Medios de Almacenamiento Sección 1 ... - JEUAZARRU.com

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaMedios de AlmacenamientoSección 1: Introducción al almacenamiento y sistemas de archivosIntroducciónUn dispositivo de almacenamiento es cualquier cosa, instrumento o máquina, capaz dealmacenar datos o cualquier tipo de información. Históricamente se ha usado el papelcomo método más común, pero actualmente es posible almacenar digitalmente en un CDpor ejemplo, los datos que cabrían en miles de carpetas archivadas. A lo largo de lahistoria se ha buscado el camino de encontrar el sistema más pequeño físicamente y conmás capacidad para almacenar más datos y tratarlos rápidamente.Los componentes fundamentales de las computadoras de propósito general son elprocesador, el almacenamiento y los dispositivos de entrada/salida. Si se elimina elalmacenamiento, el aparato sería una simple calculadora en lugar de una computadora.La habilidad para almacenar las instrucciones que forman un programa de computadora yla información que manipulan las instrucciones es lo que hace versátiles a lascomputadoras diseñadas según la arquitectura de programas almacenados.Mientras trabajamos con la PC, la información se almacena temporalmente en un mediode almacenamiento primario, que es la memoria RAM, y que está conectada directamenteal procesador por un bus de alta velocidad, para que éste pueda disponer de todos losdatos en forma inmediata cuando los necesite. Sabemos que la RAM pierde todo sucontenido al apagarse el equipo, y por lo tanto se requiere un medio de almacenamientopermanente de donde poder recuperar la información y donde no se pierda. Este mediode almacenamiento secundario por lo general es mucho más lento que la memoria,puesto que involucra partes mecánicas (como la memoria es enteramente electrónica esmucho más rápida), y en él se graban los datos que ya no se utilizarán por un tiempo peroque no se desea que se pierdan. Los medios de almacenamiento secundarios másconocidos son los discos magnéticos y las cintas.Un poco de HistoriaA través de la historia se han buscado formas ysistemas para solucionar problemas de manera lomás rápida y eficiente posible. Desde hace milesde años, existen las operaciones y problemasmatemáticas. Lo más normal es hacerlo a mano,pero hace unos 5.000 años se inventó el ábaco.Con él se permitía hacer cuentas con másseguridad y menos riesgo de error.En el Siglo XIX se inventó la tarjeta perforada unatarjeta perforada es una cartulina que puede tenerdiversos tamaños. Esta cartulina, como su nombreindica, está perforada con agujeros endeterminadas posiciones. El sistema de perforaciónes el sistema binario, basado en ceros y unos. Unamáquina las lee y va procesando información, sidetecta una perforación, se supone que es un 1, y1

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazasi no, un 0. Así se va procesando la información en binario. Si queremos por ejemploalmacenar los datos de una persona, podríamos pasar todos sus datos escritos a binario,y una vez en binario, hacer las perforaciones necesarias en la tarjeta. Esta tarjeta es puesun sistema de almacenamiento. Se puede decir que es la precursora de los CDs porejemplo, pues los CDs usan un sistema parecido pero leído por láser y a nivelesmicroscópicos.En 1937, Claude Shannon implementó por primeravez el Álgebra de Boole usando relés electrónicose interruptores por primera vez en la historia.Durante esta época, se evolucionó un poco en lossistemas de almacenamiento. Se diseñaron cintasmagnéticas perforadas. Venían a ser lo mismo quelas tarjetas perforadas, pero mejoradas. Lamáquina que lee la cinta magnética la reconoce pormedio del magnetismo, como su nombre indica. Siencuentra una perforación no hay magnetismo, porlo que hay diferencias entre perforación o no. Eraun sistema más fiable y cómodo. Las cintasmagnéticas han sido muy importantes a lo largo de la historia, ya sea para almacenardatos informáticos en computadoras antiguas o en sistema de sonido, como los casetes,o incluso las cintas de vídeo. También son especialmente importantes en las tarjetas decrédito y similares, pues en una simple barra magnética incluida en la tarjeta, sealmacenan todos los datos necesarios para ser procesados por el cajero o cualquier otrocomputador especializado para este fin.En 1956, IBM vendió su primer sistema de disco magnético, RAMAC (Random AccessMethod of Accounting and Control). Usó 50 discos de metal de 24 pulgadas con 100pistas por lado. Podía guardar 5 Megabytes de datos y con un costo de 10.000 dólarespor MB. Los discos duros han evolucionado desde entonces alcanzando actualmentetamaños de Terabytes.La revolución de la computadora personal a comienzos de 1980 cambió todo, es laintroducción de los primeros discos duros pequeños. Eran discos de 5.25 pulgadas losque manejaban de 5 a 10 MB de almacenamiento en un aparato del tamaño de la caja deun zapato pequeño. Al tiempo se consideró que una capacidad de almacenamiento de 10MB era demasiado grande para una llamada computadora "personal".Los primeros PCS usaron discos flexibles trasladables como aparatos de almacenamientocasi exclusivamente. El término "disco blando" con precisión se refiere a los primerosdiscos para PC de 8 y 5.25 pulgadas que tuvieron éxito.Posteriormente, con la invención de Microchip y la miniaturización, se crearon lossistemas de almacenamiento en chip y la memoria RAM. La memoria RAM evolucionó encuanto a capacidad de almacenamiento y velocidad hasta nuestros días, y se han creadoversiones de memoria no volátil, conocida como memoria FLASH, capaz de almacenarinformación aunque no tengan corriente eléctrica. Esa fue la base de los Pen Drives USBy de las tarjetas de memoria Flash.Con la introducción del IBM PC/XT en 1983, el disco duro también volvió a ser uncomponente normal de computadoras personales. La descripción "duro" se usa porque2

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazalos discos internos que contienen los datos se sostienen en una unidad de aluminio rígidoque los liga. Estos discos, se cubren con un material magnético de mejor duración ycalidad que el plástico utilizado en los discos blandos. La vida útil de una unidad de discosduros, están en función de la unidad del discos que lee/escribe (cabeza): en un discoduro, las cabezas no tienen un contacto directo con la unidad de almacenamiento, por elcontrario en un disco blando la cabeza que lee/escribe esta en directo contacto, con loque causa un deterioro con el uso.El desarrollo del láser permitió que en la década del 80 se crearan los mecanismos dealmacenamiento ópticos y magneto-ópticos, como el CD y el DVD posteriormente, loscuales fueron un avance relevante en el ámbito del almacenamiento informático, llegandoa altísimas capacidades con el Blu-Ray, EVD, los discos holográficos y el DMD.Información DigitalEn el mundo de las computadoras, la información es digital. Esto significa que todo datoalmacenado está compuesto de unidades discretas e identificables. Las computadoras, enrealidad, no comprenden palabras, números, imágenes, notas musicales, ni letras delalfabeto. La única información que pueden manejar son los Bits. Un bit (binary digit -dígito binario) es la unidad de información más pequeña que puede almacenar una PC. Elbit puede tener sólo dos valores: encendido o apagado. También pueden considerarseestos valores como 0 y 1, sí o no, blanco o negro, o cualquier otra dicotomía que se nosocurra.Podemos imaginarnos un bit como una bombilla que puede estar en uno de los siguientesdos estados:Apagadao EncendidaSi pensamos en las entrañas de una computadora como una colección de microscópicosconmutadores de encendido/apagado, es fácil comprender por qué procesan lainformación bit a bit. Con cada conmutador se almacena una pequeña cantidad deinformación; por ejemplo, una señal para encender una luz o la respuesta a una preguntatipo “sí” o “no”.¿Y qué ocurre si tenemos que almacenar datos más complejos que el simple sí/no oencendido/apagado? En ese caso debemos tomar grupos de bits como unidades, yasignarles un significado. Por ejemplo, una colección de 8 bits es conocida como Byte.Un byte puede almacenar 256 valores diferentes (la combinación de 2 8 posibilidades). Osea, la combinación de diferentes valores y posiciones de los bits dentro de un byte,pueden significar cosas diferentes en cada caso.Entonces, si tuviéramos un byte como el siguiente: 10001010, ¿qué significa o qué valortiene? Y la verdad es que no hay una única respuesta, puesto que depende del contexto yde lo que quien almacenó la información haya deseado representar. Texto, números,imágenes, sonido y casi cualquier otra forma de información puede ser transformada enuna sucesión de bits, o dígitos binarios, cada uno de los cuales tiene un valor de 1 ó 0.Una determinada información puede ser manipulada por cualquier computadora cuyoespacio de almacenamiento es suficientemente grande como para que quepa el datocorrespondiente o la representación binaria de la información.3

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEn informática, cada letra, número o signo de puntuación ocupa un byte (8 bits) enformato ASCII. Por ejemplo, cuando se dice que un archivo de texto ocupa 5.000 bytesestamos afirmando que éste equivale a 5.000 letras o caracteres. Ya que el byte es unaunidad de información muy pequeña, se suelen utilizar sus múltiplos: kilobyte (KB),megabyte (MB), gigabyte (GB)... Como en informática se utilizan potencias de 2 en vez depotencias de 10, se da la circunstancia de que cada uno de estos múltiplos no es 1.000veces mayor que el anterior, sino 1.024. Por lo que 1 GB = 1.024 MB = 1.048.576 KB =más de 1.073 millones de bytes.Medidas de almacenamiento de la información: Byte: unidad de información que consta de 8 bits; en procesamiento informático yalmacenamiento, el equivalente a un único carácter, como puede ser una letra, unnúmero o un signo de puntuación en código ASCII. Kilobyte (KB): Equivale a 1.024 bytes. Megabyte (MB): un millón de bytes o 1.048.576 bytes Gigabyte (GB): equivale a mil millones de bytes Terabyte (TB): equivale a 1024 GigabytesLos bits como números.Como las PCs utilizan únicamente los valores 1 y 0 (oencendido/apagado) para almacenar información, puedenrepresentar los números mediante el sistema numérico binario, unsistema que denota todos los números como combinaciones de losdígitos 0 y 1. En el sistema binario, cada número se representa conuna cadena única de unos y ceros. Del mismo modo que el sistemanumérico decimal al cual estamos acostumbrados, el sistemabinario tiene reglas claras y consistentes para cada operaciónaritmética (como la suma y la resta).Como para nadie es cómodo leer y comprender números binarios,los computadores normalmente cuentan con software que convierteautomáticamente los números decimales en binarios y viceversa.Como resultado, el procesamiento de números binarios dentro delprocesador es invisible para el usuario.Los bits como letras.Decimal Binaria0 01 12 103 114 1005 1016 1107 1118 10009 100110 101011 101112 110013 110114 111015 1111Como sabemos, la computadora únicamente maneja dígitos binarios. Por lo tanto, paraque las palabras, frases y párrafos se ajusten a los circuitos exclusivamente binarios delcomputador, se han creado códigos que representan cada letra, dígito y carácter especialcomo una cadena de bits. Estos códigos son definidos por algún cuerpo de estándaresdonde todos se ponen de acuerdo en su significado, ya no tienen ningún significadoespecial o fórmula con la cual hallarse.El código más común es el ASCII (American Standard Code for Information Interchange),y representa cada carácter como un código único de 7 bits. Los patrones de una cadenade 7 bits pueden obtener 128 códigos únicos (2 7 ), suficiente para asignar un código acada una de las letras (mayúsculas y minúsculas), números y símbolos especialesutilizados en la comunicación escrita en inglés. Pero cuando intentamos tener un marco4

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazade referencia internacional donde existen otros símbolos y alfabetos, nos damos cuentaque los 128 caracteres del código ASCII son insuficientes, y por ello se han elaboradoposteriormente otros estándares de representación más flexibles.El sistema Unicode, por ejemplo, utiliza 16 bits para almacenar datos de símbolostipográficos, con lo cual tenemos 65.000 caracteres diferentes (2 16 ).Los bits como imágenesCuando queremos representar imágenes dentro de una computadora, el mecanismo mássencillo es el de elaborar un Mapa de Bits. Lo que se hace es crear una cuadrícula depuntos o elementos de la figura (conocidos como píxeles). Y a cada píxel se le asigna unvalor tonal (negro, blanco, matices de gris o color), el cual está representado en un códigobinario (ceros y unos). Los dígitos binarios ("bits") para cada píxel son almacenados poruna computadora en una secuencia.Ejemplo:Valores de píxel: Como se exhibe en esta imagenbitonal, a cada píxel se le asigna un valor tonal, en esteejemplo 0 para el negro y 1 para el blanco. Del mismomodo, si la imagen debiera tener más de 2 colores, loque se hace es utilizar más bits para representar másposibilidades de colores, y guardar cada grupo de bitsen una celda (o pixel).5

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urraza1 bit por píxel (2 colores) 8 bits por píxeles(2 8 combinaciones = 256tonos de grises diferentes)24 bits por píxel (color real,2 24 combinaciones = 16millones de colores)Los bits como instrucciones en programas.Además de las letras y números, hay otro tipo de información muy importante para elordenador: los programas que le indican qué hacer con los datos que le proporcionamos.El computador almacena los programas como colecciones de bits, del mismo modo quelos datos.Así, los programas se representan también en notación binaria, utilizando códigos. Porejemplo, el código 01101010 puede indicar al computador que sume dos números. Otrosgrupos de bits codificados podrían indicar al computador de donde obtener esos númerosy donde almacenar el resultado.Características y clasificación de los medios de almacenamientoSe han inventado varias formas de almacenamiento basadas en diversos fenómenosnaturales. No existen ningún medio de almacenamiento de uso práctico universal y todaslas formas de almacenamiento tienen sus ventajas y desventajas. Cada usuario conocelas características que busca en un dispositivo particular (velocidad, costo, tiempocontinuado de uso, durabilidad, seguridad, comodidad), y elige el mecanismo adecuadoacorde a sus posibilidades. Por tanto, un sistema informático contiene varios tipos dealmacenamiento, cada uno con su propósito individual.Los medios de almacenamiento poseen diferentes tipos de clasificación según lascaracterísticas que presentan. Las clasificaciones más comunes son:Tecnología utilizada: Electrónica: La información se almacena en circuitos, de forma permanente otemporal. Magnética: Se utilizan propiedades de elementos magnéticos para guardar lainformación según como se alineen las partículas magnéticas en una superficie. Óptica: Se utilizan lectores o grabadores que aprovechan propiedades ópticas de lamateria, y se lee y escribe mediante luz en el material. Magneto-Óptica: combinación de las técnicas anteriores.Volatilidad de la información: La memoria volátil requiere energía constante para mantener la informaciónalmacenada. La memoria volátil se suele usar sólo en memorias primarias.6

