50%, más de capacidad que con la otra disposición.

En un disco rígido actual, ¿cómo localiza el cabezal más rápidamente uncilindro?

Hoy día las unidades de disco rígido de más de 80 MB, no usan como lasdisqueteras un motor paso a paso para ubicar el cabezal en cada pista de uncilindro. El cabezal no avanza en línea recta, sino que gira alrededor de uneje, como el brazo de los tocadiscos con púa. La armadura se mueve de formaparecida al de la bobina de un parlante ("voice coil" identifica estesistema de posicionamiento). Sobre la armadura se tiene una bobina, la cual estásometida a un fuerte campo magnético creado por un imán permanente que estáfijo fuera de la armadura. Cuando el sistema de control envía una determinadacorriente por la bobina, ésta también genera un pequeño campo magnético, queal accionar con el campo existente, creado por el imán permanente, hace moverbobina, y por ende la armadura hasta la pista (cilindro) seleccionada. Si lacabeza no se encuentra justo sobre dicha pista, tiene lugar un ajuste fino automáticode su posición, merced a la existencia de información extra de servocontrolescrita (servowriter) antes de cada sector o en una cara de un plato dedicada aesa información, donde no se almacenan archivos. Si estas señales al sersensadas no tienen la amplitud suficiente, la controladora varía la corrientede la bobina hasta que el cabezal esté justo sobre la pista. Esto permite lalocalización exacta de cada pista, con independencia de cualquier variación delas dimensiones de los platos por la temperatura. Resulta así que las cabezashacen un "seguimiento" de las pistas, de donde deviene su denominación"track following system". A tal efecto el sistema realiza en formaautomática periódicas autocalibraciones (cada 5 ó 25 minutos) con los discosgirando, actualizando datos sobre variaciones en la memoria de la controladoraIDE o SCSI.

Cuando la unidad de disco se apaga, el cabezal se estaciona automáticamente(automatic head parking) fuera de las pistas con datos, merced a que un resortelleva la armadura a una posición fija, que el campo del imán permanente ayudaa mantener. Al encender el equipo, la fuerza que se origina al circularcorriente por la bobina de la armadura (para posicionar el cabezal) estira dichoresorte y mueve la misma.

¿Qué funciones realiza una unidad de disco inteligente ATA-IDE o FAST ATA?

Unidades de discos rígidos anteriores, adecuadas al estándar ST506, requeríanuna interfaz - controladora cuya circuitería estaba en una plaqueta insertableen un zócalo ("slot"), con funciones análogas a las descriptas altratar la interfaz - controladora de disquetera. Los discos con unos 30 MB decapacidad podían compartir una plaqueta con las unidades de disquetes; perocapacidades mayores requerían una plaqueta dedicada, que ocupaba un zócalo más.

Por las razones que se expondrán, fue necesario que la interfaz -controladora esté localizada junto a la unidad de disco rígido, integrada conla electrónica de este periférico, de donde provienen las siglas IDE de"integrated drive electronics". Las siglas ATA - AT Attachment son sinónimasde IDE. Dadas las actuales capacidades de los discos rígidos, y las velocidadesde acceso y de transferencia de una unidad de disco rígido (drive), se requiereque la electrónica ligada a ella sea "inteligente", conteniendo unmicrocontrolador, con un programa en su ROM, y una RAM veloz para buffer delperiférico.

El microcontrolador maneja los sistemas con servowriter citadosanteriormente, corrige sobre la marcha errores de lectura de un sector, manejaun caché de disco, simula hacia el exterior un disco compatible con el sistemaoperativo y BIOS existentes, y realiza rápidamente otras tareas complejas.También incluye la mayoría de las funciones de la interfaz controladoradescriptas anteriormente para la unidad de disquetes. La proximidad físicaentre la interfaz y las cabezas evita retardos e interferencias (ruidos eléctricos)en la lectura o escritura, que se produciría si se quiere transmitir a granvelocidad información entre la electrónica de la unidad de disco y unainterfaz más alejada, como la existente para una unidad ST506.

Una unidad IDE es una buena solución de compromiso entre velocidad y costopara sistemas monotarea corrientes. No requiere de una plaqueta interfazespecial en la "mother" como la SCSI. Acorde con lo anterior, laelectrónica de una unidad "inteligente" de disco IDE incorporafunciones tratadas en la interfaz - controladora de disquetera, en particular enlo concerniente a la existencia de registros direccionables ("ports")para enviarle un block de comandos y para recabar el estado de la unidad'mediante la ejecución de subrutinas del BIOS. El microcontrolador de la unidadde disco detecta y lleva a cabo estos comandos (del tipo posicionar las cabezasen un cilindro, leer o escribir un sector, etc.) mediante la ejecución deinstrucciones contenidas en su ROM.

Como se anticipó, debido a las limitaciones en la velocidad de los buses, afin de lograr una mayor velocidad de transferencia de datos entre memoriaprincipal y el port de datos o viceversa, ésta no se hace por ADM, sino porAIM, a través del registro AX, opción conocida como Programmed Input/Output(PIO). Para tal fin, se deben ejecutar instrucciones de subrutinas del BIOS.

En relación con el port de datos, en la electrónica de la unidad existe un"sector buffer", o sea un buffer con capacidad para un sector deldisco, para dar tiempo a la corrección de datos leídos, que realiza elmicrocontrolador, usando el área ECC del sector. Sólo si los datos soncorrectos, se realiza la transferencia hacia memoria, para lo cual la circuiteríaque cumple funciones de interfaz controladora activa una línea IRQ, para queuna subrutina -mediante AIM sucesivos de 2 bytes (hoy pueden ser 4 bytes)- paselos 512 bytes de datos.

Según se planteó, luego de acceder al disco para leer un sector solicitado,y sin que se mueva el cabezal, se van leyendo los siguientes sectores de lapista o cilindro (pues es probable que luego se solicita su lectura), los cualespasan al cache de disco, constituido por una memoria DRAM manejada por elmicrocontrolador. Si se ordena escribir un sector, por sucesivos AIM llegandesde memoria al "sector buffer" 512 bytes para ser escritos, a travésdel port de datos citado. En caso que se envíen datos para ser escritos ensectores sucesivos, los mismos pueden guardarse transitoriamente en el cachécitado.

Una unidad IDE realiza funciones de interfaz, siendo conectada a las líneasde datos, direcciones e IRQ del bus, mediante un cable plano terminado en unconector con agujeros para 40 terminales, para conectarse a igual número de"agujas" ("pines") vinculadas a chips de adaptación al bus("host adapter"). Dichas "agujas" pueden estar en laplaqueta "multifunción" que también contiene la controladora dedisquetera, citada al tratar ésta, o en la "mother", según sea elmodelo de esta última.

El bus ISA, tratado en la Unidad 1, puede enviar como máximo menos de 8Mbytes/seg. en grupos de 2 bytes, lo cual no es apto para las unidades IDEactuales, pues limita la velocidad de transferencia. Hoy día puedentransferirse grupos de 4 bytes.

Esta velocidad puede aumentarse si se conecta un drive IDE preparado para unbus como el PCI, a la "mother" directamente, o usando la plaqueta"multifunción" para dicho bus. La electrónica IDE se presenta antela ROM BIOS como una unidad ST-506 normalizada, y permite operar más de undisco rígido.

Mas en detalle, a la electrónica IDE le llegan comandos, que ordenan leer oescribir un sector, del cual se indican sus números de CHS. Merced a la ejecuciónde subrutinas del BIOS estos comandos que estaban en memoria principal, pasan alregistro AX de la UCP, y de éste a los registros "ports de comandos"de la interfaz IDE, a través del bus de datos que llega a ésta.

La electrónica IDE, después de recibir estos comandos realiza las siguienteacciones:

  • Traduce dichos comandos en señales para que el cabezal se posicione en el cilindro elegido; y que luego la pista correspondiente a la cabeza seleccionada sea leída por ésta hasta encontrar el sector buscado.
  • La cabeza lee el número identificatorio de cada sector que encuentra en la pista que va leyendo, el cual es transmitido a la electrónica IDE, para determinar si es o no el comienzo del sector buscado, a fin de escribir o leer -según sea la orden- los datos en la zona correspondiente del sector buscado.
  • Si es una orden de lectura, todos los bits del sector son leídos en serie por la cabeza. A medida que son leídos se realiza la verificación ECC (semejante a la CRC) y pasan al sector buffer de la electrónica, para ser corregidos de ser necesario.
  • En caso de que dicha lectura sea correcta, la sección interfaz de la electrónica activa su línea IRQ del bus, para que la UCP interrumpa el programa en ejecución, y ejecute una subrutina del BIOS para hacer AIM, de modo de ir sacando del sector buffer los datos.

La ejecución de esta subrutina permite que por sucesivos AIM, los datos delsector buffer se transfieran (de a 2 bytes) a la zona buffer de memoriaprincipal a través del bus, direccionando el port de datos.

  • De manera inversa, luego de una orden de escritura, los bytes a escribir en el sector van llegando (de a dos) por el bus (desde la memoria) al port de datos, y de éste al sector buffer, luego de lo cual se activa la línea IRQ. Luego los bits pasan en serie hacia la cabeza, para que los escriba en el sector.
  • A medida que escribe o lee los bits de un sector, realiza el cálculo del ECC, cuyo valor graba a continuación de la zona de datos en una escritura.
  • Realiza en una lectura o escritura, el manejo y control de errores, codificando en un registro port el tipo de error ocurrido.

En definitiva, subrutinas del BIOS al enviar comandos a los ports de lainterfaz (IDE, SCSI u otra) dan origen a lecturas y escrituras en el disco,siendo que los tiempos de las señales involucradas están determinados por loscircuitos de la interfaz Estos tiempos son más cortos en los últimos modelos.

El tiempo denominado "I/O read and write cycle time", esdeterminante de la velocidad de transferencia, siendo el mínimo lapso que puedemediar entre dos escrituras o lecturas sucesivas del registro port de datos dela interfaz ATA (IDE) de una unidad de disco rígido; registro que tiene un tamañode 16 bits = 2 bytes.

Por ejemplo, de los 5 modos PIO (Programmed Input Output), para hacer AIM, enel PIO modo 0 que es el más lento, dicho tiempo de ciclo es de 600 nanoseg.Conocido este tiempo, puede deducirse que la máxima velocidad de transferenciapara este modo es de 3,3 MB/seg., como se indica a continuación.

Suponiendo que teóricamente en forma ininterrumpida se leen o escriben 2bytes del port de datos cada 600 nseg = 0,0000006 seg., en un segundo podríanhacerse 1/0,0000006 transferencias de 2 bytes por AIM. 0 sea, que podríantransferirse 2/0,0000006 bytes/seg.  3.333.333,33 bytes/seg. 3,3 MB/seg., dado que 1 MB = 1.048.576 bytes. Lo anterior equivale a decir queen un segundo se transferirían: 3,3 x 2048 sectores = 6758 sectores, siendo que2048 sectores de 512 bytes = 0,5 KB conforman 1 MB. En el presente existenunidades IDE estándar ATA-2, con PIO modo 4, tiempo de ciclo de 120 nseg, locual implica una velocidad de transferencia máxima teórica de 16,5 MB/seg. (5veces mayor que el modo 0).

Cabe mencionar que esta velocidad de transferencia máxima para PIO es lamisma que para ADM modo 3, dado que depende del tiempo de ciclo con que opera launidad IDE. Si en lectura o escritura deben mediar 120 nseg entre dosdireccionamientos al port de datos de 16 bits, este tiempo de ciclo deberespetarse, ya sea que los direccionamientos se hagan para efectuartransferencias por AIM (PIO) o ADM (DMA).

Que la transferencia entre memoria y dicho port (o viceversa) convengahacerla por AIM o ADM, dependerá del sistema operativo en uso, y si se trabajao no en "multitasking".

Las unidades con electrónica que sigue el estándar E-IDE ó Fast ATA (1 ó2) permiten además comandos para escritura o lectura múltiple, los que danlugar al "Block Mode".

Enviando a los ports correspondientes uno de estos comandos y la cantidad desectores a transferir (de 2 a 128) se evita que la electrónica active la líneade interrupción IRQ, con cada sector que debe ser pasado del sector buffer amemoria o en sentido inverso. Con esto se evitan las pérdidas de tiempoinvolucradas en cada interrupción (guardar registros de la UCP en la pila,llamar y ejecutar una subrutina, y volver a restaurar dichos registros en laUCP). Así, hasta 128 sectores pueden ser transferidos con un solo comando, conlo cual es factible ganar un máximo de 30% de tiempo.

Es factible conectar más de una unidad IDE a un bus de una PC (sean dosdiscos rígidos, un rígido y una lectora de CD, etc.), debiendo actuar el másrápido de ellos como "master", y el otro como "slave". Estose define conectando los "jumpers" (puentes de contacto) como indicael manual de instalación.

Direccionando y escribiendo el valor (1 ó 0) de un bit del registrodrive/head, se selecciona si un comando es para el "master" o el"slave".

Los adaptadores E IDE (Enhanced IDE, o sea IDE mejorado), permiten conectarcuatro unidades de disco (fijas o removibles), amen de tener mayor velocidad detransferencia.

¿Qué son los números "lógicos" de cilindro, cabeza, sector y elLBA?

No hace mucho, el disco más grande que podía manejar una PC con interfazIDE era de 500 MB. Correspondía a un disco de 1024 cilindros, 16 cabezas(heads) y 63 sectores de 512B = 0,5 KB, con lo cual la capacidad era exactamentede 1024 x 16 x 63 x 0,5 = 504 MB = 528 millones de bytes.

Este límite se debe en principio, a que por un lado, cuando la subrutina delBIOS debe enviar al drive IDE los números de cilindro, cabeza (head) y sector,abreviados en inglés CHS, para los mismos tiene establecidos 10, 8 y 6 bits,respectivamente, número de bits que también están reservados en la Tabla deParticiones. Por lo tanto, para el BIOS y la Tabla de Particiones, los númerosmáximos que se pueden formar son:

210 = 1024 cilindros; 28 = 256 cabezas; 26 =64 sectores, que son 63, pues el sector 0 no se usa.

A su vez, un drive IDE o EIDE para CHS está limitado a 16, 4 y 6 bitsrespectivamente. Resulta así, que los números máximos que puede manejar son:

216 = 65536 cilindros; 24= 16 cabezas; 26 =64 sectores, que van hasta el número 63

Compatibilizando ambas limitaciones, resultan 1024 cilindros, 16 cabezas y 63sectores, que hacen el límite de los 504 MB calculados; aunque El BIOS porseparado permitiría 1024 x 256 x 63 x 0,5 = 8 GB, mientras que por su parte,una interfaz IDE permitiría una capacidad de hasta 65536 x 16 x 63 x 0,5 = 128GB.

En 1994 las normas IDE de 1984 pasaron a ser las E-IDE. A fin de maximizar lacompatibilización entre BIOS e IDE para poder operar con discos de mayorcapacidad que 504 MB, se crearon algunos artificios matemáticos que pueden serllevados a cabo por la UCP ejecutando subrutinas de un BIOS actualizado, o porel microprocesador de la unidad IDE ejecutando subrutinas de su firmware.

Para plantear esto, se denomina CHS lógico (cuyas siglas son L-CHS) a los númerosde CHS que se envían a una unidad de disco IDE (o SCSI), al ejecutarse unasubrutina del BIOS. Este L-CHL al ser recibido por la unidad IDE debe serconvertido por ésta en un CHS físico (F-CHS o P-CHS en inglés), que son los númerosde CHS a partir de los cuales la unidad IDE accede al sector seleccionado.

En discos con capacidad menor o igual que 504 MB, coincidirán los númerosde L-CHS y de F-CHS. Esto es los números de CHS que surgen del BIOS son losmismos que usa la unidad IDE para ubicar un sector.

Una forma de compatibilizar discos de más de 504 MB es la siguiente. Sea undisco de 1 GB que físicamente presenta 2 platos (4 cabezas), y cuyas pistastienen un número distinto de sectores, que aumenta desde el centro hacia elborde, superando los 63, como se trató más atrás. Este disco para la unidadIDE se caracterizaría físicamente como equivalente a un disco de 4096cilindros, 4 cabezas, y 63 sectores de 0,5 KB por pista, dado que 8192 x 4 x 63x 0,5 = 1 GB. La geometría del disco real resulta así invisible al exterior.Si se divide 8192 por N=8 resulta 1024, y si se multiplica 4 por N=8 resulta 32.De este modo, un disco que tuviera 1024 cilindros, 16 cabezas y 63 sectores porpista también tendría 1024 x 32 x 63 x 0,5 = 1 GB, pero los valores 1024 y 32son compatibles para subrutinas del BIOS, según se describió.

La unidad IDE se encarga de trasladar cada número de sector, cabeza y sectordel disco lógico que suponen las subrutinas del BIOS, en otro número desector, cabeza y sector para el disco físico de 8192 x 4 x 63 x 0,5 También esfactible que dicha traslación sea llevada a cabo por dichas subrutinas del BIOSactualizado. Esto se conoce como ECHS (Extended CHS translation) o"large". Existen varias formas de realizar esto.

