Introducción Funcionamiento. - Universidad Ecotec

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONALIntroducciónUn dispositivo de almacenamiento computacional que es capaz de almacenar datos ocualquier tipo de información. Históricamente se ha usado el papel como método máscomún, pero actualmente es posible almacenar digitalmente en un CD por ejemplo, losdatos que cabrían en miles de carpetas archivadas. A lo largo de la historia se ha buscado elcamino de encontrar el sistema más pequeño físicamente y con más capacidad paraalmacenar más datos y tratarlos rápidamente.La memoria USB fue inventada en 1998 por IBM, pero no fue patentada por él. Su objetivoera sustituir a los disquetes con mucha más capacidad y velocidad de transmisión de datos.Aunque actualmente en un CD o DVD se puede almacenar memoria para luego borrarla ymanipularla, lo más cómodo y usado son las memorias USB. Son pequeños dispositivos deltamaño de un mechero que actúan prácticamente igual que un disquete, pero con unacapacidad mucho mayor, que actualmente van desde los 64 mb a varios gigabytes. Suprincipal ventaja es su pequeño tamaño, su resistencia (la memoria en sí está protegida poruna carcasa de plástico como un mechero) y su velocidad de transmisión, mucho másrápido que los disquetes.Una memoria USB (de Universal Serial Bus; en inglés pendrive, USB flash drive) es undispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información quepuede requerir y no necesita baterías (pilas). La batería era necesaria en los primerosmodelos, pero los más actuales ya no la necesitan. Estas memorias son resistentes a losrasguños (externos), al polvo, y algunos al agua —que han afectado a las formas previas dealmacenamiento portátil—, como los disquetes, discos compactos y los DVD.Funcionamiento.Los sistemas operativos actuales pueden leer y escribir en las memorias sin más queenchufarlas a un conector USB del equipo encendido, recibiendo la energía de alimentacióna través del propio conector que cuenta con 5 voltios y 2,5 vatios como máximo. Enequipos algo antiguos (como por ejemplo los equipados con Windows 98) se necesitainstalar un controlador de dispositivo (driver) proporcionado por el fabricante. Linuxtambién tiene soporte para dispositivos de almacenamiento USB desde la versión 2.4 delnúcleo.Las memorias USB pueden ser configuradas con la función de autoarranque (autorun) paraMicrosoft Windows, con la que al insertar el dispositivo arranca de forma automática unarchivo específico. Para activar la función autorun es necesario guardar un archivo llamadoautorun.inf con el script apropiado en el directorio raíz del dispositivo. 1 La función autorunno funciona en todos los ordenadores. En ocasiones esta funcionalidad se encuentradeshabilitada para dificultar la propagación de virus y troyanos que se aprovechan de estesistema de arranque.CARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO1

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONALComponentes primariosLas partes típicas de una memoria USB son las siguientes:Un conector USB macho tipo A (1): Provee la interfaz física con la computadora.Controlador USB de almacenamiento masivo (2): Implementa el controlador USB yprovee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados abloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación debloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesadorRISC y un pequeño número de circuitos de memoria RAM y ROM.Circuito de memoria Flash NAND (4): Almacena los datos.Oscilador de cristal (5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12 MHzy controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado (phase-lockedloop)Componentes adicionalesUn dispositivo típico puede incluir también:Puentes y Puntos de prueba (3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de launidad o para la carga de código dentro del procesador.LEDs (6): Indican la transferencia de datos entre el dispositivo y la computadora.Interruptor para protección de escritura (7): Utilizado para proteger los datos deoperaciones de escritura o borrado.CARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO2

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONALEspacio Libre (8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo circuito dememoria. Esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso paradispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado.Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños y mejora la apariencia deldispositivo. Algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una conexiónUSB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nuncadel dispositivo y evita el riesgo de perderla.Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuadapara una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder eldispositivo. Por esta razón muchos otros tiene dicha abertura en el cuerpo deldispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño está en que la cadena ocollar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen laabertura en ambos lugares.Como FuncionaEn este artículo nos referiremos al principio físico por el cual se almacena información enun flash drive, y no a su circuito electrónico. Sobre esto, solo mencionamos que tienen uncircuito elaborado, que interactúa con el microprocesador del computador al que se conecta.En particular, en su interior se distinguen 3 piezas principales: un componente metálicoalargado, que es un cristal de cuarzo y dos circuitos integrados planos ("chips") con muchosterminales. Uno de ellos es un tipo de microprocesador, y el otro es la unidad dealmacenamiento de información, la "memoria" propiamente dicha, de la que trata esteartículo.Como la memoria de un flash drive no tiene partes móviles ni bobinas, el almacenamientono puede ser magnético (ya que, según la Ley de Faraday-Lenz, requeriría la variación deflujo magnético para inducir voltaje). Por lo tanto, las unidades integradas que guardan lainformación en el interior del chip, lo hacen en forma eléctrica: son condensadoresintegrados.En la naturaleza, los materiales están formados por moléculas compuestas por átomosenlazados entre sí. Según el tipo de enlace atómico y molecular, los electrones exteriores decada átomo tienen mayor o menor posibilidad de moverse alrededor de los núcleos yelectrones más internos. En los aislantes como muchos cerámicos y plásticos, donde los losenlaces son iónicos y/o covalentes, los electrones externos están fuertemente ligados a unátomo y sus "vecinos". Estos enlaces son, en general, complejos, y en algunos materiales,hacen que los electrones no estén uniformemente distribuídos. Es decir, pasan más tiempoen un lado de la molécula que en el otro. Esto significa que un material no conductor,aunque sea eléctricamente neutro, puede manifestar una electrización interna neta. Desdeeste punto de vista, los materiales podrían separarse en dos grupos antagónicos: losconductores (donde habiendo enlaces metálicos los "electrones libres" pueden ir de unátomo a otro a lo largo del material), y los aislantes o dieléctricos.Un condensador es un dispositivo simple esencialmente formado por dos conductoresCARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO3