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaLa memoria no volátil retendrá la información almacenada incluso si no recibecorriente eléctrica constantemente. Se usa para almacenamientos a largo plazo y, portanto, se usa en memorias secundarias, terciarias y fuera de línea.Habilidad para acceder a información no contigua: Acceso secuencial significa que acceder a una unidad de información tomará unintervalo de tiempo variable, dependiendo de la unidad de información que fue leídaanteriormente. Las cintas son el mejor ejemplo de acceso secuencial, puesto quedebe adelantarse o rebobinarse según donde esté ubicado el dato deseado. Acceso aleatorio significa que se puede acceder a cualquier localización de lamemoria en cualquier momento en el mismo intervalo de tiempo, normalmentepequeño. La memoria RAM es el mejor ejemplo de este tipo de tecnología. Observación: Técnicamente los discos pueden considerarse memoria de accesosecuencial puesto que el dispositivo puede necesitar buscar (posicionar correctamenteel cabezal de lectura/escritura de un disco), o dar vueltas (esperando a que la posiciónadecuada aparezca debajo del cabezal de lectura/escritura en un medio que giracontinuamente) y el tiempo que ese proceso tome será diferente en cada caso y no espredecible como en la memoria RAM, pero al mismo tiempo la posibilidad de ubicar elcabezal directamente en las pistas sin “pasar” por todas las previas, es una capacidaddel acceso aleatorio, por lo tanto podría considerarse un híbrido entre ambastecnologías.Habilidad para cambiar la información: Las memorias de lectura/escritura o memorias cambiables permiten que la informaciónse reescriba en cualquier momento. Una computadora sin algo de memoria delectura/escritura como memoria principal sería inútil para muchas tareas. Lascomputadoras modernas también usan habitualmente memorias de lectura/escrituracomo memoria secundaria. Las memorias de sólo lectura retienen la información almacenada en el momento defabricarse, y la memoria de escritura única (WORM - Write Once Read Many) permiteque la información se escriba una sola vez en algún momento tras la fabricación.También están las memorias inmutables, que se utilizan en memorias terciarias yfuera de línea. Un ejemplo son los CD-ROMs.Direccionamiento de la información: En la memoria de localización direccionable, cada unidad de información accesibleindividualmente en la memoria se selecciona con su dirección de memoria numérica.En las computadoras modernas, la memoria de localización direccionable se suelelimitar a memorias primarias, que se leen internamente por programas decomputadora ya que la localización direccionable es muy eficiente, pero difícil de usarpara los humanos. En las memorias de sistema de archivos, la información se divide en Archivosinformáticos de longitud variable y un fichero concreto se localiza en directorios ynombres de archivos "legible por humanos". El dispositivo subyacente sigue siendo delocalización direccionable, pero el sistema operativo de la computadora proporciona laabstracción del sistema de archivos para que la operación sea más entendible. Enlas computadoras modernas, las memorias secundarias, terciarias y fuera de líneausan sistemas de archivos.Jerarquía de la memoria (se profundiza más adelante): Primaria7

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSecundariaTerciaria / Fuera de líneaAlmacenamiento primarioLa memoria primaria está directamente conectada a la unidad central de proceso de lacomputadora. Debe estar presente para que la CPU funcione correctamente. Elalmacenamiento primario consiste en tres tipos de almacenamiento: Los registros del procesador. Contienen información que las unidades aritméticológicasnecesitan llevar a la instrucción en ejecución. Técnicamente, son los másrápidos de los almacenamientos de la computadora, y usualmente muy pequeños. La memoria caché es un tipo especial de memoria interna usada en muchas unidadescentrales de proceso para mejorar su eficiencia o rendimiento. Parte de la informaciónde la memoria principal se duplica en la memoria caché. Comparada con los registros,la caché es ligeramente más lenta pero de mayor capacidad. Sin embargo, es másrápida, aunque de mucha menor capacidad que la memoria principal, sólo que sucosto de fabricación es mucho mayor, por lo tanto no puede utilizarse comoalmacenamiento masivo. También es de uso común la memoria caché multi-nivel: la"caché primaria" que es más pequeña, rápida y cercana al dispositivo deprocesamiento; la "caché secundaria" que es más grande y lenta, pero más rápida ymucho más pequeña que la memoria principal. Los registros, y la caché, usualmenteestán alojados en el mismo chip de la CPU, aunque en generaciones anteriores dememoria esto no era así. La memoria principal (llamada memoria RAM) contiene los programas en ejecución ylos datos con que operan. La CPU puede transferir información muy rápidamenteubicaciones del almacenamiento principal, también conocidas como "direcciones dememoria". En las computadoras modernas se usan memorias de acceso aleatoriobasadas en electrónica del estado sólido, que está directamente conectada a la CPU através de un "bus de memoria" y de un "bus de datos". Los métodos de acceso y lavelocidad son dos de las diferencias técnicas fundamentales entre memoria ydispositivos de almacenamiento masivo.Almacenamiento secundario, terciario y fuera de líneaEl almacenamiento secundario es una forma permanente, masiva y necesaria paraguardar los datos. Esta forma garantiza la permanencia de datos a falta del suministrocontinuo de energía, sin embargo el acceso a la información es más lento que en el casode una memoria primaria.Características del almacenamiento secundario: Capacidad de almacenamiento grande. No se pierde información a falta de alimentación. Altas velocidades de transferencia de información. Costo por MB almacenado muy inferior al del almacenamiento primario. Mismo formato de almacenamiento que en memoria principal. Siempre es independiente del CPU y de la memoria primaria. Debido a esto, losdispositivos de almacenamiento secundario, también son conocidos como,Dispositivos de Almacenamiento Externo.La memoria secundaria requiere que la computadora use sus canales de entrada/salidapara acceder a la información y se utiliza para almacenamiento a largo plazo de8

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazainformación persistente. Sin embargo, la mayoría de los sistemas operativos usan ademáslos dispositivos de almacenamiento secundario como área de intercambio paraincrementar artificialmente la cantidad aparente de memoria principal en la computadora.La memoria secundaria también se llama "de almacenamiento masivo".Habitualmente, la memoria secundaria o de almacenamiento masivo tiene mayorcapacidad que la memoria primaria, pero es mucho más lenta. En las computadorasmodernas, los discos duros suelen usarse como dispositivos de almacenamiento masivo.El tiempo necesario para acceder a un byte de información dado almacenado en un discoduro es de unas milésimas de segundo (milisegundos). En cambio, el tiempo paraacceder al mismo tipo de información en una memoria de acceso aleatorio se mide en milmillonésimasde segundo (nanosegundos).Los medios de almacenamiento secundario más utilizados son: Cintas magnéticas: La cinta magnética es un medio de almacenamiento secuencial.La operación mecánica de una unidad de cinta magnética es similar a la de unreproductor de casetes de audio. La cinta es una banda delgada revestida de unmaterial magnético que pasa frente a un cabezal de lectura/escritura. Tienen un usoparticularmente importante en el mundo informático: el ser mecanismos de respaldo(backup) de archivos importantes: Debido a la gran capacidad de almacenamiento delas cintas, se siguen utilizando como medio de copias de seguridad de archivosimportantes de forma a estar protegidos contra pérdidas de los archivos originales. Discos Magnéticos: Son dispositivos como los discos flexibles, discos duros y algunostipos de cinta, que utilizan una tecnología semejante para lograr sus objetivos. Elmedio está cubierto con partículas magnéticas llamadas dominios. Cada dominio escomo un pequeño imán, con polos norte y sur, y representan un cero o un unodependiendo de hacia donde está apuntando. La información es leída o escrita en elmedio utilizando un cabezal que actúa en forma similar a la grabadora en unacasetera. Estos dos tipos de discos son conocidos como de “acceso aleatorio” debidoa la manera en que la información es organizada en círculos concéntricos en lasuperficie del disco. Discos Ópticos: El CD, DVD y Blue Ray son los medios de almacenamiento ópticomás populares. Su funcionamiento consiste en disparar un láser contra el disco enmovimiento, e interpretar el reflejo del mismo como 0 o 1, dependiendo de suintensidad. La masterización de los originales crea discos que puedan almacenar lainformación de esta forma, mediante hoyos (pits) que no reflejan la luz, o mesetas(lands) que sí la reflejan. Extraíbles USB: Son un nuevo tipo de almacenamiento removible se ha impuesto enlos últimos tiempos, por motivos principalmente de comodidad, tamaño y velocidad.Estos son los medios de almacenamiento en memoria tipo EPROM o en pequeñosdiscos duros con capacidades desde 64 MB hasta muchos GB de memoria, que seconectan a la PC a través de un puerto USB o similar. Debido al pequeño tamaño delchip de memoria, y a que la energía es provista por el propio bus USB, estosdispositivos han tomado todo tipo de formas: llaveros, relojes, navajas suizas,lapiceras, encendedores, llaves, etc., pero siempre manteniendo las mismasfuncionalidades.Esto ilustra cuan significativa es la diferencia entre la velocidad de las memorias deestado sólido y la velocidad de los dispositivos rotantes de almacenamiento magnético uóptico: los discos duros son del orden de un millón de veces más lentos que la memoria9

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaprimaria. Los dispositivos rotantes de almacenamiento óptico (unidades de CD y DVD)son incluso más lentos que los discos duros.Por lo tanto, el uso de la memoria virtual, que es cerca de un millón de veces más lentaque memoria “verdadera”, ralentiza apreciablemente el funcionamiento de cualquiercomputadora. La principal ventaja histórica de la memoria virtual es el precio; la memoriavirtual resultaba mucho más barata que la memoria real. Esa ventaja es menos relevantehoy en día. Aun así, muchos sistemas operativos siguen implementándola, a pesar deprovocar un funcionamiento significativamente más lento.La memoria terciaria es un sistema en el que un brazo robótico montará (conectará) odesmontará (desconectará) un medio de almacenamiento masivo fuera de línea (versiguiente punto) según lo solicite el sistema operativo de la computadora. La memoriaterciaria se usa en el área del almacenamiento industrial, la computación científica engrandes sistemas informáticos y en redes empresariales. Este tipo de memoria es algoque los usuarios de computadoras personales normales nunca ven de primera mano.El almacenamiento fuera de línea es un sistema donde el medio de almacenamientopuede ser extraído fácilmente del dispositivo de almacenamiento. Estos medios dealmacenamiento suelen usarse para transporte y archivo de datos. En computadorasmodernas son de uso habitual para este propósito los disquetes, discos ópticos y lasmemorias flash, incluyendo las unidades USB. También hay discos duros USB que sepueden conectar en caliente. Los dispositivos de almacenamiento fuera de línea usadosen el pasado son cintas magnéticas en muchos tamaños y formatos diferentes, y lasbaterías extraíbles de discos duros.Discos VirtualesEl Disco virtual en ordenadores es una emulación de algunas características de unaunidad de disco, aunque en su sentido más general puede ser la emulación de un discoduro, un lector de CD / DVD o una red compartida. El disco virtual se puede crear en lamemoria RAM con el objeto de tener un acceso de escritura/lectura más rápido. Lasunidades de DVD o CD se montan vía un software específico (Disk image emulator) quegenera una emulación de imagen de disco, éste permite leer un CD o DVD desde laimagen de disco que generalmente se ubica en el disco duro, de esta forma permite a losusuarios la ejecución de los programas sin la necesidad de ir intercambiando CDs o DVDsdurante la ejecución (muy útil en juegos de ordenador, en la instalación de ciertasaplicaciones, etc.). Usualmente se utilizan imágenes del tipo ISO o similares del discooriginal, que se almacenan en el disco duro de la computadora, de forma a no tener quecargar (en equipos portátiles) con grandes cantidades de discos innecesariamente. Estasimágenes se han utilizado mucho para distribuir software a través de internet (así comomúsicas en formato CD y películas en formato DVD en sitios piratas).Existen aplicaciones software que generan discos virtuales, bien sea en memoria, biensea en el disco duro o en cualquier otro sistema de almacenamiento, un ejemplo es GMailDrive es una aplicación extraoficial de GMail que crea unidades de almacenamiento virtualen local para gestionar los ficheros adjuntos de los e-mails.En cuanto a emuladores de CD, existen numerosos ejemplos, como ser el Daemon Tools,el VirtualDrive y otros, que permiten al usuario montar imágenes de CDs y DVDs comounidades virtuales. Para la computadora y el sistema operativo, la imagen se carga como10