No debe confundirse los números lógicos de cilindro, pista y sector -quesimula el drive de un disco para un sistema operativo (y para la ROM BIOS)- conel formateo lógico, destinado a reservar sectores que serán usados por dichosistema, ni con la estructura lógica con que el DOS "ve" a un disco(antes tratada).

El LBA es otro mecanismo para operar discos con más de 504 MB. Las unidadesde disco SCSI y las IDE permiten que se identifique los sectores mediante númerosconsecutivos, comenzando desde 0 (donde está la tabla de particiones), siendoque físicamente se tiene números de cilindro, cabeza y sector. Esto es, esassubrutinas en lugar de enviar números de cilindro, cabeza y sector para accedera un sector, pueden enviar un número que lo identifica denominado LBA (LogicBlock Address o sea dirección lógica del bloque). Una unidad IDE o EIDE con laopción de operar con CHS o LBA, requiere asignar LBA 0 al cilindro 0, cabeza 0,sector 1. En un disco de 504 MB el LBA del último sector sería 1.065. 456. Latécnica LBA permite acceder a unos 228 sectores (de 0,5 KB), o sea137 GB en un IDE. El uso de LBA puede implementarse en un BIOS actualizado o enuna unidad IDE, y no siempre significa una mejor performance de un disco. Muchossistemas operativos pueden operar directamente con LBA, pero el DOS y otrossistemas deben usar la geometría CHS.

¿En qué consisten los métodos de grabación MFM y RLL?

Según se expuso antes, una cabeza (bobina) mientras graba magnetiza en lapista grupos de pequeñas partículas microscópicas de óxido de hierro (no unasola), dando lugar a pequeños imanes que originan campos magnéticos en lasuperficie del disco, cuya polarización (S-N o N-S) depende del sentido de lacorriente de la bobina.

Cuando la misma cabeza debe leer, sensa dichos campos, detectando campos magnéticosexistentes debidos a imanes enfrentados (norte contra norte, sur contra sur).Vale decir, no detecta si existe o no campo magnético, sino inversiones en elflujo (campo) magnético, cuando se enfrentan dos polos iguales. En una lectura,al pasar la cabeza por cada una de estas inversiones, se genera en la bobina unacorriente eléctrica que da lugar a una señal constituida por un breve pulso eléctrico.Los pulsos así generados, al ser decodificados por la electrónicacorrespondiente, permiten reconstruir la señal que excitó la bobina de lacabeza durante la escritura de la pista, y así decodificar los ceros y unos enel sector leído.

El número máximo de inversiones sucesivas de flujo magnético por centímetroo pulgada cuadrada debe permitir escrituras o lecturas seguras. Está limitadopor las características del material magnético, por el ancho del entrehierro,y la sensibilidad de la cabeza.

Para un número máximo dado de tales inversiones, de lo que se trata, enprincipio, es codificar la mayor cantidad de unos y ceros por centímetro depista, habiéndose desarrollado para tal fin varios métodos, que implicaronsucesivas mejoras en la densidad de almacenamiento. En todos ellos -como seplanteó- en una escritura, cada cambio de nivel de la señal eléctrica que seaplica a una cabeza, produce una inversión en el flujo magnético de lasuperficie de la pista que está siendo escrita. Por lo tanto, se buscacodificar la mayor cantidad de unos y ceros con el menor número de cambios denivel en dicha señal.

Los tres métodos de codificación que se discutirán tienen en común:

  • Los unos y ceros a grabar están separados igual intervalo de tiempo entre sí; y
  • Cada bit de valor uno a escribir le corresponde siempre en la pista una inversión del campo magnético; mientras que en correspondencia con cada cero a escribir, no existe ninguna inversión de campo. Pero esta convención sin más no permite en la lectura detectar cuántos ceros sucesivos han sido grabados.

Una codificación emplea inversiones de flujo extras para separar bits, yotra las usa sólo para separar ceros. Estas inversiones usadas para demarcarbits -que en correspondencia requieren cambios de nivel en las señales eléctricasque se aplican a una cabeza- se denominan "clocks", en el sentido quesirven para autosincronismo, a fin de poder determinar tiempos de duración debits.

En la grabación de disquetes se usa principalmente el método de codificaciónconocido como MFM (Modulación de Frecuencia Modificada). En los rígidos la técnicaanterior se ha reemplazado por otra conocida como RLL ("Run LenghtLimited", traducible como "longitud limitada de ceros corridos" osea sucesivos), que permite hasta un 50% más de densidad de grabación. Ambascodificaciones son mejoras sucesivas del denominado método de grabación FM("Frecuencia Modulada").

En la grabación FM se emplea siempre una inversión de flujo antes de cadabit a escribir, sea uno o cero; y además se debe emplear otra inversión porcada bit de valor uno a escribir, inversión que se da a mitad de camino entrela inversión que indica su comienzo y la del comienzo del bit siguiente. 0 sea,que para escribir un uno se requiere dos cambios de nivel en la señal querecibe la cabeza: un cambio para indicar que empieza un bit, y otro para señalarque se trata de un uno.
A diferencia, la escritura de un cero implica sólo un cambio de nivel, paraindicar el comienzo de dicho bit, siendo que la ausencia de otro cambioinmediatamente después identifica que se trata de un cero.
La denominación FM se debe a que en la codificación de unos sucesivos, resultauna frecuencia de pulsos mayor que la existente para ceros sucesivos, o sea queexisten dos frecuencias distintas para unos y ceros.

Dado que en la codificación FM, para grabar un uno se necesita dosinversiones de campo magnético en la pista, fue reemplazada por la MFM, quepen-nite codificar un wio con una sola inversión de campo, siendo que sólo usainversión para indicación de comienzo de bit, cuando un cero está precedidopor otro cero.

Esta convención permite codificar, como se ejemplifica, la misma secuenciade unos y ceros como la ejemplificada (11111010000) con la mitad de inversionesde flujo que con FM. Por lo tanto en MFM se puede duplicar el número de bitspor pulgada de pista, para una cantidad máxima de inversiones posibles porpulgada (que depende del material magnético usado).

Para los discos rígidos de gran capacidad fue necesario aumentar la densidadde grabación, para lo cual se creó la codificación RLL 2,7 que permite con unmenor número de inversiones de flujo codificar una mayor cantidad de bits(hasta 50% más que con MFM). A tal fin, una sucesión de bits a escribir sedescompone, a partir del primero, en sucesivos grupos de bits.

Esta recodificación el número de unos a grabar, y por ende, inversiones deflujo, siendo que en MFM también se necesitan inversiones cuando hay cerosconsecutivos (en RLL sólo se usan para los unos). En nuestro ejemplo, los datosa escribir 11111010000 se descomponen en los grupos 11 11 10 10 000 codificadoscomo 100010000100010000010O. En RLL sólo se produce una inversión de flujo sihay un uno, sin emplear inversiones de comienzo de bit para los ceros en ningunacircunstancia.

La lectura de una pista exige una electrónica sofisticada, como la IDE oSCSI, para determinar correctamente, en función del tiempo transcurrido, cuántosceros existen entre la detección de dos "unos".

La RLL requiere el doble de los bits originales a escribir, el número deinversiones de flujo es menor que en MFM, resultando en comparación unaganancia en la densidad de bits almacenados, que estadísticamente puede llegaral 50%.

Las siglas 2,7 de la codificación RLL 2,7 resultan de la tabla anterior.Después de un uno puede haber dos ceros como mínimo, y tres ceros como máximo.Antes de un uno como máximo pueden darse cuatro ceros. Por consiguiente, entredos unos, como mínimo pueden haber dos ceros, y como máximo siete ceros. Ochoo más ceros seguidos, se descomponen en grupos de tres ceros, cada unocodificable como 000100. Existen también las codificaciones RLL 1,7 y RLL 3,9también conocidas como ARLL (Advanced RLL), que permiten hasta un 90% deganancia de densidad en relación con MFM.

Discos de cabezas fijas

Son discos que tienen una cabeza individual de lectura/escritura para cadapista, con ello se consigue un tiempo de acceso relativamente bajo, ya que estetiempo viene fijado únicamente por la velocidad de giro del disco. Existenunidades con un sólo plato o con varios platos

Paquetes de discos

Son unidades compuestas por varios platos que giran solidariamente alrededorde un eje común. Las cabezas le lectura/escritura son móviles, existiendo unapor superficie. Estas se desplazan simultáneamente a gran velocidad radialmentebuscando la pista en que se encuentra el sector que se debe escribir o leer.Todas las cabezas se mueven al unísono, y cada cabeza lee/graba en el sectorcorrespondiente a su superficie, trasfiriéndose la información en paralelo.

En un instante dado, por tanto, se leen/graban las mismas pistas de lasdistintas superficies. Cada grupo de estas pistas se denomina cilindro depistas, existiendo tantos cilindros como pistas.

Usualmente las superficies externas no se utilizan para grabar, así unaunidad con 6 platos puede utilizar sólo 10 superficies. Existen unidades depaquetes de discos en que éstos son intercambiables.

Discos-cartuchos

Consiste en único plato con dos superficies de grabación. Usualmente estasunidades son duales, es decir, contienen dos subsistemas, uno de ellos con unplato fijo (donde se graba, por ejemplo, el Sistema Operativo del ordenador) yel otro con un plato intercambiable.

Para desmontar el disco intercambiable es necesario esperar a que las cabezasse retraigan y el disco se pare.

Disco duro

Disco duro, en los ordenadores o computadoras, unidad de almacenamientopermanente de gran capacidad. Está formado por varios discos apilados —dos omás—, normalmente de aluminio o vidrio, recubiertos de un material ferromagnético.Como en los disquetes, una cabeza de lectura/escritura permite grabar lainformación, modificando las propiedades magnéticas del material de lasuperficie, y leerla posteriormente (La tecnología magnética, consiste en laaplicación de campos magnéticos a ciertos materiales cuyas partículasreaccionan a esa influencia, generalmente orientándose en unas determinadasposiciones que conservan tras dejar de aplicarse el campo magnético. Esasposiciones representan los datos, bien sean una canción, bien los bits queforman una imagen o un documento importante.); esta operación se puede hacer ungran número de veces.

La mayor parte de los discos duros son fijos, es decir, están alojados en elordenador de forma permanente. Existen también discos duros removibles, comolos discos Jaz de Iomega, que se utilizan generalmente para hacer backup—copias de seguridad de los discos duros— o para transferir grandescantidades de información de un ordenador a otro.

El primer disco duro se instaló en un ordenador personal en 1979; era unSeagate con una capacidad de almacenamiento de 5 MB. Hoy día, la capacidadde almacenamiento de un disco duro puede superar los 50 MB. A la vez queaumentaba la capacidad de almacenamiento, los discos duros reducían su tamaño;así se pasó de las 12 pulgadas de diámetro de los primeros, a las 3,5pulgadas de los discos duros de los ordenadores portátiles o las 2,5 pulgadasde los discos de los notebooks (ordenadores de mano).

Modernamente, sólo se usan en el mundo del PC dos tipos de disco duro: elIDE y el SCSI (leído "escasi"). La diferencia entre estos Discosduros radica en la manera de conectarlos a la MainBoard.

IDE

Los discos IDE son los más habituales; ofrecen un rendimiento razonablementeelevado a un precio económico y son más o menos fáciles de instalar. Sinembargo, se ven limitados a un número máximo de 4 dispositivos (y esto con lascontroladoras EIDE, las IDE originales sólo pueden manejar 2).

Su conexión se realiza mediante un cable plano con conectores con 40 pinescolocados en dos hileras (aparte del cable de alimentación, que es común paratodos los tipos de disco duro). Así pues, para identificar correctamente undisco IDE basta con observar la presencia de este conector, aunque para estarseguros al 100% deberemos buscar unos microinterruptores ("jumpers")que, en número de 2 a 4, permiten elegir el orden de los dispositivos (esdecir, si se comportan como "Maestro" o como "Esclavo").

SCSI

Esta tecnología es mucho menos utilizada, pero no por ser mala, sino por serrelativamente cara. Estos discos suelen ser más rápidos a la hora detransmitir datos, a la vez que usan menos al procesador para hacerlo, lo que setraduce en un aumento de prestaciones. Es típica y casi exclusiva deordenadores caros, servidores de red y muchos Apple Macintosh.

Los conectores SCSI son múltiples, como lo son las variantes de la norma:SCSI-1, SCSI-2, Wide SCSI, Ultra SCSI... Pueden ser planos de 50 contactos en 2hileras, o de 68 contactos, o no planos con conector de 36 contactos, conmini-conector de 50 contactos...

Una pista para identificarlos puede ser que, en una cadena de dispositivosSCSI (hasta 7 ó 15 dispositivos que van intercalados a lo largo de un cable ocables, como las bombillas de un árbol de Navidad), cada aparato tiene un númeroque lo identifica, que en general se puede seleccionar. Para ello habrá unahilera de jumpers, o bien una rueda giratoria, que es lo que deberemos buscar.

MFM, ESDI

Muy similares, especialmente por el hecho de que están descatalogados. Suvelocidad resulta insufrible, más parecida a la de un disquete que a la de undisco duro moderno. Se trata de cacharros pesados, de formato casi siempre 5,25pulgadas, con capacidades de 10, 20, 40 o hasta 80 megas máximo.

4. Diskettes

Introducción

Los disquetes son pequeños discos cuyos platos son flexibles, ya que estánconstituidos por un material de plástico y son intercambiables.

Hasta hace poco tiempo los disquetes más utilizados eran los de 133 mm,también denominados minidisquetes y actualmente los más empleados son los de90 mm, también denominados microdisquetes.

La superficie se encuentra protegida por una funda recubierta internamente deun material que facilita el deslizamiento rotacional del plato. En la funda hayuna abertura radial que abarca a todas las pistas; a través de esta ventana lascabezas de la unidad de disquetes acceden a la información.

También en el sobre y en el plato hay otro orificio que sirve para que launidad por medios ópticos tenga una referencia de alineamiento para localizarpistas y sectores.

El centro está abierto con objeto de que el disquete ajuste en el eje derotación de la unidad de lectura/grabación. En la parte superior del lateralderecho hay una muesca cuadrada, ésta indica que el disquete está preparadopara poder grabar en él información, por no estar protegido contra escrituras.Las cabezas actúan en contacto con la superficie del disquete.

La grabación, dependiendo del tipo de unidad, puede efectuarse en una únicasuperficie, es decir, en una sola de las caras, o en doble cara.

También la grabación se puede efectuar en densidad normal (o simpledensidad) o doble densidad.

Los disquetes constituyen un elemento excelente para actuar como memoriamasiva auxiliar de microordenador personales. Esto se debe a su relativo bajoprecio, a ser un dispositivo de acceso directo y a su gran velocidad.

Disquete o Disco flexible, en ordenadores o computadoras, un elemento planode molar recubierto con óxido de hierro que contiene partículas minúsculascapaces de mantener un campo magnético, y encapsulado en una carcasa o fundaprotectora de plástico. La información se almacena en el disquete mediante lacabeza de lectura y escritura de la unidad de disco, que altera la orientaciónmagnética de las partículas. La orientación en una dirección representa elvalor binario 1, y la orientación en otra el valor binario 0.

Dependiendo de su capacidad, un disco de este tipo puede contener desdealgunos cientos de miles de bytes de información hasta un millón. Un disco de3½ pulgadas encerrado en plástico rígido se denomina normalmente disquetepero puede llamarse también disco flexible.

Manejo y Cuidado de los Disquetes

Se debe tener cuidado con los disquetes porque los pequeños rasguños, polvoo partículas pueden hacer inusuales la información.

  • No tocar la superficie gravable.
  • Mantener alejado el disquete de campos de fuentes magnéticas, como por ejemplo calculadoras, teléfonos, etc.

Estructura del Disco Flexible

El soporte magnético de un disco flexible está constituido por materialmagnético depositado sobre un soporte circular de plástico llamado"Mylar", el cual es flexible y de alta calidad. El material magnéticopuede cubrir una o las dos caras del soporte.

Organización de un Disquete

Se puede establecer cierto paralelismo entre el disquete y el disco de música,este ultimo almacena la música grabada en el surco espiral de la superficie deplástico; el disco flexible almacena los datos en forma .de señales magnéticasen la superficie.

¿Cómo están construidos, protegidos, y se accede a los discos flexibles?

Un disco flexible o "disquete" o "floppy", como quierallamarse, consiste en un disco de material plástico tipo mylard, cubierto conuna capa de material magnetizable en ambas caras. Está contenido en un sobreque sirve para protegerlo del polvo, rayaduras, huellas digitales y golpes.

Los disquetes son removibles de la disquetera (designadas A ó B) en la queestán insertados.