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONALseparados por un aislante, a los que se puede aplicar un voltaje para generar un campoeléctrico que electrice el dieléctrico interior. De este modo se puede guardar carga eléctrica.Mientras más electrizable sea el dieléctrico, menor campo eléctrico habrá en el interior, ymás carga podrá acumularse en el condensador. Según cuál sea la aplicación, se diseñanpara acumular "energía eléctrica" o para guardar "información". Una vez guardada la(carga) información, hay que poder leerla sin eliminarla. Para evitar que se descarguen loscondensadores, se usa un tipo de transistores por efecto de campo (field effecttransistors, FET´s) integrados, que actúan como interruptores de altísima aislacióneléctrica.Pero hay algo más ... si se quita la energía eléctrica al sistema, los condensadores típicos sedescargan. Las memorias de este tipo se denominan "volátiles". Por lo tanto faltamencionar lo que hace que los flash drives no tengan pilas, y que sus memorias sean "novolátiles".Existen dos tipos de dieléctricos; los que se denominan "lineales", requieren la presencia deun campo eléctrico exterior para estar electrizados. Por el contrario, los denominados"ferroeléctricos" tienen histéresis eléctrica, es decir, poseen memoria de haber sidoelectrizados, y hace falta energía externa para eliminar su estado de electrización.El material dieléctrico de los condensadores de estas "memorias de bolsillo" esferroeléctrico.Animación sobre el funcionamiento de memoria Flash-NANDComo apoyo a la comprensión del tema, te ofrecemos una animación sobre elfuncionamiento interno de una memoria Flash-NAND:Figura 1. Animación de funcionamiento interno de una memoria Flash NAND1) La celda de memoria NAND se carga de una corriente eléctrica media cuándo indica elvalor 1.CARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO4

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONAL2) La celda de memoria NAND se carga de una corriente eléctrica baja cuándo indica elvalor 0.3) Al apagar la computadora, las cargas se quedan activas debido a un efecto de campointegrado que las mantiene cautivas y tardan hasta 10 años en descargarse totalmente.Definición de memoria Flash - NANDEs una tecnología desarrollada en la empresa Toshiba®; se basa en celdas de memoriaNAND de tipo no volátil. Este tipo de celdas permiten conservar guardada información sinnecesidad de alimentación eléctrica hasta por 10 años y dependiendo el tipo de chipinstalado, soportan como mínimo 10,000 ciclos de escritura y borrado de datos.Figura 2. Imagen ampliada de un chip de memoria flash (NAND), Samsung®.Este chip puede tener integrado un controlador ó "driver" del fabricante (LG®, Kingston®,Sony®, Transcend®, Sandisk®, etc.) ó un chip con un controlador genérico (Adata®,Apacer®, PNY®, Kingmax®, etc.). Esto es visible al momento de conectar la memoria y alinstalarse el controlador, se muestra el tipo de chip localizado. No hay prácticamenteventajas o desventajas en el tipo de chip, siempre y cuando la memoria no sea pirata ya queen esos casos, muchas computadoras no lo reconocerán.Figura 3. Memoria USB con chip genérico, siendoreconocida por el sistema operativo Microsoft® WindowsXP.Figura 4. Memoria USB con chip Kingston®, siendoreconocida por el sistema operativo Microsoft® WindowsXP.Características generalesEste tipo de tecnología, soporta un aproximado de 100,000 borrados, y al encontrarse loscircuitos protegidos por la cubierta plástica, hay un mínimo riesgo de pérdida de datos, loque un CD-ROM y disquetes no garantizan. Una vez desconectadas del equipo, almacenanlos datos de manera permanente sin necesidad de baterías.CARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO5

UNIVERSIDAD ECOTECORGANIZACIÓN COMPUTACIONALEsta tecnología se esta utilizando para sustituir al disco duro magnético tradicional; a estanueva tecnología se le denomina: Unidades SSD lo que significa ("Solid State Drive") ó sutraducción al español significa unidad de estado sólido" y por supuesto esta basada enceldas de memoria tipo NAND.Versión de puertoUSB 1.1Velocidad de transferencia (Megabits/segundo) -(Megabytes/segundo)1.5 Mbps a 12 Mbps - 187.5 Kb/s a 1.5 Mb/sUSB 2.0 Teóricamente hasta 480 Mbps - 60 Mb/sUSB 3.0Próximo a lanzarse al mercado hasta 3.2 Gbps - 400 Mb/sBibliografia:http://es.wikipedia.org/wiki/Dispositivo_de_almacenamientohttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_USBhttp://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_flashCARLOS GALÁN – JIMMY FERNANDEZ – NAYIB GELO6