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazasi existiera una nueva unidad de almacenamiento conectada a la PC, y los contenidos delos discos se pueden ejecutar, navegar, etc., de la misma forma que si el disco originalestuviera insertado en la lectora verdadera.Almacenamiento de redEl almacenamiento de red es cualquier tipo de almacenamiento de computadora queincluye el hecho de acceder a una información a través de una red informática.Discutiblemente, el almacenamiento de red permite centralizar el control de informaciónen una organización y reducir la duplicidad de la información. El almacenamientoasociado a red es una memoria secundaria o terciaria que reside en una computadora a laque otra de éstas puede acceder a través de una red de área local, una red de áreaextensa, una red privada virtual o, en el caso de almacenamientos de archivos en línea,internet.ArchivosUn archivo informático es un conjunto de información que se almacena en algún medio deescritura que permita ser leído o accedido por una computadora. Un archivo esidentificado por un nombre y la descripción de la carpeta o directorio que lo contiene. Losarchivos informáticos se llaman así porque son los equivalentes digitales de los archivosen tarjetas, papel o fichas del entorno de oficina tradicional. Los archivos informáticosfacilitan una manera de organizar los recursos usados para almacenar permanentementeinformación dentro de un computador.En lo que concierne al sistema operativo, un archivo es, en la mayoría de los casos,simplemente un flujo unidimensional de bits, que es tratado por el sistema operativo comouna única unidad lógica. Un archivo de datos informático normalmente tiene un tamaño,que generalmente se expresa en bytes; en todos los sistemas operativos modernos, eltamaño puede ser cualquier número entero no negativo de bytes hasta un máximodependiente del sistema. Depende del software que se ejecuta en la computadora elinterpretar esta simplísima estructura básica como por ejemplo un programa, un texto ouna imagen, basándose en su nombre y contenido. Los tipos especiales de archivos,como los nodos de dispositivo que representan simbólicamente partes del hardware, noconsisten en un flujo de bytes y no tienen tamaño de archivo.Los archivos se acomodan en lugares físicos del disco, que normalmente estánnumerados o codificados de alguna forma para poder recuperarlos en el futuro. Debetenerse una tabla que describa todos los archivos existente en un disco y donde estánubicados físicamente, de forma a que el cabezal de lectura pueda recuperarlos en elfuturo. El sistema operativo se encarga de ese trabajo, y el usuario solamente requieresaber el nombre del archivo. De este modo, uno únicamente debe saber que desea abrirel archivo “tarea.doc”, ubicado en la carpeta “Mis documentos” y no hace falta recordarque el archivo se encuentra entre las direcciones 100332 y 112344 del disco duro.La información de un archivo informático normalmente consiste de paquetes máspequeños de información (a menudo llamados registros o líneas) que son individualmentediferentes pero que comparten algún rasgo en común. Por ejemplo, un archivo denóminas puede contener información sobre todos los empleados de una empresa y losdetalles de su nómina; cada registro del archivo de nóminas se refiere únicamente a unempleado, y todos los registros tienen la característica común de estar relacionados con11

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazalas nóminas; esto es muy similar a colocar toda la información sobre nóminas en unarchivador concreto en una oficina que no tenga ninguna computadora. Un archivo detexto puede contener líneas de texto, correspondientes a líneas impresas en una hoja depapel.La manera en que se agrupa la información en un archivo depende completamente de lapersona que diseñe el archivo. Esto ha conducido a una gran cantidad de estructuras dearchivo más o menos estandarizadas para todos los propósitos imaginables, desde losmás simples a los más complejos. La mayoría de los archivos informáticos son usadospor programas de computadora. Estos programas crean, modifican y borran archivos parasu propio uso bajo demanda. Los programadores que crean los programas deciden quéarchivos necesitan, cómo se van a usar, y (a menudo) sus nombres.En algunos casos, los programas de computadora manipulan los archivos que se hacenvisibles al usuario de la computadora. Por ejemplo, en un programa de procesamiento detexto, el usuario manipula archivos-documento a los que él mismo da nombre. Elcontenido del archivo-documento está organizado de una manera que el programa deprocesamiento de texto entiende, pero el usuario elige el nombre y la ubicación delarchivo, y proporciona la información (como palabras y texto) que se almacenará en elarchivo.Muchas aplicaciones empaquetan todos sus archivos de datos en un único archivo,usando marcadores internos para discernir los diferentes tipos de información quecontienen.Los archivos de una computadora se pueden crear, mover, modificar, aumentar, reducir yborrar. En la mayoría de los casos, los programas de computadora que se ejecutan en lacomputadora se encargan de estas operaciones, pero el usuario de una computadoratambién puede manipular los archivos si es necesario. Por ejemplo, los archivos deMicrosoft Office Word son normalmente creados y modificados por el programa MicrosoftWord en respuesta a las órdenes del usuario, pero el usuario también puede mover,renombrar o borrar estos archivos directamente usando un programa gestor de archivoscomo Windows Explorer (en computadoras con sistema operativo Windows).Existen muchos tipos de archivos, pero la clasificación únicamente depende del programaque los haya creado. El programa en cuestión es el que comprende que significan los bitsque ha guardado y que debe hacer con ellos cuando los lea de nuevo. Si tenemos unarchivo cuyo software original no conocemos, es muy probable que no podamos abrir sucontenido, puesto que no sabríamos como está codificada la información dentro suyo nique significan esos bits que se han almacenado.En general, a los nombres de los archivos se les pone extensiones para podercomprender mejor el tipo de información que contienen.Los archivos pueden ser de texto (como los .txt, .doc) y almacenar cadenas de caracteresdentro, con o sin formato. También pueden ser de gráficos (.gif, .jpeg, .png, .bmp), desonido (.wav, .mp3), de video (.mpg, .wmv, .avi) y los propios programas se almacenan enarchivos (.exe, .dll). Existen muchos formatos según cualquier tipo de dato que algúnsoftware en particular utilice.12

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSe realizan constantes esfuerzos en la industria informática para crear archivosestandarizados de forma a que diferentes programas puedan intercambiar informaciónentre sí y compartir datos, conociendo los contenidos de los mismos y estableciendoreglas de cómo utilizarlos. De este modo, por ejemplo, un archivo gráfico del tipo “.jpg”puede abrirse desde Photoshop, Internet Explorer, Word y muchas otras aplicaciones, alexistir una convención en el significado de su contenido.El sistema operativo y el software de aplicación nos permiten realizar diversas tareassobre los archivos. Las principales son: Crear, nombrar y guardar: Al crear un nuevo archivo debemos darle un nombre y unaubicación donde será almacenado. Copiar, mover y borrar: Entre carpetas dentro del disco. Recuperar y actualizar: Abrirlo, hacerle modificaciones y volverlo a guardar. Mostrar, imprimir: Visualizar su contenido en la pantalla e imprimirlo si fuera necesario. Ejecutar: Si son programas, pueden ejecutarse para que realicen las tareas para lascuales fueron creados. Enviar por redes e Internet: A diferentes sitios o personas. Exportar e Importar a otros formatos: A veces el archivo debe transformarse a otroformato por diferentes razones. Por ejemplo, puedo necesitar convertir un archivo .doca .txt para poder leerlo en otro tipo de computadoras que no tiene el procesador detextos Word. Comprimir: Se realiza para ahorrar espacio en el disco. Proteger: Con contraseñas o permisos especiales de acceso, de forma a que sólo laspersonas autorizadas puedan leer los contenidos del archivo.Los archivos y carpetas se organizan jerárquicamente. En los sistemas informáticosmodernos, los archivos siempre tienen nombres. Los archivos se ubican en directorios. Elnombre de un archivo debe ser único en ese directorio. El nombre de un archivo y la rutaal directorio del archivo lo identifica de manera unívoca entre todos los demás archivos delsistema informático (no puede haber dos archivos con el mismo nombre y ruta). Elaspecto del nombre depende del tipo de sistema informático que se use. Las primerascomputadoras sólo permitían unas pocas letras o dígitos en el nombre de un archivo, perolas computadoras modernas permiten nombres largos que contengan casi cualquiercombinación de letras Unicode y dígitos Unicode, haciendo más fácil entender el propósitode un archivo de un vistazo. Algunos sistemas informáticos permiten nombres de archivoque contengan espacios; otros no. La distinción entre mayúsculas y minúsculas en losnombres de archivo está determinada por el sistema de archivos. Los sistemas dearchivos Unix distinguen normalmente entre mayúsculas y minúsculas, y permiten a lasaplicaciones a nivel de usuario crear archivos cuyos nombres difieran solamente en si loscaracteres están en mayúsculas o minúsculas. Microsoft Windows reconoce variossistemas de archivos, cada uno con diferentes políticas en cuanto a la distinción entremayúsculas y minúsculas. Las aplicaciones de usuario, sin embargo, normalmente nopermitirán al usuario crear varios archivos con el mismo nombre pero con diferentes letrasen mayúsculas y minúsculas.La mayoría de las computadoras organizan los archivos en jerarquías llamadas carpetas,directorios o catálogos (El concepto es el mismo independientemente de la terminologíausada). Cada carpeta puede contener un número arbitrario de archivos, y también puedecontener otras carpetas. Las otras carpetas pueden contener todavía más archivos ycarpetas, y así sucesivamente, construyéndose un estructura en árbol en la que una13

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urraza«carpeta raíz» (el nombre varía de una computadora a otra) puede contener cualquiernúmero de niveles de otras carpetas y archivos. A las carpetas se les puede dar nombreexactamente igual que a los archivos (excepto para la carpeta raíz, que a menudo notiene nombre). El uso de carpetas hace más fácil organizar los archivos de una maneralógica.Cuando una computadora permite el uso de carpetas,cada archivo y carpeta no sólo tiene un nombre propio,sino también una ruta, que identifica la carpeta ocarpetas en las que reside un archivo o carpeta. En laruta, se emplea algún tipo de carácter especial (comouna barra) para separar los nombres de los archivos ycarpetas. Por ejemplo, en la ilustración mostrada eneste artículo, la ruta /Payroll/Salaries/Managersidentifica unívocamente un archivo llamado Managersque está en una carpeta llamada Salaries que a suvez está contenida en una carpeta llamada Payroll. Eneste ejemplo, los nombres de las carpetas y archivosestán separados por barras; la superior o carpeta raízno tiene nombre, y por ello la ruta comienza con unabarra (si la carpeta raíz tuviera nombre, precedería aesta primera barra).Muchos (pero no todos) sistemas informáticos usan extensiones en los nombres dearchivo para ayudar a identificar qué contienen. En computadoras Windows, lasextensiones consisten en un punto al final del nombre del archivo, seguido de unas pocasletras para identificar el tipo de archivo. Una extensión .txt identifica un archivo de texto; laextensión .doc identifica cualquier tipo de documento o documentación, comúnmente enel formato de archivo de Microsoft Office Word; etc. Incluso cuando se utilizan extensionesen un sistema informático, el grado con el que un sistema informático los reconoce y tratapuede variar; en algunos sistemas son obligatorios, mientras que en otros sistemas seignoran completamente si están presentes.Protección de archivosMuchos sistemas informáticos modernos proporcionan métodos para proteger losarchivos frente a daños accidentales o intencionados. Las computadoras que permitenvarios usuarios implementan permisos sobre archivos para controlar quién puede o nomodificar, borrar o crear archivos y carpetas. A un usuario dado se le puede concedersolamente permiso para modificar un archivo o carpeta, pero no para borrarlo; o a unusuario se le puede conceder permiso para crear archivos o carpetas, pero no paraborrarlos. Los permisos también se pueden usar para permitir que solamente ciertosusuarios vean el contenido de un archivo o carpeta. Los permisos protegen de lamanipulación no autorizada o destrucción de la información de los archivos, y mantienenla información privada confidencial impidiendo que los usuarios no autorizados veanciertos archivos.Otro mecanismo de protección implementado en muchas computadoras es una marca desólo lectura. Cuando esta marca está activada en un archivo (lo que puede ser realizadopor un programa de computadora o por un usuario humano), el archivo puede serexaminado, pero no puede ser modificado. Esta marca es útil para información crítica que14

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazano debe ser modificada o borrada, como archivos especiales que son usados solamentepor partes internas del sistema informático. Algunos sistemas incluyen también una marcaoculta para hacer que ciertos archivos sean invisibles; esta marca la usa el sistemainformático para ocultar archivos de sistema esenciales que los usuarios nunca debenmodificar.Borrado seguro de datosDebido al rápido crecimiento en el desarrollo de nuevo software y hardware, la vidaoperativa de los ordenadores personales se está acortando cada vez más. Por esta razónmuchos usuarios, antes de adquirir un equipo más moderno, intenta recuperar algo de lainversión efectuada vendiendo su equipo anterior. En el caso de las empresas nosencontramos además con una actividad muy extendida, que es el llamado leasing orenting. De esta manera, las empresas poseen siempre tecnología de última generación ydevuelven los anteriores equipos a la empresa arrendataria. El destino final de estosequipos suele ser el de las empresas especializadas en subastas o venta de equipos aprecio de saldo.Un estudio realizado por dos estudiantes del MIT (Instituto de Tecnología deMassachussets) realizado a partir de discos duros procedentes de subastas en Internet ytiendas de segunda mano reveló que: De los 158 discos duros que adquirieron más de un 80% estaban operativos.Recuperaron información de más del 43% de los discos duros.En más de un 70% esta información era privada o confidencial (datos del personal deuna empresa, datos médicos, números de tarjetas de crédito, correo electrónico,imágenes pornográficas…)Sólo un 7,59% de los discos duros, habían pasado por un proceso de borrado segurode datos.En su mayoría, estos dispositivos habían sido formateados.El borrado de archivos e incluso el formateo de los dispositivos de almacenamiento no essuficiente para garantizar el borrado irreversible de la información almacenada. Hay queser conscientes del riesgo de fugas de información que esto puede suponer paraempresas y particulares, por ello nuestro Departamento de I+D ha desarrollado diferentesy para ello existen aplicaciones de borrado seguro o formateo a bajo nivel que certificanque los datos contenidos en los dispositivos quedan destruidos de una manera totalmentesegura e irreversible.Respaldo de archivosCuando los archivos informáticos contienen información que es extremadamenteimportante, se usa un proceso de respaldo (back-up) para protegerse contra desastresque podrían destruir los archivos. Hacer copias de respaldo de archivos significasimplemente hacer copias de los archivos en una ubicación separada de modo que sepuedan restaurar si le pasara algo a la computadora, o si fueran borradosaccidentalmente.15