Cuando un disquete se introduce en una disquetera, puede ser accedido encualquiera de las dos- caras por la correspondiente cabeza, pero una sola caraserá leída o escrita por vez. Mientras no se dé una orden de escritura olectura, el disquete no gira, y las cabezas no tocan sus caras. Si tal ordenocurre, luego de una espera de casi medio segundo, para que tome velocidad, eldisco gira (a razón de 300 r.p.m. en el interior del "sobre"protector, con la consiguiente elevación de temperatura). Sólo gira mientraslee o escribe, rozando entonces cada cabeza la pista accedida. Esto, sumado alas partículas de polvo siempre presentes, hace que la vida útil de un discoflexible común sea corta en comparación con la de un disco rígido.' Laflexibilidad de un disquete ayuda a que no sea afectado cuando las cabezas tocansus caras. Se estima que la información almacenada en un disquete puedemantenerse con seguridad en el mismo durante 3 ó 4 años, siendo convenientere-escribirla una vez por año, pues la magnetización de las pistas se vadebilitando con el tiempo.

Un disquete no debe exponerse al calor, campos magnéticos (detransformadores, fotocopiadoras, teléfono, monitor), ni ser doblado. Lasetiquetas deben escribirse antes de ser adheridas.

Los disquetes de 5 ¼ pulgadas conocidos como "floppys" estáncontenidos en un sobre cuyo interior está recubierto por una capa de teflónpara disminuir los efectos del rozamiento.

El sobre presenta aberturas para distintos fines. Las aberturas de lectura/escritura permiten que, dentro de la disquetera, la cabeza correspondiente acada cara pueda acceder a cualquier pista de la misma. El agujero central servirápara que en la disquetera un eje ("spindle") lo tome y haga girar. Sise cubre con cinta adhesiva la muesca de protección contra escritura, no podrángrabarse nuevos datos en los archivos almacenados por accidente o error. Enestas condiciones el disquete sólo puede ser leído.

Al girar un disquete, cada vez que coincide un agujero existente en el mismocon otro agujero "índice" del sobre, es indicación de comienzo decualquier pista que se quiera escribir o leer.

Existen distintos tipos de discos de 5 ¼" de distinta capacidad, antesdescriptos.

El disquete de 3 ½ pulgadas, está dentro de un sobre de plástico rígidoque lo protege mejor del polvo, humo, etc. Este en su parte superior tiene unobturador de protección con resorte, que dentro de la disquetera de 3 ½"se abre, para que las dos cabezas accedan al disco flexible.

Estas mejoras hacen que los disquetes de 3 ½" duren más que los de 5¼". La protección contra escritura indebida se realiza con otro obturadorde dos posiciones, deslizable por el usuario según indican dos flechas quevienen dibujadas en el plástico. Si el pequeño agujero cuadrado está abierto,el disquete está protegido; si se lo ve cerrado, el disquete podrá escribirse.En ambos casos siempre podrá leerse.

¿Cómo es una pista y un sector de disquete?
La unidad funcional de copia o lectura son los sectores. Así cada vez que secopia de un disco a otro una determinada información, esta se copiara sector asector. Entre sector y sector existen unas separaciones llamadas GAPS quefacilitan el movimiento de la cabeza de lectura escritura. El campo de datos esde 512 bytes, y es de donde se lee o escribe datos o información.

¿Cómo se localiza un sector de disco/disquete y por que se dice que esdireccionable?
Durante una operación de entrada/salida, el controlador de la unidad de disco ode la disquetera debe recibir tres números: el del cilindro que contiene lapista donde esta ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa pista, y elnumero de sector dentro de la pista. Dichos números en ingles conforman un CHS.

En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura para cada cara de undisco. El controlador ordenara activar para escritura/lectura solo la cabeza dela cara indicada, y dará la orden de posicionarla sobre el cilindroseleccionado. Al comienzo de cada sector de un disco están escritos dichos tresnúmeros de CHS, formando un numero compuesto, que es su "dirección",necesario para localizarlo, direccionarlo o como quiera decirse. Por esto sedice que un disco/disquete es de acceso direccionable.

¿ Que son los tiempos de posicionamiento, latencia y acceso en un disco odisquete?
Para acceder a un sector que esta en una cara de un disco, primero el cabezaldebe trasladarse hasta el cilindro que contiene la pista donde se encuentradicho sector, y luego debe esperarse que al girar el disco ese sector quededebajo de la cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos tiempos:
1.El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se sitúa en pocosmilisegundos directamente sobre el cilindro seleccionado, o sea sobre la pistadel cilindro correspondiente a esa cara.
2.Una vez que la cabeza se posiciono sobre dicha pista, los sectores de estadesfilaran debajo de esa cabeza. Cada uno es leído hasta encontrar aquel cuyonumero coincida con el enviado a la controladora, en cuyo caso su campo de datosserá escrito o leído. Este se denomina tiempo de latencia.

Como funciona una unidad de disco de 3’5 pulgadas

  1. Cuando inserta un disco de 3’5 pulgadas en la unidad, este presiona contra un sistema de palancas. Una palanca abre la protección metálica para exponer la galleta, el disco cubierto a cada lado por un material magnético que permite registrar información.
  2. Otro movimiento de palancas y engranajes mueven dos cabezas de lectura / escritura hasta que casi tocan el disco por ambos lados. Las cabezas, que son electroimanes minúsculos utilizan impulsos magnéticos para cambiar la orientación de las partículas metálicas incorporadas en el revestimiento del disco.
  3. La tarjeta de circuito impreso de la unidad de disco recibe señales de la placa controladora incluyendo instrucciones e información para escribir en el disco. La tarjeta de circuito impreso traduce las intrusiones en señales que controlan el movimiento del disco y de las cabezas de lectura y escritura
  4. Si las señales incluyen instrucciones para escribir la información en el disco, la tarjeta de circuito impreso chequea primero para que no es visible ninguna luz a través de una pequeña ventana de protección en una esquina del alojamiento del disco. Si la ventana esta abierta y el rayo de un diodo emisor de luz puede ser detectado por un fotodiodo, la unidad sabe que el disco esta protegido contra escritura y rehúsa registrar nueva información.
  5. Un motor localizado debajo del disco gira un eje que ajusta una muesca en el conector del disco, causando el giro de este
  6. Un motor mueve un segundo eje que tiene un corte longitudinal en forma de espiral. Un brazo añadido a las cabezas de lectura / escritura queda dentro queda dentro del eje longitudinal en espiral. Cuando el eje vuelve, el brazo se muevo hacia atrás y hacia delante, según la ubicación de las cabezas de lectura / escritura sobre el disco.
  7. Cuando las cabezas están en la posición correcta, los mismos impulsos eléctricos crean un campo magnético en una de las cabezas para escribir la información ya sea en la superficie inferior o superior del disco. Cuando las cabezas están leyendo información, reaccionan ante campos magnéticos generados por las partículas metálicas en el disco.

¿Qué funciones cumple una unidad de disquetes ("Floppy DiskDrive")?

Anteriormente se hizo mención al posicionamiento de las cabezas sobre elcilindro al cual se quiere acceder cuando el disquete está girando, y a lascorrientes eléctricas que circulan en la cabeza que está escribiendo oleyendo, etc.

Estas acciones básicas de la "unidad de disquete" o"disquetera" ("drive" A 0 B) sirven a su objetivo deescribir o leer una pequeña superficie (sector) del disquete inserto en esteperiférico. Para tales acciones la disquetera presenta en esencia:

  • Mecanismos de sujeción y eyección del sobre protector (con el botón frontal), y para desplazar la ventana de protección.
  • Motor para girar el disco.
  • Otro motor "paso a paso"', para hacer avanzar de pista en pista (de un cilindro al siguiente), a la armadura que porta las dos cabezas. Las cabezas así se mueven en movimiento radial rectilíneo -hacia delante o atrás- hasta el cilindro seleccionado.
  • Sensores para detectar presencia de disquete, y si está protegido contra escritura en su cubierta.
  • Bus de conexión a su interfaz, conocida como "controladora".
  • Circuitos que constituyen la electrónica de este periférico, para accionar los elementos anteriores, conforme a las señales eléctricas que recibe de la controladora (interfaz) de las disqueteras (A y B), a través de conductores del bus de conexionado citado.

Las señales que llegan a la disquetera desde la interfaz ordenan, entreotras acciones:

  • Poner en marcha el motor de giro de la unidad seleccionada (sea la A ó B).
  • Posicionar (mediante el motor paso a paso) la armadura en un determinado cilindro del disquete.
  • Seleccionar cuál de las dos cabezas se activará.

A su vez por cables de dicho bus de conexión, la electrónica puede enviarhacia la interfaz señales, como:

  • Aviso de inicio de pista (cuando el agujero correspondiente del disquete coincide con el del sobre).
  • Aviso de escritura protegida.
  • Aviso que datos leídos son enviados a la interfaz.

Como resultado de estas señales, si todo está en orden, puede tener lugarla transferencia serie de bits leídos en un sector de un disquete hacia lainterfaz (o en sentido contrario en una escritura de un sector) a través de unode los cables del bus de conexión citado.

La interfaz intercambia datos en seria y señales con la electrónica de launidad de disquete. En una escritura desde memoria y pasando en paralelo a travésdel bus de datos, llegaran por ADM al port de datos de la interfaz, cada uno delos bytes a escribir. Y en una lectura por dicho port pasaran cada uno de losbytes de datos del sector leído, con un rumbo a la memoria principal, vía elbus. A la controladora le llegan comandos que ordenan escribir o leer un sector,del cual se inician sus números de CHS.

Después de recibir estos comandos, la interfaz realiza las siguientesacciones de control:

  • Traduce dichos comandos en señales destinadas a la electrónica de la disquetera. Primero para activar el motor de giro del disquete, y para que el eje del motor "paso a paso" gire n sucesión de ángulos iguales, en correspondencia con los cuales el cabezal pasa de un cilindro a otro, hasta posicionarse en el cilindro ordenado
  • Indican a la electrónica de la disquetera el numero de sector buscado. Mientras gira el disquete, una de las dos pistas del cilindro accedido será leída por la cabeza indicada por el comando, hasta localizar el sector buscado. Para la cual, dicha cabeza lee los números identificatorios (CHS) de cada sector que encuentra en la pista que accedió, los cuales son transmitidos a la controladora.

Diseño de los disquetes de 5 ¼

Están compuestos por una lamina de poliéster (plástico flexible) de formacircular, recubierta por una película de material magnetizable.

La lamina de poliéster impregnada en la película magnética, esta cubiertacon una funda flexible, normalmente cloruro de vinilo, en cuyo interior seencuentra un forro especial que sirve para proteger el disco del polvo y encierta medida del calor y la humedad.

Hay una especie de ranuras él la conformación del disquete:

*Una ventana central en donde la unidad atrapa al disquete

*Un agujero de lectura-escritura, normalmente ovalado donde la cabeza lectorase instala.

*Cerca de la abertura central se encuentra el orificio índice que permitedetectar a la unidad de disco el inicio del índice del disquete.

*Dos muescas de descarga junto a la abertura de lectura-escritura paraasegurar que la funda no se deforme.

*Una ranura de protección de escritura, depende si se tapa la ranura no sepuede escribir y si no se puede reescribir.

Grabación de datos:

En los disquetes los datos se graban en series de círculos concéntricos alos que denominamos "pistas", por lo tanto la superficie de un discoqueda subdivididas en pistas. Las pistas a su vez se dividen en sectores. Elnumero de sectores que exista en un disquete dependen del tipo de disco y suformateo, todos los disquetes tienen dos caras, en las que se puede leer yescribir. Como en ambas existen pistas al conjunto de pistas se lo denomina"cilindro".

Cuando mezclamos todos estos conceptos, cara, pistas, tamaño del sector,obtenemos lo que se denomina "capacidad de almacenamiento" que es lamultiplicación de todos estos términos:

Capac. Almac.= Nro. pistas x Nro. de sectores x Nro. de caras x Nro. debytes/sector

Disquetes 3 ½

Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de 5 ¼ , pero es diferentesen tamaño (físico y en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una pestañacorrediza en un borde que al entrar a la unidad de disco esta se corre automáticamente.

Almacenamiento en disquetes

El método de grabación magnética es el mismo que emplean todas lasvariedades de cinta magnética: casetes de música, de vídeo, etc..

La base de esta clase de grabación es la propiedad de magnetización quetienen algunos materiales, tales como el hierro.

La superficie de los discos que contienen una superficie delgada de materialmagnético, se trata como si fuera una matriz de posiciones de puntos, cada unode los cuales es un bit que se activa al equivalente magnético de 0 y 1(magnetizado o desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estospuntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden a la unidadde grabación a encontrar y comprobar dichas posiciones.

Otro concepto importante en los discos magnéticos es el procedimiento deacceso a su información que debe ser lo suficientemente rápido, si escuchamosun casete de música podríamos decir que el acceso es lineal por que no podemosllegar rápidamente al final de la cinta en los discos flexibles es totalmentediferente ya que existen dos movimiento que facilitan el acceso rápido, elprimero de ellos es el de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con unavelocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el desplazamientotangencial para ir a la posición deseada, por esto se denomina de"almacenamiento aleatorio" por que se puede ir a cualquier parte deldisco sin tener que recorrer todo el trayecto.

¿Qué es un disquete "floptical"?

Si bien la denominación "floptical" -proveniente de floppy yoptical- parecería indicar un disquete flexible removible que es escrito o leídomediante láser, el floptical es un disquete flexible magnético, que se graba ylee de la forma vista . O sea con una cabeza que para escribir cada pista generacampos magnéticos N-S y S-N según el sentido de la corriente que circula poruna bobina; y que en una lectura detecta inversiones del campo sobre lasuperficie de una pista Dichas inversiones producen corrientes en la bobina,generándose tensiones eléctricas que permiten recuperar los unos y cerosalmacenados.

La particularidad de un floptical es que usa láser y óptica auxiliar paraposicionar el cabezal sobre cada pista. Este, como se dijo, escribe o leeinformación por medios magnéticos, de la forma descripta.

Esta sofisticación es necesaria a los fines de poder operar con una densidadradial de 1245 t.p.i (pistas por pulgada) contra 135 t.p.i de los disquetescomunes de 1,44 MB, para que un floptical pueda guardar 21 MB Asimismo, unfloptical se lee y escribe unas tres veces más rápido que un disquete común(floppy). Ello se debe a que es posible acceder a un cilindro (pista) del mismoen 65 mseg, contra 150 mseg del segundo (tiempos promedio), y que su velocidadde rotación es 720 r.p.m. (el doble que la de un floppy).

Por otra parte, una unidad para floptical también puede leer o escribirdisquetes comunes, dado que cada cabeza presenta dos entrehierros: uno muyestrecho para disquetes floptical, y otro más ancho para floppys.

Para que el servo óptico posicione el cabezal en la pista seleccionada, allado de cada pista magnética que almacena información (la cual puede serformateada y reformateada), existe otra "servo pista" no borrable(grabada o estampada de fábrica) sobre la cual incide luz láser puntual. Partede esta luz se refleja en dicha servo pista, y la información de control queella contiene es enviada al servo sistema, para que posicione constantemente lacabeza en la pista magnética seleccionada.

Existen servos más elaborados, con seguimiento óptico por holografías enla superficie del floptical.

5. Zip

Las unidades ZIP, fabricadas por la empresa IOmega, presentan una buenasolución a la hora de guardar información a bajo costo. La unidad ZIP es unaunidad que puede instalarse tanto en forma interna como externa, siendo esta últimade mayor costo pero presentando el beneficio de poder ser transportada de una PCa otra sin problemas ya que se conectan a través del puerto paralelo, comotambién a través de una placa SCSI u del puerto USB.

La información es guardada en discos similares a las disquetes de 3 ½",cuya capacidad  es de 100 MB, pudiendo duplicarse la misma a través de lautilización de software de compresión de discos como DRVSPACE de D.O.S. Lavelocidad de transferencia es superior a la un disquete pero inferior a la de undisco rígido. 

Recientemente ha aparecido una nueva unidad ZIP que permite el almacenamientode 250 MB de información en un solo disco.

Las unidades ZIP (Zip Dlrive"), por las capacidades de sus disquetes,por su confiabilidad, y por su velocidad de transferencia están a mitad decamino entre las unidades de disquete y las de disco duro, aunque más próximasa esta última. Así, su velocidad de giro es del orden de 3000 r.p.m, lo cualredunda en una mayor velocidad de transferencia.

El gabinete del ZIP drive es externo al gabinete de la computadora.

La conexión del ZIP drive generalmente se hace en el port paralelo que usala impresora, debiéndose desconectar ésta de dicho port, y volverla a conectaral gabinete del ZIP drive en un conector preparado. Los disquetes para ZIP driveson flexibles, y pueden almacenar en sus dos caras magnetizables 100/200 MB,empleándose comúnmente para back-up del disco rígido. Las cabezas deescritura/lectura están en contacto con las superficies de ambas caras, siendomás pequeñas en tamaño que las usadas en una disquetera, lo cual permitegrabar y sensar con densidades de grabación mayores.

Pros: portabilidad, reducido formato, precio global, muy extendido

Contras: capacidad reducida, incompatible con disquetes de 3,5"

Las unidades Zip se caracterizan externamente por ser de un color azuloscuro, al igual que los disquetes habituales (los hay de todos los colores).Estos discos son dispositivos magnéticos un poco mayores que los clásicosdisquetes de 3,5 pulgadas, aunque mucho más robustos y fiables, con unacapacidad sin compresión de 100 MB una vez formateados.