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaHay muchas maneras de hacer copias de respaldo de archivos. La mayoría de lossistemas informáticos proporcionan utilidades para ayudar en el proceso de respaldo, quepuede llegar a consumir mucho tiempo si hay muchos archivos a salvaguardar. Copiar losarchivos a otro disco duro en la misma computadora protege contra el fallo de un disco,pero si es necesario protegerse contra el fallo o destrucción de la computadora entera,entonces de deben hacer copias de los archivos en otro medio que puede sacarse de lacomputadora y almacenarse en una ubicación distante y segura.Sistemas de archivos y gestores de archivosLa manera en que una computadora organiza, da nombre, almacena y manipula losarchivos se denomina globalmente como su sistema de archivos. Todas las computadorastienen al menos un sistema de archivos; algunas computadoras permiten usar variossistemas de archivos diferentes. Por ejemplo, en las computadoras Windows másrecientes, se reconocen los antiguos sistemas de archivos FAT y FAT32 de las versionesantiguas de Windows, además del sistema de archivos NTFS que es el sistema dearchivos normal en las versiones recientes de Windows. NTFS no es más moderno queFAT32; ha existido desde que Windows NT se publicó en 1993.Cada sistema de archivos tiene sus propias ventajas y desventajas. La FAT estándarsolamente permite nombres de archivo de ocho bytes (o ocho caracteres de solo 1 byte)(más una extensión de tres bytes/caracteres) sin espacios, por ejemplo, mientras queNTFS permite nombres mucho más largos que pueden contener espacios, y tener variasletras Unicode. Puede llamar a un archivo Registros de nóminas.dat en NTFS, mientrasque en FAT estaría limitado a algo como nominas.dat.Los programas gestores o administradores de archivos son utilidades que le permitenmanipular archivos directamente. Le permiten mover, crear, borrar y renombrar archivos ycarpetas, aunque no le permiten realmente leer el contenido de un archivo o almacenarinformación en él. Cada sistema informático proporciona al menos un programa gestor dearchivos para su sistema de archivos nativo. En Windows, el gestor de archivos usadomás comúnmente es Windows Explorer.Los sistemas de archivos (filesystem en inglés), estructuran la información guardada enuna unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro) de una computadora, queluego será representada ya sea textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos.La mayoría de los sistemas operativos poseen su propio sistema de archivos.Lo habitual es utilizar dispositivos de almacenamiento de datos que permiten el acceso alos datos como una cadena de bloques de un mismo tamaño, a veces llamados sectores,usualmente de 512 bytes de longitud. El software del sistema de archivos es responsablede la organización de estos sectores en archivos y directorios y mantiene un registro dequé sectores pertenecen a qué archivos y cuáles no han sido utilizados. En la práctica, unsistema de archivos también puede ser utilizado para acceder a datos generadosdinámicamente, como los recibidos a través de una conexión de red (sin la intervenciónde un dispositivo de almacenamiento).Particiones de Discos y FormateoUna partición de disco es el nombre de cualquier división de un disco; siendo el discoduro el caso más común para esta técnica. La técnica consiste en dividir un disco en16

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazavarias partes, las cuales actúan y son tratadas por el sistema como discosindependientes; sin embargo, estas divisiones están presentes en un mismo disco físico.Cualquier unidad de almacenamiento completamente formateada es en realidad unapartición primaria que ocupa todo el disco; en dicho caso, el término partición es pocousado, siendo en este caso sustituido por otro termino más familiar, como formato deldisco. Esta técnica simple que puede considerarse como un precursor de la gestión devolúmenes lógicos, en inglés Logical Volume Management (LVM).Cuando un disco (pej. disco duro) es dividido en dos particiones primarias, el sistemaoperativo reconoce al único disco físico como dos discos electrónicamente independientesconectados al sistema; siempre y cuando el sistema reconozca el formato de dichasparticiones. Si por ejemplo, particionamos un disco duro de 100 GB en dos particiones delmismo tamaño, cada partición tendrá entonces 50 GB. Esto implica, que cada particiónpuede tener su propio sistema de archivos (formato), y de esta manera, tener un discoduro físico que funciona en realidad como dos unidades de almacenamientoindependientes. Esto es útil para el usuario que necesite o desee tener dos o mássistemas operativos en una misma máquina o disco.En Windows, las particiones reconocidas son identificadas con una letra seguida por unsigno de doble punto (pej. C:\). En sistemas basados en linux, se le asigna un archivoespecial en la carpeta /dev a cada partición (pej. hda1, sda2, etc.); el archivo recibe unnombre compuesto de tres letras seguidas de un número. Estos archivos especialesrepresentan la partición, y gracias a estos archivos, una partición puede montarse encualquier carpeta del sistema.Un único disco físico puede contener hasta cuatro particiones primarias; prácticamentetodo tipo de discos magnéticos y memorias flash (como pen drives) pueden particionarse.Sin embargo, para tener la posibilidad de más particiones en un solo disco, se utilizan lasparticiones extendidas, las cuales pueden contener un número ilimitado de particioneslógicas en su interior. Para este último tipo de particiones, no es recomendado su usopara instalar ciertos sistemas operativos, sino que son más útiles para guardardocumentos o ejecutables no indispensables para el sistema. Los discos ópticos (DVD,CD) no soportan particiones.Razones para el uso de particiones: Algunos sistemas de archivos (pej. versiones antiguas de sistemas FAT de Microsoft)tienen tamaños máximos más pequeños que los que el tamaño que proporciona undisco, siendo necesaria una partición de tamaño pequeño, para que sea posible eladecuado funcionamiento de este antiguo sistema de archivos. Se puede guardar una copia de seguridad de los datos del usuario en otra particióndel mismo disco, para evitar la pérdida de información importante. Esto es similar a unRAID, excepto en que está en el mismo disco. En algunos sistemas operativos aconsejan más de una partición para funcionar, comopor ejemplo, la partición de intercambio (swap) en los sistemas operativos basados enLinux. A menudo, dos sistemas operativos no pueden coexistir en la misma partición, o usardiferentes formatos de disco “nativo”. La unidad se particiona para diferentes sistemasoperativos. Uno de los principales usos que se le suele dar a las particiones (principalmente a laextendida) es la de almacenar toda la información del usuario (entiéndase música,fotos, vídeos, documentos), para que al momento de reinstalar algún sistema17

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaoperativo se formatee únicamente la unidad que lo contiene sin perder el resto de lainformación del usuario.Los softwares más básicos para realizar particiones son el FDISK en sistemasDOS/Windows/Linux y el GPARTED en Linux. Existen además aplicaciones comercialescomo el Partition Magic que son más simples de usar y tienen muchas más opciones.Un disco no puede utilizarse aún aunque ya se encuentre particionado. Para poderalmacenar información en él, previamente debe ser formateado. El formato de disco esel proceso de preparación de un disco duro o de un medio externo para el vaciado delsistema de archivos. Aunque hay dos tipos de formato (el físico y el lógico), habitualmentelos usuarios sólo conocen el lógico.El Formateo Físico, también llamado de bajo nivel, consiste en colocar marcas en lasuperficie magnética del disco para dividirlo en sectores físicos, los cuales pueden serluego referenciados indicando la cabeza lectora y el sector y cilindro que se desea leer.En computadoras compatibles el sector físico es de 512 bytes desde los tiempos del MS-DOS, aunque luego los sistemas operativos los agrupan en clusters al crear el sistema dearchivos.Normalmente sólo los discos flexibles necesitan ser formateados a bajo nivel. Los discosduros vienen formateados de fábrica y nunca se pierde el formato por operacionesnormales incluso si son defectuosas (aunque sí pueden perderse por campos magnéticoso altas temperaturas). Actualmente los discos duros vienen con tecnología que norequiere formato a bajo nivel, en algunos casos el disco duro podría dañarse.El formateo lógico o también llamado sistema de ficheros, puede ser realizadohabitualmente por los usuarios, aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica.El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En losdiscos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizarun formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición seformatea por separado.El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia laasignación de archivos a sectores, con lo que se pierde la vieja asignación que permitíaacceder a los archivos.Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos más habituales: Windows: FAT, FAT16, FAT32, NTFS, EFS. Linux: ext2, ext3, ext4, JFS, ReiserFS, XFS. Mac: HFS, HFS+.Antes de poder usar un disco para guardar información, éste deberá ser formateado. Losdiscos movibles (disquetes, CD, USB, Unidad Zip, etc.) que se compran normalmente yase encuentran formateados pero puede encontrar algunos no formateados de vez encuando. Un disco duro nuevo, o un dispositivo para grabar en cinta, pueden no haber sidopre-formateados.Habitualmente, un formateo completo hace cuatro cosas: Borra toda la información anterior. Establece un sistema para grabar disponiendo qué y dónde se ubicará en el disco.18

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaVerifica el disco sobre posibles errores físicos o magnéticos que pueda tener.Eliminar virus informáticos que han dañado el sistema y que un antivirus no ha podidoeliminar.19

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSección 2: MemoriaMemoria RAMLa memoria RAM (Random Access Memory - Memoria deAcceso Aleatorio) consiste en circuitos capaces dealmacenar información en forma temporal mientras serealizan las diferentes tareas en la PC. A diferencia de losdiscos o dispositivos similares, no tienen partes mecánicas,sino que son enteramente electrónicas. Esto hace que seaextremadamente rápida de acceder respecto a otrastecnologías de almacenamiento y que se utilice para todaslas tareas momento a momento en la máquina, ya quecuanto más rápida sea, el procesador podrá realizar mástareas por segundo. La RAM es una memoria de Lectura y Escritura, lo que significa quepodemos tanto introducir información en ella para usos posteriores o leer dichainformación para realizar cualquier tarea requerida. En general la memoria se fabrica enmódulos que contienen varios chips junto a un conector que se calza en la placa madre.El acceso aleatorio significa que tarda exactamente el mismo tiempo en leer o escribircualquier unidad de información independientemente de donde esta se ubique, ya que seaccede directamente al lugar correspondiente sin recorrer otros.La memoria RAM tiene un gran inconveniente: debido a que almacena su información encircuitos que dependen de la energía del sistema, si esta se interrumpe, toda lainformación almacenada allí se pierde automáticamente. Por eso lleva el nombre dememoria volátil. Por ello, antes de apagar el equipo, siempre debe almacenarse lainformación en algún medio de almacenamiento secundario no volátil, como ser losdiscos, donde la información permanece guardada aunque no reciba energía externa.Existen tecnologías de memoria no volátiles, pero son más costosas, difíciles de fabricar olentas que la memoria RAM convencional.La memoria RAM, como mencionamos antes, proporciona al procesador almacenamientotemporal para programas y datos. Todos los programas y datos deben transferirse a laRAM desde algún dispositivo de entrada o desde un medio de almacenamientosecundario (como el disco duro) antes que puedan procesarse o utilizarse. Debido a quela cantidad de RAM es limitada, siempre está en uso gran parte de ella, y cuando unprograma termina su ejecución se libera el espacio utilizado para dárselo a otro que laestuviera necesitando. Cuando un usuario quiere ejecutar muchos programas ensimultáneo, puede ocurrir la saturación de la RAM, donde es posible que no hayamemoria suficiente para ejecutar un nuevo programa o para añadir datos a uno existente.Debido a la gran cantidad de información que se almacena en la memoria RAM, los datose instrucciones de los programas son accesibles mediante direcciones. Cada byte que sealmacene en la RAM tiene una dirección única, de manera a que uno pueda acceder, leero escribir en ese espacio en particular cuando sea necesario, sin posibilidad de error oconfusión.La capacidad de la RAM se expresa en la cantidad de Bytes que puede almacenar. Engeneral los chips de memoria tienen capacidades de Megabytes y Gigabytes, o sea,20

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazamillones de bytes. Actualmente las PCs vienen comúnmente con 256 MB, 512 MB, 1 GB,2GB o más de RAM. Cada Megabyte internamente tiene 1.048.576 Bytes (2 20 bytes).La memoria RAM funciona a una fracción de la velocidad total del procesador. Estoimplica que es más lenta que el mismo, y por lo tanto no puede responder a susrequerimientos a la máxima velocidad a la que éste funciona. Es por esto que existen losregistros y la memoria caché, que sí corre a dicha velocidad, y los datos se intercambianentre ellas según necesidad. La memoria RAM no se fabrica a velocidades tan elevadascomo la de la CPU porque en ese caso serían muy costosas, consumirían demasiadaenergía, y recalentarían. Es por estos motivos también que los registros y la caché sonmemorias mucho más rápidas, pero mucho más pequeñas y costosas.Memoria CachéLos programas y datos se cargan en la RAM desde el almacenamiento secundario porquela RAM es accesible mucho más rápido que los demás dispositivos. Cuantos más datos einstrucciones pueda acceder el procesador por segundo, obtendremos un mayorrendimiento. Como el almacenamiento secundario en general contiene componentesmecánicos, puede tardar milisegundos o microsegundos para acceder a la informaciónrequerida, mientras que el procesador trabaja a picosegundos, y por lo tanto estará ociosomucho tiempo mientras espera que se le brinde la información requerida. La memoriaRAM, en cambio, trabaja en el orden de los nanosegundos, lo cual es mucho más rápidoque el almacenamiento secundario, aunque no alcanza a la velocidad del procesador detodos modos.Evidentemente, existen tecnologías dememoria más rápidas, que podríantrabajar a la misma velocidad que elprocesador, pero debido a que estas sonmuy costosas, no pueden utilizarse comomemoria RAM del sistema. Es por estoque se ha creado la memoria Caché. Lamemoria caché es una memoria de altavelocidad (mayor a la RAM), que por sualto costo sólo puede añadirse enpequeñas cantidades al sistema. Normalmente forma parte del propio procesador, y seutiliza para almacenar todos los datos e instrucciones que se están utilizando en esepreciso instante, de forma a acelerar los procesos y el acceso a la información crítica.Este mecanismo actúa como un colchón entre el procesador y la RAM, almacenando todolo necesario en cada momento y trayendo de la RAM sólo los datos que no posee cuandoson requeridos. Inclusive tiene mecanismos para intentar predecir cuales serán lospróximos datos a requerirse para traerlos por adelantado y evitar las esperas que significael acceso a la velocidad de la memoria de sistema.21