Su capacidad los hace inapropiados para hacer copias de seguridad del discoduro completo, aunque perfectos para archivar todos los archivos referentes a unmismo tema o proyecto en un único disco. Su velocidad de transferencia de datosno resulta comparable a la de un disco duro actual, aunque son decenas de vecesmás rápidos que una disquetera tradicional (alrededor de 1 MB/s).

Existen en diversos formatos, tanto internos como externos. Los internospueden tener interfaz IDE, como la de un disco duro o CD-ROM, o bien SCSI; ambasson bastante rápidas, la SCSI un poco más, aunque su precio es tambiénsuperior.

Las versiones externas aparecen con interfaz SCSI (con un rendimiento idénticoa la versión interna) o bien conectable al puerto paralelo, sin tener queprescindir de la impresora conectada a éste. El modelo para puerto paralelopone el acento en la portabilidad absoluta entre ordenadores (Sólo se necesitaque tengan el puerto Lpt1) aunque su velocidad es la más reducida de las tresversiones. Muy resistente, puede ser el acompañante ideal de un portátil.

Ha tenido gran aceptación, siendo el estándar en su segmento, pese a nopoder prescindir de la disquetera de 3,5" con la que no son en absolutocompatibles, aunque sus ventajas puede que suplan este inconveniente. El preciode la versión interna ronda los $262.500 (más IVA) y los Discos alrededor de$35.000 (más IVA).

Muchas de las primeras unidades Zip sufrían el denominado "mal delclick", que consistía en un defecto en la unidad lectora-grabadora que,tras hacer unos ruiditos o "clicks", destrozaba el disco introducido;afortunadamente, este defecto está corregido en las unidades actuales. En todocaso, los discos son bastante resistentes, pero evidentemente no llegan a durarlo que un CD-ROM.

Cómo utilizar la unidad Zip

La unidad Zip constituye un sistema de almacenamiento magnético para todoslos archivos importantes; es versátil, segura, portátil, compatible, rentabley fácil de conectar.

Copias de seguridad con la unidad Zip

  • Con el software Iomega Automatic Backup de Iomega y la unidad Zip, tiene la posibilidad de realizar copias de seguridad de archivos importantes de forma automática. Iomega Automatic Backup le permite abrir o modificar archivos de copia de seguridad directamente desde la unidad Iomega, no es necesario realizar restauraciones complicadas desde archivos comprimidos.
  • La unidad Zip y la función de copia de seguridad de Iomega le permiten realizar copias de seguridad de toda la unidad de disco duro por si se produce un fallo importante del sistema.
  • También puede simplemente arrastrar y soltar los archivos en la unidad Zip.

Restauración de una copia de seguridad

Para restaurar los archivos de los que ha realizado copia de seguridad en launidad Zip, necesita saber cuál fue el software de Iomega que se utilizó pararealizar las copias de seguridad de los archivos. Función de copia de seguridadde Iomega

  • Copia de seguridad de un solo paso
  • Iomega Automatic Backup

Transporte de archivos en discos Zip

Las unidades y discos Zip de Iomega le permiten transportar su trabajo. Unaforma muy común de transferir los datos desde la unidad de disco duro hasta launidad Zip es arrastrando y soltando los archivos. La mayoría de los programasde software disponen de la opción Guardar como que le permite elegir unaubicación y un nombre para el archivo que desea guardar.

Utilización de los discos Zip para almacenar archivos importantes

Puede utilizar la unidad y los discos Zip como sistema de almacenamientoadicional para el ordenador, de igual modo que si tuviera una segunda unidad dedisco duro. Puede seguir adquiriendo discos Zip de Iomega a medida que vayanecesitando espacio para evitar que la unidad de disco duro se sature. Acontinuación, se muestran algunos métodos para utilizar los discos Zip comosistemas de almacenamiento adicional.

  • Almacene los archivos personales que utilice todos los días en un disco Zip para localizarlos fácilmente.
  • Proporcione a cada persona que utilice su ordenador un disco Zip para que almacenen sus propios archivos.
  • Ordene los archivos por categoría en discos Zip distintos (por ejemplo, fotografías, descargas, música, etc.).

Archivado en discos Zip

El archivado es un método de almacenamiento que se utiliza para eliminararchivos que no se utilizan, pero que siguen siendo necesarios, de la unidad dedisco duro. Entre estos archivos podríamos incluir:

  • Información fiscal de años anteriores
  • Información bancaria de años anteriores
  • Mensajes importantes de correo electrónico
  • Proyectos escolares del semestre anterior
  • Documentos de investigación

Utilización de la unidad Zip como ayuda para actualizar el ordenador

La unidad Zip facilita el guardado de archivos en discos Zip antes deactualizar el ordenador y, a continuación, la restauración de dichos archivoscuando ha finalizado la actualización. Iomega ofrece actualmente unaherramienta de migración a Windows XP que le ayuda a la hora de actualizar elordenador con Windows XP.
Inserción de discos Zip

Cuando introduce un disco Zip, la luz verde de actividad de la unidad Zipparpadea durante unos momentos y después se apaga. (Si la luz sigue parpadeandolentamente, pulse el botón de expulsión para extraer el disco Zip e insértelode nuevo.)

Compatibilidad con discos Zip de 250 MB y de 100 MB

La unidad Zip de 750 MB ofrece compatibilidad con versiones anteriores, locual le permite realizar operaciones de lectura y escritura en discos Zip de 750MB y de 250 MB, así como de sólo lectura de discos Zip de 100 MB. Elrendimiento al escribir en discos de 250 MB se ve reducido de formasignificativa, debido a la capacidad superior de la unidad Zip de 750 MB. Paramaximizar el rendimiento de la unidad Zip de 750 MB, debe utilizar discos Zip de750 MB.

A continuación, se enumeran algunos de los aspectos a tener en cuenta alutilizar discos y unidades Zip de 750 MB, 250 MB y 100 MB.

  1. Si la unidad Zip parece bloquearse al escribir en un disco Zip de 750 MB o 250 MB, asegúrese de que la unidad funciona correctamente comprobando que la luz verde de actividad está parpadeando. (Si el parpadeo es lento y regular, indica que se ha producido un problema con la unidad. Si ocurre esto, pulse el botón de expulsión para extraer el disco e insértelo de nuevo.)
  2. Puede utilizar la opción Formato corto si necesita formatear un disco Zip de 750 MB o de 250 MB en la unidad Zip de 750 MB; o la opción Formato largo para discos Zip de 750 MB. La unidad Zip de 750 MB no admite el Formato corto para discos Zip de 100 MB ni el Formato largo para discos Zip de 100 MB o de 250 MB.
  3. Los discos Zip de 750 MB no se pueden utilizar con unidades Zip de 250 MB o de 100 MB; las unidades Zip de 250 MB o de 100 MB expulsan de forma automática los discos de 750 MB.
  4. Puede leer y copiar archivos desde un disco Zip de 100 MB, pero no puede escribir en el disco con una unidad Zip de 750 MB.

Sin el software IomegaWare instalado

La realización de cualquier función aparte de la lectura de un disco Zip de100 MB provocará que el sistema operativo muestre un cuadro de diálogo deadvertencia en el que se indica que la operación no ha se ha realizadocorrectamente.

Con el software IomegaWare instalado

Al insertar un disco Zip de 100 MB en la unidad Zip de 750 MB, recibirá unmensaje de advertencia en el que se indica que no puede escribir en el disco. Elcuadro de diálogo de advertencia tiene una casilla de verificación "Novolver a recordar" que puede activarse; en caso contrario, el mensaje deadvertencia aparecerá cada vez que inserte un disco Zip de 100 MB. Si intentacopiar, mover, cambiar el nombre o eliminar algún elemento del disco Zip de 100MB, se mostrará un mensaje de advertencia que le indica que la operación no seha realizado correctamente.

Si trata de crear un acceso directo, un archivo o una carpeta, cambiar lainformación del volumen o los atributos de un disco Zip de 100 MB, apareceráun cuadro de diálogo de error del sistema operativo en el que se indica que eldisco está protegido contra escritura. Esta protección contra escritura no sepuede eliminar.

Desconexión de la unidad Zip de 750 MB

Al apagar el sistema, puede desconectar la alimentación de la unidad Zip. Launidad no sufrirá daños si la alimentación permanece activada. Una formasencilla de apagar la unidad Zip es desconectando la fuente de alimentación.

Si desconecta la alimentación de la unidad, pero deja la fuente dealimentación enchufada, el consumo de energía es inferior a 2 vatios (menos dela mitad de la energía necesaria para una bombilla). La forma más sencilla dedesconectar la alimentación completamente es conectar la fuente de alimentaciónen la misma regleta que el ordenador y, a continuación, utilizar el interruptorde la regleta para desconectar la alimentación del ordenador y de la unidadZip. Antes de desconectar la unidad Zip, extraiga los discos de la misma.

6. Discos magneto ópticos

Estos discos aparecieron en el mercado en el año 1996, llamados MO(magneto-ópticos)con la posibilidad de escribir y borrar en ellos tantas veces como seanecesario, debido a que apareció la necesidad de poder actualizar el softwaresin la necesidad de tirar los discos.

Estos discos están formados por una fina capa de material magnetisable yreflectante, protegida entre 2 capas de material de plástico transparente. Elmaterial magnetizable tiene la función de almacenar la información en pistasconcéntricas, a diferencia de los ópticos que se graban en espiral. Por esto,estos discos se leen y graban a una velocidad angular constante, similar a losdiscos magnéticos. Esto significa que siempre que se lee la misma cantidad desectores por segundo, y de esta manera la cantidad de bits leídos por segundosiempre es la misma.

Estos discos reúnen las características principales de dos tipos dealmacenamiento, óptico y magnético.

Cada disquete óptico consta de dos capas:

La primera esta formada con partículas magnéticas, que antes de su primerautilización tienen una magnetización uniforme que representa un cero lógicoen todos los bits de posición.

La segunda capa es de aluminio reflectante, y se utiliza para reflejar losrayos láser.

Los materiales magnéticos de la primera capa poseen varias propiedadescuriosas: una de ellas es el efecto Curie-Weisse, que consiste en la perdida desu organización magnética a determinadas temperaturas. Otra es la polarizaciónde la luz que cambia

al pasar por un campo magnético estas propiedades son aprovechables en losdiscos ópticos-magnéticos.

La escritura tiene dos fases:

  1. Consiste en calentar un sector (512 bytes normalmente) del disco por medio de un láser de alta densidad que se enfría bajo la influencia de un campo magnético. A medida que va bajando la temperatura también lo hace la influencia del campo magnético, y los datos se van fijando sobre el disco. Alternando el magnetismo y los sectores a calentar por el láser escribimos todos los bytes en nuestro disco.
  2. Para leer los datos se utiliza un rayo láser de baja intensidad, que detecta la polaridad de las partículas del disco, traduciéndose los cambios de esta en pulsos eléctricos.

Para reescribir en una zona ya utilizada hay que efectuar un borrado yrealiza el mismo procedimiento ya descripto.

La capacidad de estos discos es de 200 y 500 Mbytes.

Método de escritura
La escritura termo magnético involucra el uso de un haz de láser que modificala temperatura de Curie de la película magnética. La temperatura de Curie deun material magnético es la temperatura a la cual el material pierde su campomagnético coercitivo. Esto sucede entre los 150 y 200 ºC para la mayoría delas películas magnéticas usadas. Cuando esto ocurre, el material pierde todamemoria de su magnetización anterior y puede adquirir una nueva magnetizaciónsi se lo enfría en presencia de un campo magnético externo.

La grabación se realiza invirtiendo un dominio magnético para indicar ununo y dejándolo igual para marcar un cero. Para poder hacer esto, se necesitainicializar todos los dominios en cero. Esto significa que para grabar datos, esnecesaria una pasada de borrado que debe ser realizada antes de la escriturapara inicializar los dominios.

Lectura
Para leer los datos almacenados en un disco magneto óptico se debe interpretarel cambio en la reflexión de la luz reflejada en un haz reflejado. Este fenómenofísico en el cual se basa la tecnología de los discos magneto ópticoregrabables, es conocido como el efecto Kerr. Este se manifiesta en un cambio enel estado de la polarización de la luz mediante la interacción con un mediomagnetizado.

También existe otro método de lectura que esta basado en el efecto Faraday,que en algunos aspectos es similar al de Kerr.

Tecnología de cambio de fase:
Esta tecnología, que es la utilizada por los CD ópticos re-escribiblesllamados CD-E (CD-Erasable), hoy designados CD-RW (CD ReWritable), se basa en lapropiedad que posee una capa de material como el teluro (mezclado con germanio oantimonio), de cambiar del estado amorfo (0) al cristalino (1) si se alcanza la"temperatura transición" (100 ºC ó más); y de volver de cristalinoa 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 bajapotencia lo calienta rápidamente hasta la temperatura de transición. Si elestado físico del punto era amorfo, pasa a cristalino; y si ya está en esteestado, quedará igual. Un cero se escribe calentando el punto hasta latemperatura de fusión, usando el láser con alta potencia. Al enfriarse pasa alestado 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 láserreflejada al ser sensada permite detectar, por diferencias de reflectividad, loscambios de un estado físico al otro, a lo largo de la pista. Un punto en estadocristalino refleja el 70% de la luz incidente, y en estado amorfo el 18%.
Se debe aclarar que esta tecnología es puramente óptica, sin magnetismo,requiriéndose una sola pasada para escribir, a diferencia de la MO, quenecesita borrar (escribir todos ceros) y luego escribir los unos.

7. Jaz

Jaz (Iomega) - 1 GB ó 2 GB

Pros: capacidad muy elevada, velocidad, portabilidad

Contras: inversión inicial, no tan resistente como un magneto-óptico,cartuchos relativamente caros

Las cifras de velocidad del Jaz son absolutamente alucinantes, casiindistinguibles de las de un disco duro moderno: poco más de 5 MB/s y menos de15 ms. La razón de esto es fácil de explicar: cada cartucho Jaz esinternamente, a casi todos los efectos, un disco duro al que sólo le falta elelemento lector-grabador, que se encuentra en la unidad.

Por ello, atesora las ventajas de los discos duros: gran capacidad a bajoprecio y velocidad, junto con sus inconvenientes: información sensible a camposmagnéticos, durabilidad limitada en el tiempo, relativa fragilidad. Decualquier forma, y sin llegar a la extrema resistencia de los discos Zip,podemos calificar este soporte de duro y fiable, aunque la información nuncaestará tan a salvo como si estuviera guardada en un soporte óptico o magneto-óptico.

Aplicaciones

Almacenamiento masivo de datos que deben guardarse y recuperarse con la mayorvelocidad posible, lo cual lo hace ideal para la edición de vídeo digital(casi una hora en formato MPEG); en general, sirve para lo mismo que los discosduros, pero con la ventaja de su portabilidad y fácil almacenaje.

En cuanto a defectos y críticas, aparte de que los datos no duren "parasiempre", sólo tiene un inconveniente: el precio. La unidadlectora-grabadora de 1 GB vale una respetable cantidad de dinero.

Las unidades JAZ también son fabricadas por IOmega, aunque son incompatiblescon las ZIP ya que el disco que utilizan es diferente al de aquellas. 

Un disco JAZ  almacena 1 GB, con una velocidad de transferencia similara la de un disco rígido con modo PIO 0, aunque el costo de la unidad y de losdiscos hacen que el costo por megabyte sea superior.

Las cintas o tape-backup presentan una solución para guardar grandescantidades de información pero el costo de la unidad grabadora las deja fuerade competencia frente a otras unidades.

8. Discos Ópticos

Orígenes

Los discos ópticos aparecieron a fines de la década de los 80’, siendoutilizado como un medio de almacenamiento de información para la televisión.Su alta capacidad y su fácil transportabilidad, hicieron que este dispositivose popularice y comience a comercializarse en 1988 y a utilizarse en lascomputadoras.
La primera generación de discos ópticos se invento en Philips, y el desarrollose realizo con colaboración de Sony.
Los discos ópticos utilizan dos tecnologías para el almacenamiento de datos:WORM (Write Once Read Many) y CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory).
Los discos magneto ópticos utilizan la tecnología WMRA (Write Many ReadAlways), que permite leer y escribir tantas veces como sea necesario.

Discos ópticos

Un disco sobre el que se lee y escribe con luz. En esta categoría se incluyelos CD-ROMs, que son grabados en el momento de su fabricación y no pueden serborrados. Los Worms(Write Once Read Many) que son grabados en el entorno delusuario y tampoco pueden ser borrados. Y los borrables, que son aquellos quepueden ser reescritos una y otra vez, para esto se utiliza la tecnologíaMagneto Óptica(MO) y cambio de fase. Estos temas se explicarán a continuaciónen detalle.

Tipos de discos compactos

 

SOPORTE CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DURACIÓN MÁXIMA DE AUDIO DURACIÓN MÁXIMA DE VÍDEO NÚMERO DE CDs A LOS QUE EQUIVALE
         
Disco compacto (CD) 650 Mb 1 h 18 min. 15 min. 1
DVD una cara / una capa 4,7 Gb 9 h 30 min. 2 h 15 min. 7
DVD una cara / doble capa 8,5 Gb 17 h 30 min. 4 h 13
DVD doble cara / una capa 9,4 Gb 19 h 4 h 30 min. 14
DVD doble cara / doble capa 17 Gb 35 h 8 h 26

 

¿Qué son los discos ópticos, qué tipos existen, y cuálesson sus usos?