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaTipos de Memoria RAMSDR SDRAM (Single Data Rate SynchronousDynamic RAM)Memoria síncrona (misma velocidad que elsistema), con tiempos de acceso de entre 25 y 10ns y que se presentan en módulos DIMM de 168contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en losPentium III, así como en los AMD K6, K7, Athlon yDuron. Según la frecuencia de trabajo se dividenen:PC66: la velocidad de bus de memoria es de66 MHz, temporización de 15 ns y ofrecetasas de transferencia de hasta 533 MiB/s.PC100: la velocidad de bus de memoria es de100 MHz, temporización de 8 ns y ofrecetasas de transferencia de hasta 800 MiB/s.PC133: la velocidad de bus de memoria es de133 MHz, temporización de 7,5 ns y ofrecetasas de transferencia de hasta 1066 MiB/s.Está muy extendida la creencia de que se llamaSDRAM a secas, y que la denominación SDRSDRAM es para diferenciarla de la memoria DDR,pero no es así, simplemente se extendió muyrápido la denominación incorrecta. El nombrecorrecto es SDR SDRAM ya que ambas (tanto laSDR como la DDR) son Memorias SíncronasDinámicas.DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modotrabaja al doble de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuenciade reloj. Se presenta en módulos RIMM de 184 contactos. Del mismo modo que laSDRAM, en función de la frecuencia del sistema se clasifican en: PC1600 ó DDR200: funciona a 2.5 V, trabaja a 200 MHz, (100 MHz de bus dememoria), tasas de transferencia de hasta 1,6 GB/s. Este tipo de memoria la utilizaronlos Athlon XP de AMD, y los primeros Pentium 4. PC2100 ó DDR266: funciona a 2.5 V, trabaja a 266 MHz (133 MHz de bus dememoria), tasas de transferencia de hasta 2,1 GB/s. PC2700 ó DDR333: funciona a 2.5 V, trabaja a 333 MHz, (166 MHz de bus dememoria), tasas de transferencia de hasta 2,7 GB/s. PC3200 ó DDR400: funciona a 2.5V, trabaja a 400 MHz, (200 MHz de bus dememoria), tasas de transferencia de hasta 3,2 GB/s (de ahí el nombre PC3200).Es poco práctico utilizar DDR SDRAM a más de 400, por lo que está siendo sustituida porla revisión DDR2. PC2-4200 ó DDR2-533: trabaja a 533 MHz (266 MHz de bus de memoria), tasas detransferencia de hasta 4,26 GB/s.22

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaPC2-4800 ó DDR2-600: trabaja a 600 MHz (300 MHz de bus de memoria), tasas detransferencia de hasta 4,8 GB/s.PC2-5300 ó DDR2-667: trabaja a 667 MHz (333 MHz de bus de memoria), tasas detransferencia de hasta 5,3 GB/s.PC2-6400 ó DDR2-800: trabaja a 800 MHz, (400 MHz de bus de memoria), tasas detransferencia de hasta 6,4 GB/s.Finalmente, la evolución de la memoria DDR pasó a la siguiente etapa: DDR3. PC3-6400 ó DDR3-800: trabaja a 800 MHz, (400 MHz de bus de memoria), tasas detransferencia de hasta 6,4 GB/s. PC3-8500 ó DDR3-1066: trabaja a 1.066 MHz, (533 MHz de bus de memoria), tasasde transferencia de hasta 8,5 GB/s. PC3-10600 ó DDR3-1333: trabaja a 1.333 MHz, (667 MHz de bus de memoria), tasasde transferencia de hasta 10,6 GB/s. PC3-12800 ó DDR3-1600: trabaja a 1.600 MHz, (800 MHz de bus de memoria), tasasde transferencia de hasta 12,8 GB/s.Memoria ROMMemoria PROMLa memoria ROM (Read Only Memory - Memoria de SóloLectura) es una memoria que el usuario no puede modificar.Se la considera memoria “no volátil”, ya que aunque lamáquina se apague y se desconecte la fuente de energía, sucontenido no se altera ni se pierde. El chip está construido conla información dentro ya en forma permanente. Normalmenteesta memoria se utiliza para guardar comandos simples comoser el arranque de una computadora.PROM (Programable ROM) consiste en una memoria que puede ser grabada por elusuario una única vez. Una vez que se inscribe su contenido, nunca vuelve a modificarse,y se mantiene la información aunque existan interrupciones de poder.Memoria EPROMEPROM (Erasable PROM - PROM borrable)consiste en una evolución de la PROM, dondeel contenido puede alterarse cuando el usuariolo desee, y una vez escrita la nuevainformación, esta es permanente hasta que sedesee escribir algo nuevo. La interrupción en lacorriente eléctrica no hace que se pierda lainformación. Para realizar los cambiosnormalmente se requiere de software especialprovisto por el fabricante. En general, esta es lamejor solución para muchas necesidades de lasmáquinas. Por ejemplo, el BIOS (el mecanismoque se encarga de arrancar la máquina ydetectar dispositivos), antiguamente venía enROM o PROM, pero siendo que las instrucciones o datos contenidos en él podían tener23

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaerrores, o requerir actualizaciones ante nuevas necesidades, la única forma de cambiarloera cambiar físicamente el chip por uno nuevo. En cambio, actualmente todos los BIOSvienen en chips EPROM, de forma a que cuando existe una nueva actualización,simplemente se corre un programa que lo modifica acorde a las necesidades.Memoria VirtualLa Memoria virtual es un concepto que permite al software usar más memoria principalque la que realmente posee el ordenador.Muchas aplicaciones requieren el acceso a más información (código y datos) que la quese puede mantener en memoria física. Esto es así sobre todo cuando el sistema operativopermite múltiples procesos y aplicaciones ejecutándose simultáneamente, cada unaconsumiendo una porción de la memoria principal. La solución más simple al problema esagregarle memoria al equipo, pero esto tiene un costo alto y en algunos casos, según eltipo de placa madre, ya no es posible.Otra solución al problema de necesitar mayor cantidad de memoria de la que se poseeconsiste en que las aplicaciones mantengan parte de su información en disco, moviéndolaa la memoria principal cuando sea necesario. En la memoria virtual, la combinación entrehardware especial y el sistema operativo hace uso de la memoria principal y la secundariapara hacer parecer que el ordenador tiene mucha más memoria principal (RAM) que laque realmente posee. Este método es invisible a los procesos. La cantidad de memoriamáxima que se puede hacer ver que hay tiene que ver con las características delprocesador. Por ejemplo, en un sistema de 32 bits, el máximo es 2 32 , lo que daaproximadamente 4000 Megabytes (4 Gigabytes). Todo esto hace el trabajo delprogramador de aplicaciones mucho más fácil, al poder ignorar completamente lanecesidad de mover datos entre los distintos espacios de memoria. Es importante notarque no todos los sistemas operativos utilizaban este mecanismo en el pasado (como elDOS), donde si no había suficiente memoria disponible para un nuevo proceso,simplemente se mostraba un error y se pedía que se cierren programas para liberarmemoria y que el nuevo proceso pueda ejecutarse.Aunque la memoria virtual podría estar implementada por el software del sistemaoperativo, en la práctica casi siempre se usa una combinación de hardware y software,dado el esfuerzo extra que implicaría para el procesador.Cuando se usa Memoria Virtual, o cuando una dirección es leída o escrita por la CPU, unaparte del hardware dentro de la computadora traduce las direcciones de memoriageneradas por el software (direcciones virtuales) en:La dirección real de memoria (la dirección de memoria física), oUna indicación de que la dirección de memoria deseada no se encuentra en memoriaprincipal (llamado excepción de memoria virtual)En el primer caso, la referencia a la memoria es completada, como si la memoria virtualno hubiera estado involucrada: el software accede donde debía y sigue ejecutandonormalmente. En el segundo caso, el sistema operativo es invocado para manejar lasituación y permitir que el programa siga ejecutando o aborte según sea el caso. Lamemoria virtual es una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoriamucho mayor que la memoria física de una máquina. Esta "ilusión" permite que losprogramas se ejecuten sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física.24

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaDebido a que sólo la parte de memoria virtual que está almacenada en la memoriaprincipal, es accesible a la CPU, según un programa va ejecutándose, la proximidad dereferencias a memoria cambia, necesitando que algunas partes de la memoria virtual setraigan a la memoria principal desde el disco, mientras que otras ya ejecutadas, sepueden volver a depositar en el disco (archivos de paginación).En un estado estable, prácticamente toda la memoria principal estará ocupada confragmentos de procesos, por lo que el procesador y el S.O tendrán acceso directo a lamayor cantidad de procesos posibles, y cuando el S.O traiga a la memoria un fragmento,deberá expulsar otro. Si expulsa un fragmento justo antes de ser usado, tendrá que traerde nuevo el fragmento de manera casi inmediata. Demasiados intercambios defragmentos conducen a lo que se conoce como hiperpaginación: donde el procesadorconsume más tiempo intercambiando fragmentos que ejecutando instrucciones deusuario. Para evitarlo el sistema operativo intenta adivinar, en función de la historiareciente, qué fragmentos se usarán con menor probabilidad en un futuro próximo.25

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSección 3: Medios de almacenamiento MagnéticosGrabación MagnéticaGran parte de los dispositivos de almacenamiento actuales (discos duros, cintas,diskettes) se basan en el proceso de grabación magnética de datos. El magnetismo es unfenómeno conocido desde la antigüedad, de hecho ya en el 600 A.C. Tales de Miletodescribió la atracción de los objetos de hierro por un mineral, la magnetita. Tambiénobservó que al frotar una resina natural, el ámbar, éste era capaz de atraer objetosligeros, es decir, electricidad estática… William Gilbert en 1600, trató de clasificar losmateriales según su capacidad de ser “electrificados o no” al ser frotados.Los conceptos de magnetismo y electricidad eran tratados de modo conjunto, y es quecomo descubrió H. Oersted en 1820, una corriente eléctrica es capaz de crear un campomagnético a su alrededor. Otro nombre importante en el desarrollo de las leyes delmagnetismo fue André M. Ampère, quién descubrió que dos corriente eléctricas quecirculan en el mismo sentido se atraen, es decir se crea una fuerza magnética atractivaentre ellas, y mientras que si circulan en sentidos contrarios se repelen.Biot-Savart, y años después Michael Faraday, dieron forma a la teoría electromagnética,logrando transformar campos magnéticos en movimiento en corriente eléctrica y a lainversa. Gracias a ello se desarrollaron numerosas máquinas que aprovechaban estefenómeno para crear electricidad (generadores, turbinas) o para transformar laelectricidad en movimiento (motores, rotores, etc.).Finalmente James Maxwell mediante ecuaciones, da forma matemática alelectromagnetismo, llevándolo a escalas atómicas.En lo referente a la aplicación de estosconceptos en la grabación magnética, vemosen la figura como una cinta magnética pasadelante de una cabeza magnética alimentadapor señales de corriente alterna y recibe asíalternadamente campos magnéticos depolaridad opuesta. Estos campos semantienen latentes en la cinta magnéticadebido al magnetismo remanente del materialmagnético de la cinta. El medio originalmentese grababa de forma longitudinal, peronuevos avances han permitido una grabaciónperpendicular, que permite una mayordensidad de información.La grabación magnética se efectúa en la cabeza magnética que no es otra cosa que unhilo conductor arrollado, en forma de bobina, a un núcleo que genera un campomagnético proporcional a la corriente aplicada al hilo. En la cabeza se produce laconversión de las variaciones de tensión en variaciones de campo magnético.26

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaParte 1: Cintas magnéticasLos primeros sistemas de almacenamiento de información en los antiguos sistemasinformáticos fueron las cintas magnéticas. La cinta magnética es un medio dealmacenamiento secuencial, esto significa que para accederse a una información,debemos recorrer linealmente toda la cinta y pasar por todos los archivos previos, hastalocalizar el dato en cuestión. En los medios de acceso secuenciales, cada archivo quebuscamos tiene un tiempo diferente de acceso, dependiendo de qué tan al principio o alfinal de la cinta se encuentra. Esto hace que los archivos más lejanos tomen más tiempoen ser localizados y leídos o grabados. Otro problema que presentan es que si el archivocrece de tamaño, no puede ubicarse en el mismo lugar (porque el espacio asignado esjusto para el tamaño anterior) y debe moverse al extremo, donde haya espacio libre, elcual es un procedimiento lento y engorroso.Para el uso normal en el hogar o en la oficina, las cintas han sido reemplazadas por losdiscos magnéticos como medio de almacenamiento, aún tienen un uso particularmenteimportante en el mundo informático: el ser mecanismos de respaldo (backup) de archivosimportantes: Debido a la gran capacidad de almacenamiento de las cintas a un bajo costopor MB, se siguen utilizando como medio de copias de seguridad de archivos importantesde forma a estar protegidos contra pérdidas de los archivos originales. Con el tamañopromedio de los discos duros siendo de muchos gigabytes, la cinta es el único medio quepermite realizar una copia de seguridad de un disco sin tener que ser intercambiadadurante el proceso. Además, los medios de almacenamiento removibles soncomparativamente caros, con costos promedio diez veces superiores al de la cinta.La operación mecánica de una unidad decinta magnética es similar a la de unreproductor de casetes de audio. La cinta esuna banda delgada revestida de un materialmagnético que pasa frente a un cabezal delectura/escritura. Existen muchos tipos decintas diferentes, pero todos utilizan losmismos principios básicos. Los datos seguardan en forma serial en el medio,ordenándolos en filas, unos después de otros,dentro de las pistas. Las pistas corren a lolargo de la cinta y pueden tenerse varias en forma paralela. El cabezal lee o escribe losdatos en una o más pistas a la vez.Las soluciones más populares para sistemas pequeños con pocos requerimientos son lascintas de sonido digital helicoidales de 4mm (DAT - Digital Audio Tape) y los cartuchos decinta lineal de cuarto de pulgada (QIC - Quarter Inch Cartdrige).Cuando las corporaciones empezaron a dar información crítica a sistemas automáticos,los requerimientos de almacenamiento electrónico se incrementaron dramáticamente.Imágenes, multimedia y otras aplicaciones basadas en datos son quienes mayornecesidad tienen de soluciones mejores y baratas que brinden gran capacidad, buenrendimiento y mejor integridad de los datos. Esto ha resultado en una nueva generaciónde cintas, como el Super-DLT y los nuevos formatos SAIT y LTO, y aplicaciones deadministración de cintas capaces de funcionar sin un operador con grandes niveles deseguridad.27