Los discos ópticos presentan una capa interna protegida, donde se guardanlos bits mediante distintas tecnologías, siendo que en todas ellas dichos bitsse leen merced a un rayo láser incidente. Este, al ser reflejado, permitedetectar variaciones microscópicas de propiedades óptico-reflectivas ocurridascomo consecuencia de la grabación realizada en la escritura. Un sistema ópticocon lentes encamina el haz luminoso, y lo enfoca como un punto en la capa deldisco que almacena los datos.

Las tecnologías de grabación (escritura) a desarrollar son:

  • por moldeado durante la fabricación, mediante un molde de níquel (CD-ROM y DVD ROM),
  • por la acción de un haz láser (CD-R y CD-RW, también llamado CD-E),
  • por la acción de un haz láser en conjunción con un campo magnético (discos magneto-ópticos - MO).

Los discos ópticos tienen las siguientes características, confrontadas conlos discos magnéticos:

  • Los discos ópticos, además de ser medios removibles con capacidad para almacenar masivamente datos en pequeños espacios -por lo menos diez veces más que un disco rígido de igual tamaño- son portables y seguros en la conservación de los datos (que también permanecen si se corta la energía eléctrica). El hecho de ser portables deviene del hecho de que son removibles de la unidad.
    Asimismo, tienen bajo costo por byte almacenado. Los CD-ROM se copian (producen) masivamente.
    La mayor capacidad de los discos ópticos frente a los magnéticos se debe al carácter puntual del haz láser incidente, y a la precisión del enfoque óptico del láser. Ello permite que en una pista los bits estén más juntos (mayor densidad lineal), y que las pistas estén más próximas (más t.p.i).

Los CD son más seguros en la conservación de los datos, dado que la capaque los almacena es inmune a los campos magnéticos caseros, y está protegidade la corrosión ambiental, manoseo, etc., por constituir un "sándwich"entre dos capas transparentes de policarbonato. Por otra parte, la cabeza móvil-que porta la fuente láser y la óptica asociada- por estar separada a 1 mm. dela superficie del disco, nunca puede tocarla. Por ello no produce en elladesgaste por rozamiento, ni existe riesgo de "aterrizaje", como en eldisco rígido con cabezas flotantes. Tampoco el haz láser que incide sobre lainformación puede afectarla, dada su baja potencia.

Son aplicaciones comunes de los discos ópticos: las bases de datos en CD ROMpara bibliotecas de datos invariables (enciclopedias, distribución de software,manuales de software, demos, etc.), y para servidores de archivos en una redlocal, así como el uso de CD-R (grabables por el usuario) para copias deresguardo seguras, y las bibliotecas de imágenes.

Puede estimarse entre 10 y 15 años la permanencia de la información en unCD ROM común, dado que la superficie de aluminio que contiene la informaciónse oxida muy lentamente en ese lapso, salvo que sea sometida a una protecciónanti-óxido especial, o sea de oro. En un CD-R este tiempo será mucho mayor,por presentar oro la fina capa metálica interior.

En informática se usan los siguientes tipos de discos ópticos, tratadosluego en detalle:

  • Grabado masivamente por el fabricante, para ser sólo leídos: como lo son el CD ROM (Disco compacto de sólo lectura) y el DVD ROM (Digital Versatil Disc de sólo lectura). En éstos, a partir de un disco "master" grabado con luz láser, se realizan múltiples copias obtenidas por inyección de material (sin usar láser). Se obtienen así discos con una fina capa de aluminio reflectante -entre dos capas transparentes protectoras-. Dicha capa guarda en una cara unos y ceros como surcos discontinuos, que forman una sola pista en espiral. La espiral es leída con luz láser por la unidad de CD del usuario.
  • Grabable una sola vez por el usuario: el CD-R (CD Recordable) antes llamado CD-WO (Write once) En la escritura, el haz láser sigue una pista en espiral pre-construida en una capa de pigrnento. Donde el haz incide, su calor decolora para siempre el punto de incidencia. En la lectura, esta capa deja pasar el haz láser hacia la capa reflectora dorada que está más arriba, reflejándose de forma distinta según que el haz haya atravesado un punto decolorado o no, detectándose así unos y ceros. Ambas capas están protegidas por dos capas transparentes. Una vez escrito, un CD-R puede leerse como un CD-ROM.
  • Borrables-regrabables: en la tecnología de grabación magneto-óptico (MO), la luz láser calienta puntos (que serán unos) de una capa -previamente magnetizada uniformemente- para que pierdan su magnetismo original (este corresponde a ceros). Al mismo tiempo, un campo magnético aplicado produce sólo en dichos puntos una magnetización contraria a la originaria (para así grabar unos).

Estas diferencias puntuales de magnetización son detectadas en la lecturapor la luz láser (con menos potencia), dado que provocan distinta polarizaciónde la luz láser que reflejan. Otro tipo de CD ópticos re-escribibles son losCD-E (CD-Erasable), hoy designados CD-RW (CD ReWritable), con escritura"por cambio de fase" (de cristalina a amorfa o viceversa) de lospuntos de la capa del disco que guarda los datos. Se trata de una tecnologíapuramente óptica, sin magnetismo, que requiere una sola pasada para escribiruna porción o la pista en espiral completa. En la tecnología PD (Phasechange/Dual) que también es por cambio de fase, la unidad escribe pistas concéntricas."Dual" indica que la unidad también puede leer CD con pistas enespiral (CD-ROM, CD-R, CD-RW).

Debido a la cantidad de información que manejamos actualmente, losdispositivos de almacenamiento se han vuelto casi tan importantes como el mismísimocomputador.

Aunque actualmente existen dispositivos para almacenar que superan las 650 MBde memoria, aún seguimos quejándonos por la falta de capacidad paratransportar nuestros documentos y para hacer Backups de nuestra información másimportante. Todo esto sucede debido al aumento de software utilitario que nospermite, por dar un pequeño ejemplo, convertir nuestros Cds en archivos de Mp3.

El espacio en nuestro Disco duro ya no es suficiente para guardar talcantidad de información; por lo que se nos es de urgencia conseguir un medoalternativo de almacenamiento para guardar nuestros Cds en Mp3 o los programasque descargamos de Internet.

La tecnología óptica

la tecnología óptica de almacenamiento por láser es bastante másreciente. Su primera aplicación comercial masiva fue el superexitoso CD de música,que data de comienzos de la década de 1.980. Los fundamentos técnicos que seutilizan son relativamente sencillos de entender: un haz láser va leyendo (oescribiendo) microscópicos agujeros en la superficie de un disco de material plástico,recubiertos a su vez por una capa transparente para su protección del polvo.

Realmente, el método es muy similar al usado en los antiguos discos devinilo, excepto porque la información está guardada en formato digital (unos yceros como valles y cumbres en la superficie del CD) en vez de analógico y porusar un láser como lector. El sistema no ha experimentado variacionesimportantes hasta la aparición del DVD, que tan sólo ha cambiado la longitudde onda del láser, reducido el tamaño de los agujeros y apretado los surcospara que quepa más información en el mismo espacio.

9. DVD

Disco de vídeo digital, también conocido en la actualidad como disco versátildigital (DVD), un dispositivo de almacenamiento masivo de datos cuyo aspecto esidéntico al de un disco compacto, aunque contiene hasta 25 veces más informacióny puede transmitirla al ordenador o computadora unas 20 veces más rápido queun CD-ROM. Su mayor capacidad de almacenamiento se debe, entre otras cosas, aque puede utilizar ambas caras del disco y, en algunos casos, hasta dos capaspor cada cara, mientras que el CD sólo utiliza una cara y una capa. Lasunidades lectoras de DVD permiten leer la mayoría de los CDs, ya que ambos sondiscos ópticos; no obstante, los lectores de CD no permiten leer DVDs.

En un principio se utilizaban para reproducir películas, de ahí sudenominación original de disco de vídeo digital. Hoy, los DVD-Vídeo son sóloun tipo de DVD que almacenan hasta 133 minutos de película por cada cara, conuna calidad de vídeo LaserDisc y que soportan sonido digital Dolby surround;son la base de las instalaciones de cine en casa que existen desde 1996. Ademásde éstos, hay formatos específicos para la computadora que almacenan datos ymaterial interactivo en forma de texto, audio o vídeo, como los DVD-R, unidadesen las que se puede grabar la información una vez y leerla muchas, DVD-RW, enlos que la información se puede grabar y borrar muchas veces, y los DVD-RAM,también de lectura y escritura.

En 1999 aparecieron los DVD-Audio, que emplean un formato de almacenamientode sonido digital de segunda generación con el que se pueden recoger zonas delespectro sonoro que eran inaccesibles al CD-Audio.

Todos los discos DVD tienen la misma forma física y el mismo tamaño, perodifieren en el formato de almacenamiento de los datos y, en consecuencia, en sucapacidad. Así, los DVD-Vídeo de una cara y una capa almacenan 4,7 GB, y losDVD-ROM de dos caras y dos capas almacenan hasta 17 GB. Del mismo modo, no todoslos DVDs se pueden reproducir en cualquier unidad lectora; por ejemplo, unDVD-ROM no se puede leer en un DVD-Vídeo, aunque sí a la inversa.

Por su parte, los lectores de disco compacto, CD, y las unidades de DVD,disponen de un láser, ya que la lectura de la información se hace porprocedimientos ópticos. En algunos casos, estas unidades son de sólo lectura yen otros, de lectura y escritura.

¿Qué son los DVD-ROM, leídos con láser azul?

Los DVD-ROM (Digital Versatil Disk) de "simple capa" tienen elmismo tamaño que un CD-ROM de 680 MB, y se basan en la misma tecnología degrabación y lectura que éstos, pero pueden almacenar 4,7 GB de datos (7 vecesmás), video o audio. Típicamente pueden transferir unos 0,6 NO/seg (como unCDx4) 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.
  • 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 acuerdoentre Phillips - Sony (creadores del "Multimedia CD"- MMCD), y Toshiba(que con otros grupos desarrolló el Super Density - SD). Este DVD puedealmacenar 2 hs de video de calidad, con títulos y sonido. Asimismo, los 4,7 GBpermiten guardar 135 minutos de films (duración típica de una película decine) en reemplazo de una cinta de video. Esto es así, dado que con compresiónMPEG2 se requiere, para transferir imagen, sonido y títulos, cerca de 0,5MB/seg. Si efectuamos: 135 min x 60 seg/min x 0,5 MB/seg., resulta un valorcercano a 4,7 GB.

Los DVD-ROM de "doble capa" presentan (figura 2.54) una capasemi-transparente reflectiva con oro (que puede guardar 3,8 GB), la cual seencuentra debajo de la capa reflectora (4,7 GB) metalizada con plata. Sumandoambas capacidades resultan en total 8,5 GB.

Para leer la capa semi-transparente el haz láser es enfocado en ella conbaja potencia, mientras que la lectura de la capa reflectiva se realizaenfocando en ésta el haz, ahora con mayor potencia, para que atraviese la capasemi-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 logra4,7 GB x 2 = 9,4 GB; y DVD-ROM de "doble capa" y "doblecara", de 8,5 x 2 = 17 GB. Estos CD están muy expuestos a las rayaduras,por ser más finas las capas protectoras transparentes.

¿Qué son los DVD-RAM?

Un DVD-RAM es análogo a un CD-RW re-escribible antes descripto, pero tienemayor capacidad, merced al empleo de un láser de menor longitud de onda que losusados.

Debido a las limitaciones de fabricación masiva de láseres azules depotencia de corta longitud de onda, la capacidad de los DVD-RAM es de 2,6 GBfrente a los 4,7 GB de los DVD-ROM.

Potencialmente, los DVD-RAM pueden ser competidores de las cintas magnéticaspara "backups" si el costo por byte almacenado lo justifica.

10. CD

CD-ROM
Estos discos se basan en la misma tecnología que se utiliza en los CDs deaudio, y fue la primera que se desarrollo. Este medio de almacenamiento tiene ladesventaja de que no es posible reescribir en ellos, esto lo hace un medio idealpara distribuir software. Estos discos pueden producirse en masa, a muy bajocosto y con una maquinaria totalmente automatizada.

Los CD-ROMs se elaboran utilizando un láser de alto poder para formaragujeros en un disco maestro, luego se hace un molde que se usa para imprimircopias en discos plásticos. Luego se aplica en la superficie una delgada capade aluminio, seguida de otra de plástico transparente para protección.

Los CD-ROMs se leen mediante un detector que mide la energía reflejada de lasuperficie al apuntar a esta un láser de bajo poder. Los agujeros, que sedenominan huecos (pits), y las áreas sin laserizar entre estos, que sedenominan zonas planas (lands), producen una diferente reflectividad del haz deláser, lo que hace posible distinguir entre ambos y recibir dos estadosposibles: 0 y 1. Pero no se indica un 0 o un 1 con un land o un pit, sino que unpit indica el cambio de estado, o sea de 0 a 1 o de a 1 a 0, y según lacantidad de lands que haya, el estado se mantiene estable, o sea mientras no secambie de estado se mantiene una zona de lands. De esta manera, se trata derealizar la mínima cantidad de huecos(pits) posibles en el disco, y así poderescribir más rápidamente.

Puede estimarse entre 10 y 15 años la permanencia de la información en unCD ROM común, dado que la superficie de aluminio que contiene la informaciónse oxida muy lentamente en ese lapso, salvo que sea sometida a una protecciónanti-óxido especial, o sea de oro

Los CD-Roms están constituidos por una pista en espiral que presenta elmismo número de bits por centímetro en todos sus tramos(densidad linealconstante),para aprovechar mejor el medio de almacenamiento, y no desperdiciarespacio como sucede en los discos magnéticos. Es por esto que en la lectura ygrabación de un CD, a medida que el haz láser se aleja del centro del disco,la velocidad debe disminuir, ya que en el centro el espiral es de menos longitudque en los bordes. Alternando las velocidades se logra que la cantidad de bitsleídos por segundo sea constante en cualquier tramo, sea en el centro o en losbordes. SI esta velocidad sería constante, se leerían menos bits por segundosi la zona esta más cerca del centro, y más si esta más cerca de los bordes.Todo esto significa que un CD gira a una velocidad angular variable.

Para poder lograr que los CDs tengan igual densidad en cualquier tramo de laespiral, en la grabación , el haz láser emitido por la cabeza( que se mueve enlínea recta radial desde el centro al borde del plato) genera la espiral avelocidad lineal constante(CLV), esto significa que la cantidad de bits grabadospor segundos será constante.

Pero para poder lograr esto, y mantener una densidad lineal constante y lapista en espiral, será necesario que el CD gire a una velocidad angularvariable(explicado anteriormente). Por lo tanto, por girar un CD a una velocidadangular variable, y ser escrito a velocidad linear constante, se escriben y leenla misma cantidad de bits por segundo y por centímetro, cualquiera sea laposición del mismo. Mientras que cada vuelta de la espiral contendrá más omenos bits según si este más cerca del centro o del borde.

Uno de los problemas del CD-ROM es que la impresión de discos de aluminiocon cubierta plástica no es muy precisa, por lo cual la información digitalcontiene, por lo general, muchos errores. Existen dos formas para corregir estoserrores:

  • La cabeza lectora de la unidad contiene un espejo de precisión manejado por un mecanismo que se utiliza para encontrar errores en la superficie del disco.
  • Los datos se graban utilizando un algoritmo denominado ‘código de corrección de errores de Reed Solomon’. Este es similar al algoritmo de Hamming, pero al utilizar mas bits de paridad, puede corregir mayor cantidad de errores.

Un tipo de CD-ROM de 60 min de duración (también son comunes los de 74 min)presenta la espiral constituida por 270000 marcos conteniendo cada uno 2048bytes (2 K) para datos. En total se pueden almacenar: 527 Mb. La espiralpresenta unas 16000 vueltas por pulgada radial(t.p.i). Se debe tener en cuentaque en el espesor de un cabello entran 50 vueltas.

Antes de grabar el disco "maestro",un programa fracciona cadaarchivo a grabar en marcos de 2048 bytes de datos, y les agrega, conforme a loscampos de un marco.:

  1. unos y ceros indicadores de comienzo de marco , que sirven para sincronismo con la lectora de CD.
  2. una secuencia de bits que irá en la cabecera (header) de cada marco para poder localizarlo.

Para poder localizar un marco dentro del CD , este se identifica por unadirección formada por 3 variables. Teniendo en cuenta el CD de 60 minutos(antes explicado), las primeras dos variables de la dirección son los minutos ylos segundos horarios(mm:ss), los cuales obviamente varían desde 0 hasta el 59.El comienzo del espiral, o sea el centro del CD, tiene la dirección 00:00, esteva progresando según va creciendo el espiral, hasta llegar a la dirección59:59. Pero estas direcciones no son suficientes para localizar cada marco, deahí viene la utilidad de la tercer variable. Esta variable, indica el numero demarco, teniendo en cuenta los minutos y segundos, y sus valores pueden ser desdeel 0 hasta el 74. O sea, que por cada segundo , hay 75 marcos. De esta manerahay 60 valores posibles para los minutos y los segundos, y 75 para cada marco,hay 270 000 direcciones posibles, por lo cual existe una dirección para cadamarco.

Teniendo en cuenta esto, podemos deducir, que por ejemplo el marco 155, tendrála dirección 0:2 4. Esto se deduce ya que sí por c/seg existen 75 marcos, sila dirección es 2 seg, esta pertenece al marco 150, entonces para direccionarel marco 155, el marco es el numero 4.

Existen unidades lectoras de CD-ROM de tipo 2x, 4x, 6x,... velocidad simplede una unidad de CD de audio estándar respectivamente.

Si bien los CD-ROM son los CD más usados para almacenar programas y datos,las unidades lectoras de CD actuales también permiten leer información digitalde otros tipos de CD basados en la misma tecnología, con vistas a aplicacionesen multimedia, como ser:

CD-DA (Digital Audio): es el conocido CD que escuchamos en un reproductor deCD para audio. Podemos escuchar la música que contiene mientras trabajamos conuna PC, o bien mezclarla en usos multimedia.

CD-I son las iniciales de disco compacto interactivo. De tecnologíasemejante al CD-ROM, puede combinar datos, audio y video, conforme a un estándarmultimedia propuesto por Phillips y Sony en 1986. Este también define métodospara codificar y decodificar datos comprimidos, y para visualizarlos. Almacena72 minutos de audio digital estéreo ó 19 horas de conversación de calidad enmono, ó 6000 a 1500 imágenes de video - según la calidad deseada- que puedenbuscarse interactivamente y mezclarse. Requiere una plaqueta inteligenteespecial en el computador. Al usuario le es factible interactuar mientras el CDes reproducido -en una unidad lectora compatible- mediante el mouse, o undispositivo para disparar sobre un punto infrarrojo emitido("thumbstick").

CD-ROM XA (de extended Architecture): es un estándar para sonido e imagenpropuesto por Phillips, Sony y Microsoft, extensión de las estructuras de unCD-ROM, que especifica la grabación comprimida de sonido en un CD-ROM por elsistema ADPCM, también empleado en CD-I. Esto hace que un CD-ROM XA sea unpuente entre CD-ROM y CD-I.

Photo CD: el estándar elaborado en 1990 por Phillips y Eastman Kodakespecifica el procedimiento para convertir fotografías de 35 mm en señalesdigitales para ser grabadas en un CD-R en una o varias sesiones. La grabaciónse realiza durante el revelado de la película. Así se guardan cientos de fotoscolor en un CD-R. Los Photo CD y Video CD son CD-ROM XA "BridgeFormat", que pueden leerse en lectoras CD-I como en lectoras propias decomputadoras.

DVI Es un tipo de CD ROM que integra video, televisión, gráficos conanimación, audio multicanal y textos. Necesita plaquetas adicionales. Merced auna técnica de compresión de datos, éstos ocupan 120 veces menos lugar,permitiendo ver una hora de video de 30 imágenes por segundo. A esta velocidad,dado que una imagen de TV ocupa 600 KB, para ver un segundo se requieren 600 KBx 30 = 18 MB. De no existir compresión, los 600 MB de un CD ROM sólo permitenunos 600/18  30 seg. de visión. Los reproductores de CD actuales puedenleer CD-ROM, CD-R (de varias sesiones), CD-ROM XA, Photo CD, Video-CD, CD-I,CD-plus, y CD-DA.

¿Cómo se fabrican los CD-ROM, y se graban los sectores de la espiral?

En un CD-ROM la espiral que codifica la información grabada es moldeada (enmáquinas que fabrican en serie miles de CD iguales) en un molde de níquel, enel cual a temperatura se inyecta plástico.

A dicha espiral así moldeada se le deposita una fina capa de aluminio, y esprotegida por una capa transparente superior. Más en detalle, con el discovisto desde abajo, la superficie grabada presenta una sucesión de hoyos("pits") separados por espacios planos ("lands"), que formanuna pista en espiral.

De este modo, un CD-ROM es grabado por el fabricante -en serie con otrosiguales- pudiendo posteriormente ser sólo leído por el usuario en su unidadlectora de CD-ROM. En ésta un haz láser puntual sigue la pista en espiralmetalizada que contiene la información, y al ser reflejado por dicha pistapermite detectar la longitud de los "pits" y "lands" quecodifican la información almacenada.

Por presentar un CD-ROM más bytes para código detector de errores que undisco CD-DA, no es factible leerlo en una reproductora para CD de audio.

La información digital (bits) en un CD-ROM -al igual que en un CD DA- sedebe grabar en bloques (también llamados sectores) contiguos de una espiral.

Un tipo de CD-ROM de 60 min de duración (también son comunes los de 74 min)presenta la espiral constituida por 27000 sectores conteniendo cada uno 2048bytes (2 K) para datos. En total se pueden almacenar:

2048 bytes x 270.000 = 552.960.000 bytes = 552.960.000/1.048.576 MB = 527 MB.

Antes de grabar el disco "master", punto de partida para fabricarmiles de CD ROM, un programa fracciona cada archivo a grabar en sectores de 2048bytes de datos, y les agrega, conforme a los campos de un sector:

  1. unos y ceros indicadores de comienzo de bloque, que sirven para sincronismo con la lectora de CD.
  2. una secuencia de bits que irá en la cabecera (header) de cada bloque para poder localizarlo.
  3. los códigos ECC de Reed y Salomon para detectar/corregir errores que van al final de cada bloque.

Cada uno de los 270.000 bloques así conformados se va grabando en un disco"master" de vidrio, recubierto en una de sus caras por una películaque atacará un haz láser, para formar en ella una espiral constituida porhoyos ("pits"). Para ello, se inserta el disco "master" devidrio en un dispositivo de grabación, que presenta un cabezal que porta un hazláser de potencia, el cual se mueve en línea recta desde el centro al bordedel disco. Este movimiento combinado con el de giro del disco, da como resultadoque sobre la superficie del disco pueda formarse una espiral que crece desde elcentro. Cada vez que el haz es activado, el calor que genera la punta microscópicadel mismo (menor que una milésima de mm.) ataca la película que recubre elvidrio del "master" -en la cual está enfocado- generando en ella unhoyo que conformará la espiral.

Más en detalle, una computadora envía al cabezal, uno por uno, los bits agrabar, y en correspondencia se enciende o apaga el haz láser. Si el haz seactiva, quema un punto microscópico en la pista en espiral que se va generando(de ancho algo menor que el punto), creando en ella un hoyo. De esta forma dichapista se va conformando por hoyos ("pits"), separados por espacios noatacados por el haz, los "lands".

En un tipo de grabación corriente, un "land" representa un uno, yel "pit" que le sigue representa uno o más ceros, según sea lalongitud de dicho "pit" (y el tiempo involucrado).

La espiral presenta unas 16.000 vueltas por pulgada radial (t.p.i). En elespesor de un cabello entran 50 vueltas. En total tiene 22.190 vueltas.

Cada archivo queda grabado en sectores sucesivos (que forman lo que sueledenominarse un "track", aunque la pista en espiral es una sola). Acontinuación de un archivo sigue otro en la espiral, como en una cinta magnética.

Luego de grabar el disco "maestro" se fabrican réplicas metálicas(resistentes a la manipulación) de su superficie, por duplicación electrolítica,resultando otros discos de metal, "negativos" y "positivos"del "maestro" original. Este servirá de molde para fabricar en serielos CD de plástico. Para fabricar cada CD, por inyección de plástico(policarbonato que se derrite en el molde de níquel citado), se moldean laespiral -réplica de la existente en el "master"- junto con la capainferior que le sirve de protección, constituyendo una sola pieza transparente.Por ser el molde un "positivo" del master, la espiral moldeada seráun "negativo", o sea los "pits" como "mesetas montañosas"en su superficie superior. Esta superficie "montañosa" en espiral,debe ser metalizada (figura 2.35 b) con una fina capa reflectante de aluminio (uoro); y en otro paso deberá ser cubierta por una capa protectora de resina acrílica,sobre la cual se imprimirá la etiqueta, que conforma el "el techo"plano del CD. Visto el CD de--,de abajo presenta una superficie plana, sobre lacual está la espiral "montañosa" recubierto por la capa de metal, ysobre ésta la capa protectora transparente donde va la etiqueta.

Es una ampliación de la 2.35 b, con un corte en "mesetas". Sirvepara mostrar que en una lectura, el haz láser -que llega al CD por su carainferior y atraviesa su capa transparente protectora inferior- si pasa por una"meseta" es reflejado por la capa de aluminio que la recubre, siendoasí la meseta sensada desde abajo por el haz como un hoyo ("pit").Los hoyos vistos desde la cara inferior del CD.

La pista en espiral de un CD presenta el mismo número de bits por centímetroen todos sus tramos (densidad lineal constante), para aprovechar mejor el mediode almacenamiento. Un disquete gira a velocidad angular constante (CAV: constantangular velocity), como ser, cada vuelta siempre en 1/5 seg. Si tiene 18sectores por pista, en cada vuelta leerá 18 sectores en 1/5 seg, cualquiera seala pista. De esta forma, con CAV, se logra fácil que la cantidad de bits que seleen por segundo (velocidad de transferencia interna) sea la misma, sin importarqué pista sea.

Análogamente en un CD-ROM, por tener su pista en espiral igual densidad encualquier tramo, a medida que ella es leída desde el centro al borde, -y porende también cuando es grabada- la velocidad de giro debe disminuircontinuamente, para que la cantidad de bits leídos por segundo sea constante encualquier tramo. Dado que la espiral tiene igual cantidad de bits por cm encualquier tramo, una vuelta interna guardará menos bits que otra más externa,por tener menor longitud. Si la espiral se leyera a velocidad de giro constante,durante una revolución del disco, una vuelta más interna de la espiralproporcionaría menos bits que otra más externa. De ser así, la lectura de unavuelta más interna de la espiral al ser leída proveería menos bits porsegundo que otra más externa.

Para tener igual densidad en cualquier tramo de la espiral, en la grabacióndel "master", el punto luminoso del haz láser emitido por la cabeza(que se mueve en línea recta radial desde el centro al borde del plato,incidiendo siempre perpendicular al disco) genera la espiral a velocidad linealconstante (constant linear velocity-CLV, en cm/seg), para que sea constante lacantidad de bits grabados (y por ende leídos y transferidos) por segundo. Paraque esto ocurra, el disco en el centro gira a una cierta velocidad angular(vueltas por segundo), que debe disminuir permanentemente a medida que la cabezase aleja rectilíneamente hacia el borde del disco.

Resulta así, que la velocidad de rotación variable de un CD no se debe a supista en espiral. Del mismo modo (figura 2.3), en un disquete, un sector másinterno ocupa menos longitud de pista (mayor densidad de bits por cm) que otro másexterno (menor densidad).

Sintetizando: por girar un CD a velocidad angular variable, y ser escrito avelocidad linear constante, se escriben (y leen) la misma cantidad de bits porsegundo y por centímetro, cualquiera sea el sector del mismo Los sectoresgrabados, por contener igual cantidad de bytes, presentarán igual longitud encentímetros, dado que la cantidad de bits por centímetro es igual en cualquierporción de la espiral. El número de sectores escritos en cada vuelta de laespiral es un número variable, y en general no entero.

¿Cómo se lee un CD en una unidad lectora de CD-ROM, sea simple, 2x, 4x,...12x ...?

El hardware de una unidad lectora de CD (CD drive o CD player) comprende, básicamente:

  • Mecanismos y motor de bandeja para insertar y retirar el CD.
  • Electrónica de este periférico (IDE o SCSI), basada en un microcontrolador, con programas en EPROM para gobernar la mecánica y la electrónica de la unidad, y para detectar y corregir errores de lectura.
  • Motor de giro del disco.
  • Motor para movimiento (radial), hacía delante o atrás, de la base que soporta el cabezal de lectura.
  • Diodo láser y óptica auxiliar.
  • Optica móvil de enfoque (con motor).
  • Subsistema de óptica móvil para seguimiento de la pista.
  • Diodos foto-sensores de las señales ópticas reflejadas en el CD, y óptica auxiliar.

En un tipo de mecanismo corriente, al apretar un botón la bandeja de inserción("caddy") sale hacia fuera, y el CD es puesto en ella. Al pulsarnuevamente dicho botón, la bandeja vuelve hacia adentro.

En un determinado momento de su trayecto empuja también hacia adentro a dos"mandíbulas" que se cierran paulatinamente (como una dentadura),hasta que el agujero central del disco queda prisionero (a través del hueco labandeja) entre dos piezas circulares giratorias imantadas, vinculadas a esasmandíbulas. Así el disco queda centrado, y levantado respecto de la bandeja, afin de no rozarla al girar.

Más en detalle, al final del recorrido de la bandeja -cuando se cierran porcompleto las mandíbulas- la pieza circular ligada a la mandíbula superioratrae magnéticamente al cuerpo de la pieza circular de la mandíbula inferior,vinculada al eje de un motor de giro, para asegurar que el borde interno deldisco quede aprisionado entre dichas piezas, a fin de que pueda girarcorrectamente y esté centrado, como se planteó.

La mandíbula inferior presenta una base que contiene el motor de giro, elcabezal con el láser, y un sistema con dos guías para desplazar hacia atrás oadelante (mediante otro motor) el cabezal respecto a esta base, en direcciónradial al disco. Además existe un bus flexible, para conectarla a la electrónicaIDE.

Para que en todos los puntos grabados en espiral en el CD pueda incidir elhaz láser generado por el cabezal, a medida que éste avanza radialmente haciael borde del CD, se disminuye la velocidad de giro del disco; e inversamente, siel cabezal avanza hacia el centro, el CD debe girar más rápido. O sea, que alpasar el haz de un punto al siguiente de la espiral grabada, la velocidad degiro del disco ya varió.

El cabezal está a 1 mm. de la superficie del CD, generando un haz láserinfrarrojo no visible, de baja potencia (pero peligroso para la vista), con unsistema de autoenfoque automático permanente en la capa de aluminio del CD,para incidir sobre "pits" y "lands" de la espiral grabada enesta capa.

Si en su movimiento rectilíneo radial a velocidad constante, el puntoluminoso del haz incide en un "land" de la espiral grabada (cuyavelocidad de rotación varía constantemente), el haz láser es reflejado por elaluminio, con mayor intensidad que si incide en un "pit".

Un diodo fotosensor detecta estas diferencias de intensidad de luz láserreflejada, a fin de recuperar -bajo la forma de impulsos eléctricos- los cerosy unos almacenados. Dichos pulsos según su duración representan distinto númerode ceros, mientras que tanto el comienzo como el final de un pulso representa ununo.

A un nivel de mayor detalle, en el cabezal existe un sistema de lentes móvilesno dibujado -gobernado por la electrónica de la unidad lectora de CD, basada enun microprocesador- que tiene como función enfocar el haz láser en cada puntode la espiral grabada, formada en la capa metálica del CD. Esto es necesario,dado que el CD no es perfectamente plano, por presentar deformaciones (± 0,6mm) por el proceso de fabricación. También dicha electrónica comanda otrosubsistema para desplazar levemente el haz sobre la superficie grabada del CD,de modo que en la lectura el haz siga correctamente sobre la pista en espiralgrabada.

Los CD que almacenan 650 MB y 1,3 GB se graban típicamente según al métodoPPM (pulse position modulation) por el cual se representa un uno haciéndolecorresponder un "land" de la espiral, al cual sigue un número deceros representados por la longitud del "pit" que sigue a dicho"land". Los bytes a grabar están recodificados según el código EFM,a tratar.

En la lectura de un CD el diodo láser del cabezal genera un haz de luz láserinfrarrojo perpendicular a la superficie del disco. En su camino hacia el disco,atravesará un prisma triangular sin desviarse, y luego pasará por otra lente(o por una bobina en la cual circula corriente eléctrica) para que el haz seaenfocado como un punto en la capa reflectante de aluminio donde están los pitsy lands de la espiral. Al incidir el haz en la primer capa transparenteprotectora del CD, tiene un diámetro de 1 mm.

Atravesando esta capa los rayos se difractan (desvían), llegando luego atener el haz un diámetro de unas 0,8 milésimas de mm. Cuando incide sobre lapista en espiral (cuyo ancho es de 0,5 milésimas).

En PPM un "land" es menor que 0,8 milésimas, por lo que el hazmmca puede incidir totalmente en un "land": parte de los rayos incidiránen el "land", y parte en el "pit" vecino. Dado que un"pit" está a una profundidad de un cuarto de longitud de onda de un"land", la porción de rayos que inciden en el "pit", antesde hacerlo recorren un cuarto de onda más que los que inciden en el"land". El haz luego de incidir en el aluminio, se reflejará. Losrayos que incidieron en el "pit" después de reflejarse haránnuevamente un cuarto de onda más de camino que aquellos que incidieron en el"land".