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaQIC (Quarter-Inch-Tape Cartdrige)Se introdujo en 1972 por 3M como un medio para almacenar datos de aplicaciones deadquisición de datos de telecomunicaciones. Al pasar el tiempo, el dispositivo QIC,comparativamente barato, se volvió un sistema de almacenamiento estándar aceptado,especialmente para PCs que no funcionaban en red.Los cartuchos QIC son muy semejantes a los casetes de sonido, con dos rollos dentro. Unbastón de metal, conocido como capstan, empuja la cinta contra una rueda de goma. Elformato QIC emplea una técnica de grabación lineal en la que los datos se escriben enpistas paralelas que corren a lo largo de la cinta. El número de pistas es el principiodeterminante de la capacidad.La cinta QIC utiliza un cabezal de lectura/escritura similar al encontrado en las grabadorasde casete domésticas. El cabezal contiene dos cabezas de escritura, junto a una delectura entre medio. Esto permite al dispositivo verificar los datos recién escritos cuando lacinta se mueve en cualquier dirección. Si el dato recién escrito es verificado por el cabezalde lectura, el buffer se vacía y nuevos datos son adquiridos de la memoria del sistema. Sise encuentran errores, el segmento es reescrito en el próximo lugar en la cinta.En el modo de grabación, la cinta se mueve pasandosobre el cabezal de lectura/escritura estacionario a100-120 pulgadas/seg. Con un dispositivo y formatoestándar, el cabezal lee o escribe los datos en línearecta, una pista por vez. Se pueden agregarcabezales de lectura/escritura extra, para mejorar elrendimiento. Los 800KBps logrados por doscabezales pueden ser doblados a 1600KBps concuatro cabezales. En algunos ambientes donde serequiere gran capacidad, se pueden apilar hasta 36cabezales por aparato.Uno de los defectos del QIC es la incompatibilidad. El formato ha sufrido de unasuperabundancia de estándares a lo largo de los años (cerca de 120 hasta ahora), y notodos los dispositivos QIC son compatibles con todos los estándares.Estándares Travan.La especificación Travan es un intento por la industria de la cinta, particularmente por elconglomerado 3M, de racionalizar la situación ofreciendo un número de formatos de altacapacidad con cierto grado de compatibilidad respecto a los estándares QIC anteriores.DAT (Digital Audio Tape)Fue concebido inicialmente como un formato de sonido con calidad de CD. En 1998, Sonyy HP definieron el estándar DDS (Digital Data Storage), transformando el formato en unque pudiera utilizarse para almacenar datos de computadora.La tecnología DAT es una cinta de 4mm que emplea una técnica llamada “helical scanrecording”. Es el mismo tipo de técnica que se usa en las grabadoras de vídeo y es28

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazainherentemente más lenta que la cinta lineal. Por esta razón, es generalmente utilizada enambientes donde el requerimiento principal es gran capacidad.La cinta en un sistema de escaneado helicoidales empujada del cartucho y enroscada alrededorde un tambor conteniendo dos cabezales delectura y dos de escritura, organizados de formaalternada. Los cabezales de lectura verifican losdatos escritos por los cabezales de escritura. Lacabeza del cilindro está ligeramente torcida enrelación a la cinta, y gira a 2.000rpm. La cinta semueve en la dirección opuesta al giro del cilindro,a menos de una pulgada por segundo, perodebido a que la grabación es a más de una líneapor vez, la velocidad efectiva es de 150 pulgadaspor segundo. Cortas pistas diagonales seescriben a través del ancho de la cintacon un tamaño de ocho veces el ancho dela cinta. Estas contienen alrededor de128KB de datos y corrección de errores(ECC) cada una.Un cabezal de lectura verifica los datos.Si se presentan errores, los datos sonreescritos, de otro modo, el controladordel buffer se vacía en espera del próximosegmento. El segundo cabezal deescritura escribe los datos con un ángulode 40 grados respecto al primero. Aunquese diera el caso de que la segundaescritura se encimara con la primera,están codificadas magnéticamente condiferentes polaridades, de tal manera que solamente puedan ser escritas por el cabezalde lectura correcto. El patrón diagonal de escritura almacena muchos más datos en lacinta, permitiendo grandes densidades de datos. Un directorio con los archivos sealmacena en una partición al inicio de la cinta, o en un archivo en el disco duro.En forma semejante a su variedad lineal, el rendimiento se puede aumentar en granmedida añadiendo cabezales de lectura/escritura, pero esto es problemático con el diseñode los dispositivos de escaneado helicoidal debido al diseño de la cabeza rotativa. Elhecho de que las cabezas sólo pueden añadirse en pares hace difícil introducir elcableado dentro de un único cilindro y esto limita el rendimiento potencial de losdispositivos de escaneado helicoidal. Debido al gran ángulo de la cinta y al grado decontacto físico, tanto el cabezal como la cinta corren peligro de romperse con el uso.La capacidad que ofrece el DAT sobre el QIC/Travan viene a un alto costo monetario,normalmente el doble de los dispositivos QIC. Actualmente, este estándar alcanza los160GB por cinta, con investigaciones llevándose a cabo para alcanzar los 320GB en elfuturo próximo.29

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urraza8mmLa tecnología de cintas de 8mm fue diseñadaoriginalmente para la industria del vídeo. Supropósito original era transferir imágenes a color dealta calidad a la cinta para almacenarlas yrecuperarlas. Ahora la tecnología de 8mm ha sidoadoptada por la industria de la computación comouna manera confiable de almacenar grandescantidades de datos. Similar al DAT, pero conmayor capacidad, 8mm emplea la tecnología degrabación helicoidal. El problema del sistema es elcamino complicado de la cinta. Debido a que lacinta debe ser sacada del cartucho y enrollada alrededor del cilindro giratorio delectura/escritura, ésta sufre de mucha presión.Existen dos protocolos importantes, utilizando diferentes algoritmos de compresión ytecnologías de dispositivos, pero las funciones básicas son las mismas. ExabyteCorporation auspicia el estándar Mammoth 1 y 2 (máximo 60 GB), mientras que Seagatey Sony representan una nueva tecnología conocida como AIT (Actualmente ronda los 400GB). Una versión mejorada del AIT, pero con un cartucho similar al DLT, no ya en 8 mm,es el SAIT, que actualmente tiene capacidades de 800 GB.DLT (Digital Linear Tape).El DLT es una adaptación de laantigua grabación rollo a rollo en laque el cartucho de cinta realiza lafunción de un rollo y el dispositivo ladel otro.Los dispositivos DLT utilizan cintasanchas de media pulgada departículas de metal (un 60% másanchas que las cintas de 8mm) en lascuales los datos se graban en unpatrón serpenteante de pistasparalelas agrupadas en pares. Cadapista de datos tiene la longitud enterade la cinta. Cuando los datos segraban, el primer conjunto de pistasse graba en toda la longitud de la cinta. Cuando el final del casete es alcanzado, loscabezales son reposicionados para grabar un nuevo conjunto de cintas, Y la cinta es denuevo grabada en toda su longitud, pero en la dirección opuesta. El proceso continúa, deun lado para el otro, hasta que la cinta se llena. Los dispositivos actuales graban 128 o208 pistas. Gracias a numerosos avances de diseño, el tiempo de vida del cabezalalcanza las 30.000 horas, comparada con las 2.000 horas de los dispositivos de lecturahelicoidal de 8mm.Los datos son guardados y leídos utilizando múltiples canales simultáneamente. Latecnología DLT segmenta la cinta en pistas paralelas horizontales y guarda los datos30

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazapasando la cinta por un cabezal estacionario.Los productos actuales graban dos canales ensimultáneo utilizando dos elementos delectura/escritura en el cabezal, doblandoefectivamente la velocidad de transferenciaposible a una cierta velocidad y densidad degrabación. Las altas velocidades detransferencia aceleran los procesos degrabación y escritura de grandes bloques dedatos.Otra medida del rendimiento de la cinta es eltiempo requerido para localizar un archivo.Este criterio es especialmente importante paraaplicaciones que manipulan archivos, ya seapara agregar o recuperar datos. La tecnologíaDLT minimiza el tiempo de búsqueda a travésde un índice localizado al final lógico de lacinta. Utilizando este índice, que lista elsegmento de direcciones de cada archivo enla cinta, el dispositivo salta hasta la pistaconteniendo el archivo y realiza una búsquedade alta velocidad del archivo. Esta habilidadpermite a los productos DLT encontrarcualquier archivo en en un tiempo promediode 45 segundos.Las principales ventajas del DLT son su grancapacidad de almacenamiento, grandes velocidades de transferencia de datos y granconfiabilidad, especialmente porque el medio no toca el cabezal en el dispositivo. Laprincipal desventaja del DLT es el precio.Super DLTUno de los más significativos nuevos formatos de cinta es la siguiente generación al DLT,conocida como Super DLT. Utilizando una combinación de técnicas de grabación ópticasy magnéticas, conocida como LGMR (Laser Guided Magnetic Recording), Super DLTutiliza láseres para alinear más precisamente las cabezas de grabación. Unaconsecuencia del LGMR es la eliminación de la necesidad de preformatear la cinta, lo quedecrece costos y brinda una mayor conveniencia al usuario. Las últimas versiones de estatecnología ofrecen capacidades de 160 GB con una velocidad de transferencia de 10MBps. A pesar de ser un formato preferido por los usuarios, el DLT lentamente ha idosiendo reemplazado por el LTO.LTO (Linear Tape Open)LTO es un intento de desarrollar un estándar abierto para almacenamiento en cinta linealcomo una alternativa al formato DLT, propietario de Quantum. Propuesto y desarrolladoinicialmente por un consorcio de HP, IBM y Seagate, la tecnología LTO combina lasventajas de los formatos lineales multi-canal, bidireccionales, con el aumento de unatecnología servo, compresión de datos, diseño de pistas y códigos de corrección de31

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaerrores para maximizar la capacidad, rendimiento y confiabilidad. En los últimos años handesbancado a los demás estándares, debido a su capacidad de almacenamiento superiora un costo accesible.LTO Ultrium es un formato de un únicocilindro apuntado a usuarios querequieren copias de seguridad de grancapacidad. El formato permite a losfabricantes desarrollar productos de hasta800 GB de capacidad, con tasas detransferencia de 120 MBps. Se esperaque las capacidades lleguen en algúnmomento a los 1.6 y 3,2 TB GB en unúnico cartucho con velocidad detransferencia de hasta 180/270 MBps.Actualmente las cintas LTO transmiteninformación a velocidades mayores quelos propios discos duros, proveenencriptación, capacidades WORM, detección y corrección de errores, con una durabilidadde más de 50 años o 1,2 millones de usos (lecturas/escrituras).Aplicaciones RobóticasAl mejorarse las tecnologías de almacenamiento en cinta, un gran número de aplicacionespara ellas ha emergido en los últimos años.Librerías de cintas.Las demandas incrementadas sobre los servidores actuales requieren tener datos off-linecon un control de acceso automático. Una “librería de cintas” es un sistema dealmacenamiento de datos de gran capacidad para almacenar, recuperar, leer y escribir enmúltiples cartuchos de cinta magnética. Contiene lugares de almacenamiento paradepositar los cartuchos y un mecanismo robótico para mover cualquier cartucho hasta eldispositivo. Existen librerías de cintas disponibles para todas las tecnologías actuales.Unidades más pequeñas pueden tener varios dispositivos para lectura y escriturasimultánea y pueden contener varios cientos de cartuchos. Las unidades grandes puedentener cientos de dispositivos y varios miles de cartuchos. Los dispositivos de librerías decintas son definidas como “near on-line”, porque no son tan rápidas como los dispositivoson-line.Arrays de cintas.Los arrays de cintas están basados en una tecnología robada de los subsistemas RAIDde disco. La idea no es nueva, pero hasta hace poco los arrays no proveían suficienterendimiento sobre los dispositivos únicos. Ahora se han convertido en una opción prácticapara almacenamiento de rango medio. Los arrays están basados en controladoresespeciales que pueden guardar datos en múltiples dispositivos en forma simultánea,opuestamente al acceso lento y secuencial de los dispositivos únicos. Los vendedores dearrays de cintas afirman que un array con cuatro dispositivos provee un rendimientocuatro veces mayor sobre un dispositivo único. Para una mayor tolerancia a fallas, la32

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazamayoría de los arrays de cintas pueden ser configurados conun dispositivo de paridad. Ellado negativo es que se obtiene un decremento en la ganancia general en velocidad.HSM (Hierarchical Storage Management).Las aplicaciones HSM son diseñadas para minimizar los costos de almacenamientooptimizando el rendimiento. Consiguen esto combinando múltiples medios dealmacenamiento tales como discos magnéticos, discos ópticos y cintas en una únicaunidad lógica, migrando transparentemente los medios basado en la frecuencia deacceso.33