En definitiva, los rayos incidentes en el "pit" recorrerán mediaonda (un cuarto más un cuarto) más que los incidentes en el "land".El efecto resultante, es que el haz que incide parte en un "land" yparte en un "pit", al ser reflejado, llega al diodo fotosensor con muypoca intensidad luminosa (luego de pasar por el objetivo y ser reflejado por lacara de un cristal que por su inclinación oficia de espejo), por anularse entresí los rayos desfasados en media onda provenientes del "land" y del"pit".

En cambio, cuando el haz incide en un "pit" en cada punto del mismotodos los rayos reflejados recorrerán la misma distancia, reforzándosemutuamente (todos en fase) provocando una fuerte intensidad luminosa al llegaral fotodiodo.

El método de registro PWL (Pulse Width Modulation) permite una mayordensidad de almacenamiento. Los "lands" dejan de servir para codificarun solo uno, pudiendo codificar uno o más ceros como los "pits". Latransición de "pit" a "land" o la inversa codifica un uno;y la distancia entre dos transiciones (dos unos) representa un cierto número deceros, según sea su longitud (y el tiempo transcurrido).

Existen unidades lectoras CD-ROM de tipo 2x, 4x, 6x y 8x,.... de doble, cuádruple,séxtuple, óctuple, ... velocidad que la velocidad simple de una unidad CD deaudio estándar, respectivamente. Las mismas tienen, en consecuencia, tiempos deacceso y transferencia respectivamente más rápidos que la velocidad CD estándar.

Por ejemplo, las del tipo 6x tienen un tiempo de acceso de unos 120 mseg(para 1/3 de carrera del cabezal entre extremos, que se duplica si la carrera esentre extremos), y velocidad de transferencia de 900 Kbytes/seg, casi 1MByte/seg (contra 600 Kbytes/seg de las 4x, en correspondencia con el 50% dediferencia de velocidad). Las unidades 6x presentan un buffer de datos de 256Kbytes.

En la performance de una lectora intervienen la eficiencia del controlador ye1 tamaño del buffer.

¿Cómo son y se escriben los CD para grabación por un usuario designadosCD-R?

Un CD-R (CD Recordable, o sea grabable) puede grabarse por cualquier usuarioque tenga conectado en su computadora el periférico "unidad grabadora deCD" (u optar por pagar este servicio).

En ésta, un haz láser graba en una espiral parcialmente pregrabada de fábrica–construida en una capa de material orgánico- un equivalente de"pits" y "lands", requeridos para almacenar los datos. Dichaespiral ya viene formateada por hardware con las direcciones de los sectores, ysirve de guía para el láser. El CD-R sobre dicha capa orgánica con laespiral, que es translúcida, presenta otra capa de oro para reflejar el haz láseren cada lectura. Estas dos capas están protegidas por otras de policarbonato.La capa orgánica translúcida es de resina o pigmento verde (generalmentecyanina). Durante el proceso de grabación de los datos, el equivalente de un"pit" se establece al decolorarse -merced al calor puntual generadopor el haz láser- puntos de la capa orgánica de pigmento (típicamente verde).0 sea que un CD-R simula ópticamente los "pits" y "lands" físicosde un CD-ROM.

Después de ser grabado, un CD-R se convierte de hecho en un CD-ROM, quepuede leerse en cualquier unidad lectora de estos discos -de la forma antesdescripta- sin posibilidad de ser regrabado.

Para la lectura de cada punto de la espiral, el haz láser incidenteatraviesa la capa de policarbonato transparente y la capa de pigmento, hastallegar a la capa superior metalizada cm oro, donde se refleja (en ella estáenfocado). El haz reflejado -correspondiente al punto leído- es sensado por unfotodiodo, pasando ahora primero por la capa de pigmento y luego por latransparente. Según que el punto de la capa de pigmento por donde pasó el hazincidente (y retomó reflejado) esté decolorado ("pit") o no("land"), el haz reflejado tendrá distinta intensidad, lo cual serádetectado por el fotodiodo. Puntos sucesivos de igual intensidad luminosaconstituirán un "pit" o un "land", según el valor de laintensidad detectada.

No es necesario grabar toda la espiral de un CD-R de una sola vez (sesión).Es factible hacerlo en tantas "sesiones" como archivos se quieraincorporar a lo largo del tiempo, hasta completar la capacidad del CD-R (comoser, 650 MB).

Una vez grabada una porción de la espiral, no puede borrarse y serregrabada. Por tal motivo, los CD-R también se denominan CD-WO (Write Once, osea de una escritura). Esta imposibilidad de regrabación ha motivado su uso enel ámbito contable y financiero, pues garantiza datos no borrables paraauditorias. Por lo general, los CD-R se reconocen a primera vista, por el colordorado de su etiqueta.

Los primeros 4 mm de ancho radial de una espiral de un CD-R o de un CD-ROMconstituyen el "lead in", que antecede a la zona de datos. Esta es deunos 29 mm de ancho, y le sigue el "lead out" de 1 mm.

En un CD-R, el "lead-in" es precedido por dos áreas necesariaspara alinear el haz láser a fin de poder grabar lo que sigue. Cada sesión degrabado de la espiral debe comenzar con la escritura de un "lead in",y terminar con la de un "lead out". A su vez, cada "lead in"debe contener la tabla de contenidos ("Tabla of contents" TOC), índicede los datos grabados en la sesión correspondiente.

Debe mencionarse que un CD-R grabado en "multisesiones" debe ser leídopor un lector de CD-ROM apropiado (como son los actuales). De no serlo, sóloleerá la primer sesión.

Existen grabadoras/lectoras de CD-R de varias velocidades (x1, x2, x4 ... ).A mayor velocidad debe usarse un láser más potente para producir más calor,de forma de poder atacar adecuadamente los puntos requeridos en la espiral.Existen discos vírgenes CD-R para distintas velocidades, cuyo sustrato disipadistinta cantidad de calor en correspondencia con su velocidad de grabación.

Los discos WORM ("Write Once Read Many") fueron los precursores delos CD-R. La tecnología WORM no está normalizada: ciertos discos sólo puedeninsertarse en unidades de un determinado fabricante. Estos discos son de 51/4", y vienen en "cartuchos" semejantes a los de plástico queprotegen los disquetes magnéticos de 3 1/2", para ser insertados en lasunidades correspondientes. Además existen discos con datos grabados en espiral,y otros con pistas concéntricas. Según la norma seguida por los fabricantes,un cartucho de 5 1/4" puede tener ya sea 640 MB ó 1,2 GB. Discos de12" usados en redes pueden guardar más de 6 GB.

Por su capa orgánica los CD-R no deben ser expuestos a excesivo calor (porejemplo dentro de un automóvil o sol directo) o humedad, pues pueden reducir suvida útil, o ser inutilizables por filtraciones de cyanina. También se debecuidar de no escribir con bolígrafo su etiqueta, dado que la presión ejercidapuede dañarlos. Una unidad CD-R puede leer un CD-ROM, y viceversa.

¿Cómo se direcciona y localiza un sector de la espiral en un CD-ROM o en unCD-R ?

Tanto en el CD-ROM grabado en serie por inyección de material, como en elCD-R grabado en una unidad de grabación, la lectura de los archivos contenidoses casi directa (random), sin tener que empezar a buscar desde el comienzo de laespiral, merced a que los sectores grabados en ésta son localizables por sudirección.

Cada sector de un CD-ROM o de un CD-R se identifica por una direcciónformada por tres números. Volviendo al CD antes ejemplificado de 60 minutos y270.000 sectores, los dos números primeros de una dirección son los minutos ysegundos horarios (mm:ss); cada uno puede variar entre 00 y 59 (para indicar 60números distintos). A partir del comienzo de la espiral minutos y segundos vanprogresando en forma absoluta desde 00:00 hasta 59:59 como indicadores dedirecciones de los sucesivos sectores de la misma, y sirven de primer referenciapara localizarlos.

Pero para individualizar cada sector hace falta un tercer número, dado que,por ejemplo, si en un CD x1 lee 75 sectores por segundo, suponiendo que unsector se lea luego de transcurridos 23 min. 40 seg. del comienzo (00:00) de laespiral, los 74 sectores siguientes en su dirección contendrán los números23:40, puesto que la menor medida de tiempo en este sistema es el segundo. A finde individualizar cada uno de los 75 sectores con dirección 23:40 se agregaotro número designado número de sector, que va de 0 a 74. Entonces, ese primersector que está justo en 23:40 tendrá por dirección 23:40 0; el siguiente23:40 1; y así hasta el 23:40 74, luego del cual seguirá el de dirección23:41 0, etc. En esencia, es como dividir el segundo en 75 fracciones, puestoque en un CD x1 cada sector se lee en 1/75 de segundo.

Minutos y segundos pueden combinarse para formar 60 x 60 = 3.600combinaciones de números distintos. Cada una de ellas puede asociarse a un númerode sector, que va entre 0 y 74 (o sea se pueden indicar 75 números distintos).Por lo tanto, en total pueden formarse 3.600 x 75 = 270.000 combinaciones(direcciones) distintas, una para cada sector.

Conforme a lo anterior, las direcciones irán progresando como sigue:

00:00 0 00:00 1 00:00 2 ... 00:00 73 00:00 74; y para el siguiente segundo:

00:01 0 00:01 1 00:01 2 ... 00:01 73 00:01 74; y para el siguiente segundo:

00:02 0 00:00 1 00:02 2 ... 00:02 73 00:02 74; y para el siguiente segundo:

00:59 0 00:59 1 00:59 2 ... 00:59 73 00:59 74; y para el siguiente segundo:

01:00 0 01:00 1 00:00 2 ... 01:00 73 01:00 74; y para el siguiente segundo:

01:01 0 01:01 1 00:01 2 ... 01:01 73 01:01 74; y para el siguiente segundo:

01:02 0 01:02 1 00:02 2 ... 01:02 73 01:02 74; y para el siguiente segundo:

Los últimos 75 sectores, del total de 270.000 de la espiral de 60 min. deduración deben tener por dirección:

59:59 0 59:59 1 59:59 2 ... 59:59 73 59:59 74

De esta forma, el sector 155 contado desde el comienzo de la espiral, tendrápor dirección 0:2 4 Suponiendo que se conoce la dirección del sector al que seordena acceder (lo cual implica haber consultado un archivo de subdirectorio,según se verá), el microprocesador de la unidad lectora dará la orden detraslado rápido del cabezal (según la recta en que se desplaza) a la porciónde la espiral donde se encuentra dicho sector, en función de los minutos ysegundos de su dirección. Luego, el haz láser del cabezal (enfocado en la capametálica) traspasará la capa transparente protectora, y leerá direcciones desectores de dicha porción, para que se puedan hacer ajustes finos delposicionamiento del cabezal (y de la velocidad de rotación), hasta encontrar elsector al que se quiere acceder.

El tiempo medio de acceso a un sector de la espiral depende que el CD sea x1,x2, x4, etc. Así tenemos:

CD x 1 (velocidad simple), lee 75 sectores/seg, (como los CD-DA) ytransfieren 150 KB/seg.

CD x 2 (velocidad doble): tiempo de acceso 400 mseg; lee 150 sectores / seg ytransfiere 300 KB / seg.

CD x 4 (cuádruple velocidad): tiempo de acceso 240 mseg; lee 300sectores/seg y transfiere 600 KB/seg.

CD x 6 (séxtuple velocidad): tiempo de acceso 170 mseg, y transfiere 900KB/seg.

CD x 8 (óctuple velocidad'): tiempo de acceso 160 mseg, que transfiere 1,2MB/seg.

Como en los discos rígidos, las mayores velocidades de giro de los CD x2,x4, etc. implican mayores velocidades de transferencia, dado que el haz láserlee más bit/seg., lo cual se traduce en que pasarán más rápido a la electrónicade la lectora de CD, y por ende a memoria principal. En multimedia muchasaplicaciones pueden tener serios problemas de continuidad de sonido e imagen siusan CD x1 ó x2.

La performance de un reproductor de CD-ROM también depende del tamaño delbuffer de su interfaz (típicamente de 256 KB), y de la calidad de su electrónica.

¿Qué es la codificación EFM usada en los CD-ROM?

El número de ceros entre dos unos, por limitaciones técnicas, no puede sermayor que once, ni menor que tres. Nos encontramos con una convención y problemáticasemejantes a las existentes con la codificación RLL de los discos rígidos.Para los CD (de audio o de datos) se usa la codificación EFM ("Eight toFourteen Modulation"). En ésta, grupos de 8 bits a grabar se convierten a14 bits, según la tabla de la izquierda.

De esta forma, 16 ceros seguidos se codifican mediante 28 bits en EFM, entrelos cuales existirán 6 unos. Para poder separar dos bytes consecutivos, deforma que codificados en EFM no puedan existir menos de dos ceros entre dosunos, se agregan 3 "merge bits", pasándose así de 14 a 17 bits porcada grupo de 8.

En esencia, la codificación EFM es un caso particular de la llamada"modulación" PCM (Pulse Code Modulation) usada para codificarinformación digital.

¿Cómo son en detalle los sectores de un CD y el código CIRC?

El hecho de que un CD de audio digital (CD-DA o CD player) pueda serescuchado en la lectora de CDROM de una PC implica que la información estáestructurado de manera semejante en ambos. En lo que sigue, se describirá latrama interna de un CD-DA, para luego mostrar su diferencia con el CD-ROM.

Los formatos de los sectores de los distintos tipos de CD tienen un origencomún en el CD-DA. En éste un sector comprende 98 sub-bloques("frames") iguales codificados en EFM.

Cada "frame" comienza con 27 bits para sincronismo, y luego siguen17 bits en EFM (1 byte real, con bits PQRSTUVW) para control. Después siguen476 bits en EFM (28 bytes reales) compuestos por 24 bytes de datos mezclados con4 bytes adicionales para el código detector-corrector de errores designado CIRC(Cross Interleaved Reed-SalomoW Code). Luego siguen otros 68 bits EFM (4 bytes)de CIRC.

Los bytes de CIRC sirven para asegurar que sólo puede haber un bit errado nocorregido por cada 108 bits = 100 millones de bits (1/108 =10-8) en un CD-DA, lo cual no es perceptible escuchando música, puescada segundo se leen 75 sectores. Si un sector está malo el oído no lo nota,dado que el reproductor de CD esta programado para repetir en este caso elsector anterior.

En total, un "frame" (cuadro/trama) consta de: 27 17 476 68 =588 bits (en codificación EFM). De acuerdo con lo anterior, un sector -porcontener 98 "frames" con 24 bytes reales para datos cada uno- puedealmacenar en total: 24 x 98 = 2352 bytes de datos.

Dado que la capacidad máxima de un CD-DA puede ser 680 MB, ello implica queconsta de: 680 x 1.048.576 bytes/2352 bytes = 300.000 sectores (1 MB = 1.048.576bytes).

Conforme a lo descripto, la espiral de un CD esta compuesta por una sucesióncontinua de "frames", siendo que cada 98 "frames"consecutivos forman un sector (bloque). No existe separación alguna entre unsector y el siguiente. Se utiliza la zona de datos del primer "frame"de cada sector para guardar información que identifica dicho sector. (mm:ss y númerode sector).

Otra forma de representar un sector sin detallar "frames" concentraen un solo campo los 2352 bytes de datos del mismo antes calculados, que enrealidad están repartidos en sus 98 "frames". También los 4 bytes deCRC, que aparecen una vez junto con los datos y otra vez solos en cada uno delos 98 "frames", se concentran en dos campos contiguos, cada unoagrupando un total de 4 x 98 = 392 bytes Los 8 bits PQRSTUVW del byte de controlde cada "frame", llamado "subcódigo", en un sectortotalizarán: 1 x 98 = 98 bytes de control. Los bits de sincronismo de cada"frame" no aparecen. De los 2352 bytes se usan 16 para sincronismo eidentificación del sector, quedando 2336 bytes para datos.

Todos los bits P de los 98 "frames" de un sector, constituyen el"subcanal P" del mismo (que se conoce totalmente cuando se termina deleer dicho sector), el cual indica si el sector contiene música o datos paracomputación. Los datos de un subcanal P a lo largo de un CD (compuesto por losbits P de todos los sectores) pueden Regar a 4 MB. Del mismo modo, los 98 bitsdesignados Q conforman el "subcanal Q".

En los subcanales o subcódigos P y Q, que entre otras cosas indican si lagrabación es de 2 ó 4 canales, el tipo de pre-énfasis empleado en la grabaciónmusical, si se trata de sectores en blanco entre temas musicales, el número detema grabado, y la codificación que sirve para visualizar en el reproductortiempos en mm:ss.

Con los 6 bits R a W de los 98 sub-bloques se forma un subcanal auxiliarmenos utilizado, con información para sincronización, identificación y otrosfines.

Usando los subcanales es factible almacenar, además de la música, imágenesfijas (unas 700) o móviles.

Cada sector consta de 588 x 98 = 57.624 bits. Multiplicando este valor porlos 300.000 sectores de un CD, resulta un total cercano a los 20 mil millones debits, de los cuales sólo 680 MB son para datos del usuario Este tipo de CDpuede guardar 650 MB en un disco de 74 minutos, y 553 MB en discos de 60minutos.