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaParte 2: Discos magnéticos (Disco duro, diskette, zip drive)Son dispositivos como los discos flexibles, discos duros y algunos tipos de cinta, queutilizan una tecnología semejante para lograr sus objetivos. El medio está cubierto conpartículas magnéticas de un espesor de menos de una millonésima de pulgada, las cualesestán divididas en áreas microscópicas llamadas dominios. Cada dominio es como unpequeño imán, con polos norte y sur, y representan un cero o un uno dependiendo dehacia dónde está apuntando.La información es leída o escrita en el medio utilizando un cabezal que actúa en formasimilar a la grabadora en una cassettera. En el disco duro esta cabeza flota en un colchónde aire creado por la rotación del disco. Esto contribuye a la mayor seguridad del discoduro comparado al disco flexible, donde la cabeza toca la superficie del disco. Estos dostipos de discos son conocidos como de “acceso aleatorio” debido a la manera en que lainformación es organizada en círculos concéntricos en la superficie del disco. Esto permiteal cabezal ir a cualquier parte del disco y leer o grabar información de manera rápida,independientemente de donde esté ubicada, a diferencia de las cintas magnéticas, cuyavelocidad de acceso depende de donde esté almacenado el dato en la cinta.Primeramente vamos a mencionar a los discos duros, que actualmente son el medio dealmacenamiento principal dentro de un sistema de PC.Los discos duros son platos rígidosdonde, para permitir almacenamiento delos datos, ambos lados de cada plato soncubiertos con un medio magnético. Ésteguarda los datos en patrones magnéticos,con cada plato siendo capaz dealmacenar un billón o más de bits porpulgada cuadrada (bpsi - bits per squareinch) de la superficie del plato.El interior del disco debe mantenerse librede polvo, como vino de fábrica. Paraeliminar la contaminación interna, lapresión del aire es igualada mediantefiltros especiales y los platos son sellados herméticamente en una caja con el interiormantenido en un vacío parcial.Típicamente, dos o tres platos se apilan uno encima de otro con un centro común que rotaa miles de revoluciones por minuto. Existe un espacio entre los platos, dejando lugar a loscabezales de lectura/escritura, montados en el extremo de un brazo. Éste está tan cercade los platos que el más mínimo movimiento puede alejar el cabezal de la superficie deldisco. Una pequeña partícula de polvo puede chocar con el cabezal, tocando el disco ydañando la cobertura magnética.Existe un cabezal de lectura/escritura para cada lado del plato, montado en brazos quepueden moverse hacia el centro o el eje. Los brazos se mueven mediante un motor quegenera movimientos muy rápidos y precisos.34

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaCuando un disco es formateado a bajonivel, se divide en pistas y sectores. Laspistas son círculos concéntricosalrededor del eje central en cada ladodel plato. Las pistas físicamente encimauna de otra en diferentes platos seagrupan en cilindros, que a su vez sedividen en sectores de 512 bytes. Elconcepto de los cilindros es importante,ya que la información contenida en unmismo cilindro puede ser accedida sintener que mover los cabezales. El sectordel disco es la unidad más pequeñaaccesible de manera individual. Losdiscos utilizan una técnica llamada“grabación de bits por zona”, en la quelas pistas del exterior del disco contienenmás sectores que las interiores.Los datos se graban en la superficiemagnética del disco de la misma maneraque en los diskettes o cintas digitales.Esencialmente, la superficie es tratadacomo una lista de posiciones de puntos,en la que cada uno está marcado comoun 1 o un 0. La posición de cadaelemento de la lista no se puedeidentificar de una manera absoluta, y unesquema de marcas de guía ayuda alcabezal de lectura/escritura a encontrar las posiciones en el disco. La necesidad de estasmarcas de guía explica porqué los discos deben ser formateados antes de poder usarse.Cuando se necesita acceder a los datos guardados, el disco gira muy rápido, y asícualquier parte de la circunferencia puede ser identificada rápidamente. El disco traduceun pedido de lectura de la computadora en realidad. Guardar y recuperar sectoresindividuales de datos en un disco grande requiere una gran sobrecarga, reduciendo laeficiencia en el manejo de archivos. Por lo tanto, para mejorar el rendimiento, los sectoresde datos se agrupan en grupos llamados clústeres. El número de sectores de un clústerdepende del tamaño del clúster, que a su vez depende del tamaño de la partición.Cuando la computadora quiere leer los datos, el sistema operativo averigua en qué lugardel disco se encuentra. Primero lee la tabla de locación (FAT) al comienzo de la partición.Esto le dice al sistema operativo en qué sector de que pista se encuentran los datos. Elsistema operativo a su vez divide cada sector en clústeres, por lo que la FAT contieneinformación sobre qué clústeres contienen que datos también. Con esta información, elcabezal puede leer los datos pedidos. El controlador de disco controla el servomotor deldisco y traduce los voltajes fluctuantes del cabezal en datos digitales para la CPU.Normalmente, el siguiente conjunto de datos a leerse está localizado secuencialmente enel disco. Por esta razón, los discos duros contienen entre 64KB y 1MB de buffer de caché35

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaen el cual se guarda toda la información de un sector o cilindro, en caso de que senecesite. Esto es muy efectivo para acelerar tanto la salida como los tiempos de acceso.El disco se conecta a la computadora usando una de varias posibles interfaces. Las máscomunes son EIDE o SCSI.El rendimiento del disco duro es muy importante para la velocidad general del sistema. Undisco duro lento es capaz de enlentecer un procesador rápido como ningún otrocomponente. La velocidad efectiva de un disco duro está determinada por varios factores.El más importante de ellos es la velocidad rotacional de los platos. Las RPM del disco sonun componente crítico del rendimiento del disco duro porque impacta directamente en lalatencia del disco y la velocidad de transferencia. Cuanto más rápido gire el disco, másdatos pasarán bajo las cabezas magnéticas que leen los datos; cuanto más lento sea,tendremos una mayor latencia mecánica. Los discos duros giran a una velocidadconstante, y cifras normales de los discos EIDE son 5.400 y 7.200 RPM. Ciertos discosespeciales han superado estas barreras, pasando el límite de los 12.000 RPM.La latencia mecánica, medida en milisegundos, incluye tanto el tiempo de búsqueda(tiempo que tarda el cabezal de lectura/escritura del disco en encontrar el lugar físico deun dato en el disco duro) como la latencia rotacional (tiempo promedio para que el sectora accederse rote justo debajo de la cabeza, luego de una búsqueda. Su medida promedioes la mitad del tiempo de rotación). El tiempo promedio de acceso de un disco es elintervalo entre un pedido por datos hecho por el sistema y el tiempo en que los datosestán disponibles al disco. El tiempo de acceso incluye el tiempo de búsqueda, la latenciarotacional, y el tiempo de sobrecarga de procesamiento del comando.La velocidad de transferencia del disco es la velocidad a la cual los datos se transfierendesde y hacia el disco (plato) y es una función de la frecuencia de grabación.Generalmente se describe en Megabytes por segundo (MBps). Los discos durosmodernos tienen una velocidad de transferencia mayor del diámetro interno del disco aldiámetro externo. Esto se llama técnica de grabación por zonas.Luego de que los datos se movieron del disco a la interfaz, existen numerosos factoresque pueden afectar el rendimiento del disco, factores que el disco no puede controlar: Lavelocidad de la CPU, la sobrecarga del BIOS, la velocidad y tamaño de la RAM y delcaché, y la velocidad del subsistema de almacenamiento. El sistema operativo y lasaplicaciones externas afectan notablemente también en el rendimiento del disco.Los discos actuales son capaces de lograr una latencia menor a los 3ms, una velocidadde búsqueda por debajo de los 7ms y una velocidad máxima de transferencia de 500MBps.Discos FlexiblesLos discos de 5.25 pulgadas nacieron en 1981, con una capacidad de 160KB,rápidamente obteniendo 180KB y 360KB con el advenimiento de la “doble densidad”. En1984, los discos de 5.25” llegaron a su máximo: 1.2MB en alta densidad. En el mismoaño, varias empresas lanzan PCs con la disquetera revolucionaria Sony de 3.5” y 720KBde capacidad. En tres años, el tamaño de dobló a 1.44MB, y desde entonces allí quedó.Esto fue en parte debido a la escasez de interés por parte de los fabricantes en adquirirun nuevo estándar y a la aceptación rápida del CD-ROM, que es una manera mucho máseficiente de distribuir software que los diskettes.36

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaLos diskettes son notables por el uso de la búsqueda abierta: ellos no buscan pistas, sinoque simplemente ordenan al cabezal moverse a la posición “correcta”. Los discos duros,por otro lado, tienen motores en el disco que usa el cabezal para verificar su posición,permitiendo densidades de pistas cientos de veces mayores que las posibles en un discoflexible.Cuando un disco de 3.5” se inserta, la protección de metal se corre a un lado y un imán seinserta en el medio. El mecanismo de giro toma el hoyo del centro y una aguja seposiciona en el hoyo rectangular de al lado. Éste hace girar al disco gracias a un motorque utiliza una frecuencia de 300rpm.La cabeza se mueve mediante un tornillo guía que a su vez es movido por un motor.Cuando el motor y el tornillo giran, la cabeza se mueve una distancia fija. La densidad dedatos de los discos es por lo tanto gobernada por la certeza del motor, que es de 135 tpi(tracks per inch - pistas por pulgada) para los discos de 1.44MB.El cabezal magnético tiene un corazón de ferrita, con el cabezal de lectura/escritura en elcentro y el cabezal de borrado a un costado. El cabezal de borrado borra franjas a cadalado de la nueva pista para evitar interferencia de pistas viejas. Los bits se guardan comoinversiones magnéticas, siendo los intervalos de inversión entre dos a cuatromicrosegundos. La señal de lectura llega a un detector de picos y es producida paraproducir la señal binaria que luego se envía a la PC.A lo largo de los años ha habido numerosos intentos de incrementar la capacidad delfloppy, pero ninguna prosperó mucho. Primero IBM intentó establecer un estándar de2.88MB, utilizando discos caros de bario-ferrita, pero no tuvo éxito. Iomega y 3M tambiénintentaron en 1993 establecer un disco “flóptico” de 21MB, sin embargo resultó ser muycaro para el escaso tamaño que brindaba, y pasó al olvido.Con los discos actuales medidos en Gigabytes y Terabytes, y con los tamaños de losarchivos multimedia y de gráficos, medidos en decenas de megabytes, una capacidad de100 o 150MB es mínima para reemplazar a las funciones anteriores de los discos flexibles(mover algunos archivos entre sistemas, archivar o respaldar archivos individuales, yenviar archivos por correo). No es sorprendente entonces que nuevas versiones de losdiscos de este tipo hayan intentado convertirse en los floppys de la próxima generación.Todos ellos utilizan medios magnéticos flexibles y emplean la tecnología magnéticatradicional de almacenamiento.Sin duda, el dispositivo más popular dentro de esta categoría son los discos Zip y Jaz deIomega, lanzados en 1995. El secreto del buen rendimiento del Zip (aparte de suvelocidad de rotación de 3000 rpm) es una tecnología creada por Iomega basada en elprincipio aerodinámico de Bernoulli, que eleva el disco flexible hacia el cabezal de lecturaescritura en vez de mover éste. Los discos son suaves y flexibles como los floppys, lo quelos hace baratos de construir y menos susceptibles a golpes. De todos modos, los discosflexibles, actualmente, han caído en desuso debido a la penetración de los removiblesUSB en memoria FLASH o en discos duros de tamaño pequeño y a bajo costo. Los discosflash, en formato “pen-drive”, son más rápidos, baratos de fabricar, y no necesitan unalectora especial para utilizarse, ya que se conectan directamente al puerto USB. Con laaparición de éstos, prácticamente los discos flexibles han pasado a la obsolescencia.37

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaFragmentaciónLa fragmentación es el efecto que se produce debido al almacenamiento de archivos endispositivos como disco duro y memoria RAM por el uso del computador. En general,cuando en el disco gran parte de los archivos aparecen fragmentados, el acceso a losmismos se vuelve mucho más lento, debido a la necesidad de mover el cabezal una y otravez para ir leyendo sus fragmentos.La fragmentación es un problema que surgedebido al ordenamiento interno de los datosen algunos sistemas de archivos. Tambiénse produce fragmentación dentro de lamemoria del computador (memoria RAM)cuando se asignan los procesos a losdiferentes bloques de memoria.La fragmentación que se conoce como“externa” aparece como consecuencia delas distintas políticas de ajuste de bloques que tiene un sistema de ficheros, o al utilizarasignaciones dinámicas de bloques en el caso de la memoria. En el sistema de ficheros,la sucesiva creación y eliminación de ficheros de distintos tamaños puede conducir alaislamiento de los bloques libres de un disco y, dependiendo de la política de ajuste, suno elección para futuros ficheros.En sistemas de ficheros la desfragmentación trata de resolver este problema, alineandolos bloques de datos contiguos y juntando los bloques libres, produciendo así fragmentosmayores que sí serán elegidos para futuros ficheros. En la memoria principal se solucionacompactando los procesos para que estos ocupen posiciones contiguas y dejar losbloques libres juntos, ó también se soluciona con la paginación de memoria.Este proceso consta de ordenar los trozos de información distribuida a través de todo eldisco, para mejorar la velocidad de acceso y distribuir de mejor forma el espacio libre deldispositivo. Como este proceso consta en la reorganización de partes de archivos,requiere de suficiente memoria para realizar los movimientos de los trozos de información.Al mover en forma física la información, la estructura lógica no sufre alteraciones.Ciertos sistemas de archivos son más susceptibles a cambios por desfragmentación queotros. Por ejemplo, una partición del tipo FAT se fragmenta más rápido que una departición del tipo NTFS, ambos propios del sistema Windows. Todo lo contrario ocurre enmuchos sistemas de archivos del tipo Unix que no requieren desfragmentaciones engeneral, debido a que buscan que la fragmentación se mantenga en un punto donde nosea necesario desfragmentar mediante el uso de nodos de posición.Los programas de desfragmentación, por lo general, vienen incorporados al sistemaoperativo. También existen aplicaciones externas, las cuales poseen opciones másavanzadas que las propuestas por los fabricantes del sistema operativo. Eldesfragmentador más conocido es el Defrag, que es usado en MS-DOS y en lasplataformas de Windows.38