Hasta acá el CD-DA. Los CD-ROM y los CD-R presentan la misma Estructura de98 "frames" por sector.

Pero el error de un bit cada 108, admisible en un CD-DA, no puedeocurrir en un CD-ROM usado en computación, en especial si contiene archivos deprogramas. En un CD-ROM conservar la integridad de los datos guardados es máscrítica que en un disco rígido, dado que si en este último se tiene sectoresmalos, esto puede subsanarse copiándolos en otros sectores, lo cual no esfactible de realizar con los datos de un CD-ROM.

Por ello, en el formato "modo 1" de un CD-ROM, que es el másuniversal, además del código CIRC existente en cada "frame" (igualal visto en un CD-DA), se usan 288 bytes de los 2352 bytes para datos, a fin derealizar una corrección adicional sobre todo el sector. Esta se lleva a caboluego que se hicieron las correcciones CIRC en cada "frame" delsector, mediante sus dos CIRC. Estos 288 bytes constan de 4 bytes de códigodetector errores (EDC), más 8 bytes cm ceros, más 276 bytes de códigocorrector. De este modo, sólo es factible un bit errado por cada10.000.000.000.000 de bits (1/1013 = 10-13), o más. Unlector de CD-DA no puede interpretar estos 288 bytes (escritos con los datos),por lo que no puede leer un CD-ROM. A diferencia, un lector de CD-ROM puede leerun CD-DA.

En un CD-ROM, en un CD-R, como en un CD-DA, de los 2352 bytes de datos delsector, deben destinarse al comienzo, en la zona de datos del primer frame, 12bytes para sincronismo del sector (que existen además de los bits desincronismo de cada "frame" del mismo), y 4 bytes para elencabezamiento ("header"). Este contiene en 3 bytes los valores deminutos (mm), segundos (ss), y números (de 0 a 74) descriptos, que identificancada sector. El cuarto byte indica el "modo".

Por lo tanto, cada sector de un CD-ROM "modo 1" guarda en neto:2352 - 12 - 4 - 288 = 2048 bytes reales (2 K) de datos.

Puesto que un sector de un CD-DA o CD-ROM, o CD-R presenta 98"frames" de 24 bytes de datos, y se leen 75 sectores/seg (CD-ROM x1),para esta velocidad de lectura corresponde una velocidad de transferencia de (98x 24) Bytes/sector x 75 sectores/seg = 176.400 Bytes/seg. (que se duplica,triplica, etc., para 2x, 3x ... ).

De uso menos frecuente en computación es el formato "modo 2" de2336 bytes para datos por sector, para aprovechar casi 15% más el espacio queen el modo 1, dado que, (como en los CD-DA) no se emplean 288 bytes adicionalespara una ulterior corrección. Este formato es eficaz en aplicaciones donde elerror de 1 bit en 108 citado no es crítico, como ser en el ahnacenanúentode imágenes.

También existe el formato CD-ROM X-A (de extended Architecture), paramultimedia, que agrega un campo de 8 bytes ("sub-header"), quedandolibres 2324 bytes para datos. Permite reunir secuencias de video sincronizadascon texto y sonido comprimidos.

Los reproductores de CD actuales pueden leer CD-ROM, CD-R (de variassesiones), CD-ROM X-A, Photo CD, Video-CD, CD-I, CD-plus, y CD-DA.

¿Qué es el formato lógico HSG/ISO 9660 para organización interna de unCD-ROM usado en sistemas operativos para almacenar archivos?

Las siglas HSG hacen mención al High Sierra Group, grupo de fabricantes dehard y soft que se reunió en el High Sierra Hotel de Nevada en 1985, paraestablecer normas de compatibilidad entre CDs. Estas con muy pocas variantesconstituyera 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 uotro sistema operativo de uso en una PC. Según el mismo, un sistema operativo-para almacenar la información o leerla- "ve" un CD-ROM conformadopor una sucesión de sectores lógicos de 2048 bytes (2KB) como en una cintamagnética, 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), yLogical Blocks Numbers (LBN), respectivamente.

Resulta, pues, que el tamaño de un sector lógico (2 KB) coincide cm el deun sector antes definido, también llamado sector físico, siendo que en unsector 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 2seg. del comienzo del CD, suponiendo que pasan 75 sectores por segundo por elpunto de incidencia del rayo láser enfocado en la espiral.

Mediante un simple cálculo, con el SLN se puede hallar la dirección delsector físico que le corresponde.

Según se vio, en un disquete o en un disco rígido un archivo puede estarfraccionado: parte en sectores consecutivos de un cilindro, y parte en sectoresconsecutivos de otro(s) cilindro(s). Ello depende del espacio existente cuandofue creado, de su extensión, y del hecho de que si el archivo fue ampliado endistintas oportunidades, en el lapso transcurrido entre éstas fueron creados oborrados otros archivos.

En un CD la espiral una vez grabada no puede borrarse (sea del tipo CD-ROMgrabado por inyección en un molde patrón, o un CD-R). Cada archivo guardado enel CD consta de varios sectores consecutivos de la espiral, sin posibilidad defragmentación, ni de cambios (gran estabilidad). Resulta así sencillo ubicaren un CD todos los bloques lógicos que constituyen un archivo, pues bastaindicar 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 seguirla continuidad de un archivo que se encuentra fraccionado en distintos cilindrosde un disco o disquete.

La denominada "Path table" ("tabla de alternativas") deun CD, contiene -por orden alfabético- los nombres de todos los directorios ysubdirectorios, junto con el número de sector lógico (SLN) donde cada uno deellos 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 perdertiempo únicamente para acceder a un solo sector del CD, donde dichosubdirectorio se encuentra, a fin de localizar por su nombre un archivo queforma parte del mismo. Para traer a memoria la "Path Table", elsistema operativo debe averiguar en qué sector del CD ella está. A tal finprimero debe llevar a memoria el Descriptor de Volúmen estándar (VD), quesiempre debe existir en el SLN 0. Este sector y hasta el SLN 15 estánreservados para el área del sistema; o sea que ésta consta de 32 KB (16sectores de 2KB). Luego, se extiende el área de datos hasta el fin del CD. EsteVD también permite localizar el SLN del área de datos donde se encuentra el"directorio raíz" del CD, a partir del cual comienza la estructurajerárquica de subdirectorios y archivos contenidos en el CD, como en los discosy disquetes.

Conforme al estándar HSG, pueden existir en el área del sistema un"boot sector", y hasta 5 descriptores de volumen distintos, queinforman sobre distintos atributos del CD, siendo obligatoria la existencia delVD estándar. Esta información debe estar en sectores consecutivos, a partirdel SLN 0, al final de los cuales un sector lógico debe indicar el fin de lasecuencia de sectores ocupados en el área del sistema.

Los descriptores de volumen posibilitan la creación de varios directorios enun CD (o para un grupo de CD).

¿En qué consisten las técnicas magneto-ópticas (MO) y de cambio de faseusadas en discos ópticos borrables?

Los discos borrables magneto-ópticos (M0) presentan una fina capa dematerial magnetizable y reflectante, protegida entre dos capas de material plásticotransparente. La capa magnetizaba guarda la información en pistas concéntricas,que se graban y leen a velocidad angular constante (CAV: constant angularvelocity) 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 sequiere acceder, quedando inmóvil sobre ella (al igual que el cabezal de losdiscos magnéticos), y luego busca al sector (de 512 ó 1024 bytes)direccionado.

En la escritura un cabezal con un haz láser auxilia con calor puntual lagrabación N-S o S-N que llevará a cabo un campo magnético. Dicho haz, en lalectura de un sector, al ser reflejado por la capa magnetizada servirá paradetectar si el punto donde incidió tiene polarización magnéticacorrespondiente 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 MOde 5 1/4", con 325 ó 650 MB por cara; y de 3 1/2" con 128 MB porcara.

Dado que no existen aún normas acordadas mundialmente, puede ocurrir que undisco MO de un fabricante no funcione en una unidad para tales discos de otramarca.

Como se detallará, en la grabación de unos y ceros de un sector, debegenerarse 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 magnéticoun haz láser puntual de cierta potencia, perpendicular a la pista, que calientelos puntos de ésta (dominios mgnéticos) que son magnetizados como ceros ounos. Esto permite una mayor densidad de grabación, especial en el números depistas por pulgada (t.p.i).

En la lectura de una pista, no interviene el electroimán citado. Estesensado se hace con un haz láser de baja potencia, cuya reflexión permitediferenciar campos magnéticos, ya sean de unos o ceros grabados.

Otra diferencia de los MO respecto de los magnéticos, radica en que lasuperficie de material magnetizable y reflectiva (actualmente deCobalto-Platino) que contiene la información grabada, está protegida por unacapa de plástico translúcida.

Para regrabar (o grabar en un disco virgen) información en un sector, unaforma de hacerlo es realizando dos pasos (previamente el cabezal debe acceder alsector a grabar):

1. Un denominado borrado, que en definitiva es una escritura de todos cerosen la porción de la capa magnetizable a grabar. Consiste en calentar con el láser'los puntos microscópicos magnetizados que guardan tanto los unos como los cerosexistentes en la porción a grabar (lo mismo si se graba por primera vez), almismo tiempo que se aplica un campo magnético con el electroimán que actúadesde la cara superior del disco. El láser puntual calienta (a unos 150 ºCdurante menos de una millonésima de segundo) cada punto a fin dedesmagnetizarlo, para que luego quede polarizado magnéticamente S-N como uncero, merced a la acción del campo magnético del electroimán citado. Aunquedicho campo actúe sobre otros puntos vecinos, sólo puede ser cambiada lapolaridad magnética del punto que es calentado por el láser.

Se trata, pues, de una escritura termomagnética "asistida" por láser.

La bobina del electroimán sobre el disco genera el campo rnagnetizadorexterno -usado sólo para grabar- que es vertical a la pista accedida. El calores disipado por la capa grabada hacia todo el CD.

2. Escritura de unos, para lo cual el disco debe hacer casi una revoluciónpara volver al inicio de la zona del sector a grabar. En este paso el electroimáninvierte la polaridad del campo magnético que genera, y el haz puntual esactivado por el microprocesador, sólo para calentar puntos que deben sercambiados a unos (magnetizados como ceros en el paso anterior) conforme a lainformación que debe ser realmente escrita. Esto se hace igual que en el paso1. Lo único que cambia es la dirección de la corriente en el electroimán. Endichos puntos la dirección de magnetización se invierte en la dirección delcampo magnético externo. La energía calorífico absorbida es disipada merced ala conducción técnica del sustrato del disco.

Tanto en la escritura de unos o ceros la polarización resultante N-S o S-Nes perpendicular a la superficie, como en los discos rígidos 2 actuales, a finde lograr una mayor densidad de grabación.

En una lectura, el cabezal se posiciona en la pista a leer, y genera un hazde luz láser, de baja potencia siempre activado, el cual polarizado' esenfocado en esa pista de la superficie metálica, antes magnetizada según losdos pasos citados. El haz láser al ser reflejado en dicha superficie permitedetectar indirectamente la polaridad magnética (N-S ó S-N) de cada uno de lospuntos de la pista, o sea si representa un uno o un cero. Esto se debe a que elplano de polarización del haz reflejado rota un pequeño ángulo en sentidohorario o antihorario según la polaridad del campo magnético existente en cadapunto donde el haz incidió. Tal diferencia de rotación del haz reflejado semanifiesta 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: DirectOverwriter o LIMDOW: Light Intensity Modulation Direct Overwriter), o sea desobreescritura directa Una técnica consiste en agregar una capa MO adicional,paralela a la que actúa como memoria propiamente dicha, para que puntos de éstapuedan ser puestos a cero por la capa adicional.

¿Qué son los CD-RW o CD-E?

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 sedenominan CD-E (CD-Erasable) o sea CD borrable. Esta tecnología se basa en lapropiedad que posee una capa de material como el teluro (mezclado con germanio oantimonio), de cambiar del estado amorfo (0) al cristalino (1) si se alcanza la"temperatura transición" (100 ºC ó más); y de volver de cristalinoa 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 bajapotencia lo calienta rápidamente hasta la temperatura de transición. Si elestado físico del punto era amorfo, pasa a cristalino; y si ya está en esteestado, quedará igual. Un cero se escribe calentando el punto hasta latemperatura de fusión, usando el láser con alta potencia. Al enfriarse pasa alestado 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 láserreflejada al ser sensada permite detectar, por diferencias de reflectividad, loscambios de un estado físico al otro, a lo largo de la pista. Un punto en estadocristalino refleja el 70% de la luz incidente, y en estado amorfo el 18%.

Obsérvese que esta tecnología es puramente óptica, sin magnetismo, requiriéndosetina 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 tipode discos se requiere grabadoras y lectoras apropiadas para su tecnología. Seestimaba hace poco un CD-E puede regrabarse unas 100.000 veces (contra 10millones de un MO). Realizando 50 reescrituras diarias, duraría 5 años (de 365días). Ha habido avances al respecto. Las unidades CD-RW pueden también leerlos CD-ROM y CD-R, siendo además que estos CD (y los MO) cumplen con el formatoUDF (Universal Disc Format) normalizado por la Asociación OSTA, que facilita alos sistemas operativos el acceso a discos.

11. Discos PD

¿Qué son los discos y unidades PD?

Los discos PD (Phase change/Dual) se basan en la tecnología de cambio defase tratada, pero las pistas generadas son concéntricas, como en los discosmagnéticos (en los CD-WR se tiene una sola pista en espiral) Las unidades PDtambién pueden leer discos con espiral (CD-ROM, CD-R, CD-RW), de donde provienela denominación "dual". Por tal motivo aparecen con la denominaciónPD/CD-ROM.

12. Discos WORM

Los WORMs (Write Once Read Many) son discos òpticos en los que, como elnombre lo indica, se puede escribir una sola vez, y acceder a los datos tantasveces como se quiera. Estos aparecieron ya que este dispositivo permite alusuario escribir el mismo en el disco. Sin embargo, una vez que se ha laserizadoun hueco en la superficie, este ya no puede borrarse. Los discos que utilizan latecnología Worm más conocidos en el mercado son los CD-R (Compact DiscRecordable), llamados anteriormente CD-WO(Write Once).

El proceso de grabación se realiza de la siguiente manera: el CD contieneuna espiral, parcialmente pregrabada de fabrica que contiene las direcciones delos marcos, que sirve de guía para el láser. Este espiral posee una capa orgánica(unpigmento) translúcida que cuando el haz incide en una posición, esta secalienta decolorando el pigmento. En sima de esta capa se encuentra un capa deoro que sirve para reflejar el haz láser en cada lectura.

En la lectura, la capa orgánica deja pasar el haz láser hacia la capa deoro, o sea la capa reflectora, reflejandose de forma distinta según el haz hayaatravesado un punto decolorado o no, simulando de esta manera en la lectura pitspara las zonas decoloradas, y lands para las zonas donde no incidió el láser.Esto sucede ya que las zonas decoloradas producen una reflexion similar a la deun pit, y lo mismo con la de una zona sin decolorar con un land. Es por esto queCD-R ya grabado se lee como un CD-ROM .

Un CD-R no es necesariamente grabado en una sola sesión, se puede grabar envarios momentos como archivos que se quiere incorporar, hasta llegar a los 650Mb(llamamos sesión a cada momento que se graba una determinada cantidad dearchivos en un CD-R). Es por esto que un CD-R se debe grabar con la siguienteestructura para poder contener múltiples sesiones:

Los primeros 4 mm de ancho radial de una espiral de un CD-R o de un CD-ROMconstituyen el "lead in", que antecede a la zona de datos. Esta es deunos 29 mm de ancho, y le sigue el "lead out" de 1 mm.

En un CD-R, el "lead-in" es precedido por dos áreas necesariaspara alinear el haz láser a fin de poder grabar lo que sigue. Cada sesión degrabado de la espiral debe comenzar con la escritura de un "lead in",y terminar con la de un "lead out". A su vez, cada "lead in"debe contener la tabla de contenidos ("Table of contents" TOC), índicede los datos grabados en la sesión correspondiente.

Debe mencionarse que un CD-R grabado en "multisesiones" debe ser leídopor un lector de CD-ROM apropiado (como son los actuales). De no serlo, sóloleerá la primer sesión.
Los sistemas operativos de una PC utilizan para la lectura de un CD-ROM elformato lógico HSG/ISO 9660. Este es un estandar de una organización internade los CD –ROM establecida en 1985 por la empresa High Sierra Group, utilizadopara establecer normas de compatibilidad entre los CDs.

Uno de los usos del CD-R que no se mencionó es el del Photo Cd. Este es unestándar elaborado en 1990 por Phillips y Eastman Kodak que especifica elprocedimiento para convertir fotografías de 35 mm en señales digitales paraser grabadas en un CD-R en una o varias sesiones. La grabación se realizadurante el revelado de la película. Así se guardan cientos de fotos color enun CD-R.

 

Trabajo enviado por:
Ricardo Martinez
dav19842001@yahoo.com.ar
Argentina
Escuela Superior de Comercio



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