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaTecnología Magneto-ópticaComo su nombre lo implica, estos discos utilizan unhíbrido de tecnologías magnéticas y ópticas,empleando un láser para leer los datos del disco, conun campo magnético adicional para escribir los datos.Un disco magneto-óptico está diseñado de talmanera que el disco insertado sea expuesto a unimán del lado de la etiqueta y un láser del ladoopuesto. El disco (que usualmente viene en tamañosde 3.5 y 5.25”, tiene una aleación especial con lapropiedad de reflejar la luz del láser en ángulosdiferentes dependiendo de la manera en que ha sidomagnetizada, y los datos pueden ser guardados enella como puntos norte y sur, de forma semejante alos discos duros.Mientras que el disco duro puede ser magnetizado a cualquier temperatura, la coberturamagnética utilizada en los discos MO está diseñada para ser extremadamente estable atemperatura ambiente, haciendo los datos incambiables salvo que el disco se caliente porarriba de una temperatura llamada punto de Curie, usualmente alrededor de los 200ºC. Envez de calentar todo el disco, los discos MO utilizan un láser para calentar regionesespecíficas de las partículas magnéticas. Esta exacta técnica permite a los disco MOagrupar mucha más información que cualquier otro dispositivo magnético. Una vezcalentada, las partículas magnéticas pueden cambiar fácilmente su dirección mediante uncampo magnético generado por el cabezal de lectura/escritura.La información es leída utilizando un láser de menor potencia, utilizando el efecto Kerr,donde la polaridad de la luz reflejada es alterada dependiendo de la orientación de laspartículas magnéticas. Donde la cabeza láser/magnética no tocó el disco, el puntorepresenta un cero, mientras que en los lugares calentados y escritos magnéticamente eldato se lee como un uno.Sin embargo, este es un proceso de dos pasos, el cual, junto a la tendencia de loscabezales MO de ser pesados, resultó en que las primeras implementaciones seanrelativamente lentas. Sin embargo, los discos MO ofrecieron en su tiempo una grancapacidad a un bajo costo, especialmente para utilizarse como archivos, con una vidamedia de 30 años, mucho más que la de cualquier medio magnético.La tecnología Magneto Óptica recibió un empujón muy grande en la primavera de 1997con el lanzamiento del disco Plasmon DW260, que utilizaba la tecnología LIMDOW paralograr un nivel de rendimiento mucho mayor que el de los discos MO previos.El medio MO es extremadamente robusto y durable. Debido a que los bits son escritos yborrados de forma óptica, estos discos no son susceptibles a los campos magnéticos.Evitando el contacto físico entre la superficie del disco y el cabezal no hay posibilidad deperder datos por culpa de un golpe del cabezal, y los vendedores dicen que los datospueden reescribirse por lo menos un millón de veces, y leídos por lo menos diez millonesde veces. Además, debido a que los discos están permanentemente dentro de uncartucho protector, el almacenamiento es sencillo y seguro, con una vida media de los39

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazacartuchos de 30 años, e inclusive 50 o 100. El Minidisc es el ejemplo más conocido de losdiscos de este tipo.Tecnología GMRLa tecnología GMR (Giant Magneto-Resistive) de cabezales es un ejemplo de una de lasmás rápidas tecnologías de discos duros que está emergiendo, proveyendo densidadesde datos sin precedentes y velocidades de transferencia necesarias para mantenerse aldía con los avances en velocidades de reloj de los procesadores. GMR combina mecánicacuántica y precisión en la fabricación para dar densidades de área que se espera lleguena los 40Gbit/plg 2 para el año 2004.La ventaja de densidadesmayores es que los discospueden ser reducidos ensu tamaño físico yconsumo de energía, loque a su vez permite unamayor velocidad en latransferencia de datos. Condiscos pequeños para unacapacidaddada,combinados con cabezalesde lectura/escritura máslivianos, la velocidad degiro puede aumentarse aúnmás y los retrasos mecánicos causados por el movimiento del cabezal pueden serminimizados.IBM ha estado fabricando cabezales de lectura escritura que implementan la tecnologíaGMR desde 1992. Estos comprenden una fina capa inductiva como elemento de escrituray lectura. El elemento de lectura consiste en un sensor MR o GMR entre dos escudosmagnéticos. Los escudos magnéticos reducen grandemente los campos magnéticos nodeseados provenientes del disco: el sensor MR o GMR esencialmente ve sólo el campomagnético del bit grabado que debe leer. La ventaja de tener elementos separados delectura y escritura, es que éstos pueden ser optimizados individualmente.MicrodriveLa tecnología GMR es la clave para el nuevo dispositivo Microdrive de IBM, lanzado amediados de 1999. El Microdrive es el disco duro más pequeño del mundo, utilizando unplato único de una pulgada de diámetro y pesando tan sólo 16 gramos. Utiliza comointerfaz el estándar industrial CompactFlash+ Type II, llevando el almacenamientoCompactFlash a un territorio completamente nuevo, que significa gran capacidad a bajocosto para el almacenamiento de una gran cantidad de dispositivos electrónicos.Los pequeños elementos en el Microdrive confieren algunas ventajas únicas. Por ejemplo,debido a que el actuador tiene 50 veces menos inercia que el de un disco grande, puedeelevar su velocidad al máximo en menos de medio segundo. Consecuentemente, esposible permitir al disco detener su giro cuando los datos no son accedidos, mejorando eluso de la energía del dispositivo.40

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaDisponible inicialmente en capacidades de 170MB y 340MB, actualmente existenversiones del disco de hasta 8 GB y 4.500 RPM, clamando tener un tiempo de búsquedade 15 ms, una latencia de 6.7 ms y una velocidad de transferencia entre 32 Mbit/s y 49Mbit/s.Una capacidad nueva agregada a este dispositivo es elcontrolador “load/unload”, en contra a los normalesCSS (Contact Start-Stop), que permite tener una mejorfiabilidad y un aumento de la densidad de área. Lamayoría de los discos trabajan en el modo CSS, en elcual el cabezal reposa sobre la superficie del discoduro cuando el controlador está apagado. Durante lainicialización, el cabezal resbala sobre la superficie deldisco hasta que rota lo suficientemente rápido. Estoindica que se necesita que el disco resista el apoyo delcabezal sobre su superficie, o que tenga una zona dedescenso donde no se guarden datos para impedir fallos. Con las necesidades dedensidad actuales, el modo CSS es un problema, puesto que si se diseñaran discos sin laresistencia al apoyo del cabezal podrían lograrse densidades mayores.La tecnología load/unload de IBM utiliza un mecanismo que remueve el cabezal de lasuperficie del disco antes de ser apagado, y lo coloca sobre ella sólo cuando éste haalcanzado una velocidad de rotación adecuada. De esta manera se reduce el contactocabezal-disco, y el posible daño es virtualmente eliminado. Si llegara a perder potencia elcontrolador, un sistema retráctil mueve el cabezal a la zona de estacionamiento sin usarpotencia externa.A partir de ciertas velocidades de rotación, ocurren vibraciones en el disco,desalineamiento cabezal/pista y pequeños corrimientos en la posición del disco quepueden causar errores de lectura/escritura por mantener el cabezal fuera de la pistaverdadera. El sistema TrueTrack Servo de IBM permite superar los 7200 rpm reduciendola vibración, detectando el corrimiento del disco y realizando una calibración adaptativaque solucione los diferentes problemas.Las aplicaciones de este tipo de tecnología son enormes, puesto que sirve para todo tipode dispositivos portátiles, y el cartucho compactflash puede intercambiarse con otros oinsertarse directamente en una PC para copiar la información. Así cámaras digitales,palms, eBooks, MP3-walkmans y todo tipo de dispositivos pequeños podrán disponer degran cantidad de almacenamiento con bajo consumo, alta velocidad de transferencia y enun tamaño pequeño.Cabe notar que la tecnología ha avanzado mucho en los últimos años, y que otrasempresas ya proveen dispositivos similares en prestaciones así como de varios Gigabytesde capacidad y que compiten en gran medida con los dispositivos de memoria Flash, loscuales son preferidos en la actualidad para muchas áreas.Tecnologías OAW y HAMRMientras que la tecnología GMR busca aumentar la densidad por área a 40 Gbit/plg 2 enlos próximos años, algunos fabricantes de discos duros anticiparon que el fenómeno de41

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaperder datos debido a que los bits están muy cercanos entre sí empezaría cuando losdiscos lleguen alrededor de 20 Gbit/plg 2 . Una subsidiaria de Seagate, Quinta Corporation,combate esta barrera tecnológica, conocida como el Límite Superparamagnético, con sutecnología OAW (Optically Assisted Winchester).OAW tiene mucho en común con latecnología magneto-óptica, así como conlos discos magnéticos convencionales,pero usa un número de técnicasadicionales para sobrellevar losproblemas de tamaño y velocidad de losdiscos MO. Un láser puede utilizarse paraescribir, mediante una técnica magnetoóptica.Un pequeño punto en el disco duroes calentado con un láser de alta potenciamás allá de la temperatura llamada Puntode Curie, sobre la cual las propiedadesmagnéticas del material puedenmodificarse mediante una bobina magnética. Esto cambia las características depolarización de la luz. A diferencia de los discos magneto-ópticos regulares, sin embargo,OAW calienta el medio y lo escribe en una pasada, en vez de calentarlo en una rotación yescribirlo en la siguiente. OAW es capaz de hacer esto usando un espejo y lente deobjetivo pequeñísimos para enfocar el láser muy acertadamente en el menor área posible.Áreas adyacentes no son calentadas, y por lo tanto no sufren variaciones.Debido a que el láser utilizado para calentar el medio puede enfocarse en un área muchomenor que un imán, son posibles mayores densidades de datos. El medio en sí mismoestá hecho de una aleación amorfa que no tiene estructura granular, con un límite en elnivel de densidad atómico. El cabezal y el brazo toman menos espacio, permitiendo a quelas configuraciones de múltiples platos puedan ordenarse de la misma manera que en undisco duro Winchester. El rendimiento debería ser comparable al de un disco duro regulartambién, pero la durabilidad sería mayor, ya que el medio del disco es extremadamenteno volátil a temperatura ambiente.La tecnología OAW, desarrollada por Seagate, por otro lado, ha encontrado algunasproblemáticas difíciles de solucionar en el mundo real, y por lo tanto, esta compañíaactualmente está trabajando en una evolución de la misma, denominada HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording), que almacena la información en un medio más estable queel magnético estándar, usando también la asistencia de un láser para calentar el material.Se calcula que con este mecanismo los discos duros actuales aumentarán su capacidadde almacenamiento 100 veces, llegando a tener más de 37 TB de tamaño En el 2010.RAIDEl concepto RAID (Redundant Array of Independent Disks) seoriginó en la universidad de Berkeley en 1987, e inicialmenteconsistió en el uso de pequeños y baratos discos en un arraytal que puedan aparecer en el sistema como un único gran ycaro disco. Este array demostró tener mejores característicasde rendimiento que un disco duro tradicional individual. Elproblema inicial, sin embargo, era que el tiempo entre fallas42

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazadel array se disminuía debido a la probabilidad de quecualquier disco del array fallase. Desarrollos subsecuentesresultaron en una especificación de seis nivelesestandarizados RAID para proveer un balance entrerendimiento y protección de datos. Utilizado normalmente enservidores, los niveles más comúnmente implementadosson el 0, 3 y 5.El nivel 0 provee “data stripping”, que es la distribución delos bloques de un archivo a través de múltiples discos. Eneste nivel no se provee redundancia. Esto mejora elrendimiento, pero no permite tolerancia a fallas. El uso deesta capacidad permite que los datos se accedan en formaparalela de múltiples discos.El nivel 1 provee espejos de discos, una técnica en la quelos datos se escriben en forma duplicada en dos discos enforma simultánea, de tal manera que si uno de los discosfalla, el sistema puede instantáneamente cambiarse al otrodisco sin ningún tipo de pérdida en el servicio. RAID 1aumenta el rendimiento de lectura, pero el rendimiento y latolerancia a fallas se consiguen a expensas de disminuir lacapacidad de los discos utilizados.El nivel 3 es lo mismo que el nivel 0, pero sacrifica un pocode capacidad para el mismo número de discos, para lograrun alto nivel de integridad y tolerancia a fallas reservando undisco dedicado para corrección de errores en los datos. Estedisco se utiliza para guardar información de paridad que seutiliza para mantener integridad de los datos entre todos losdiscos del subsistema.El nivel 5 es el más frecuentemente implementado. Proveedata stripping a nivel de bytes, y además información decorrección de errores. Esto resulta en un excelenterendimiento junto a la habilidad de recuperar cualquier dato perdido si un disco falla.En general, todas las placas madres de PC de buena calidad actuales, ofrecen laposibilidad de crear arrays RAID de tipo 0 y tipo 1 por hardware con discos estándares,usualmente con 2 discos. Existen sistemas de software para hacer lo mismo, y tarjetasespeciales para sistemas más grandes.43

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSMARTEn 1992, IBM empezó a vender discos de 3.5 pulgadas que podían predecir su propiafalla, algo inusual para la industria. Estos discos estaban equipados con una tecnologíadesarrollada por IBM: PFA (Predictive Failure Analysis), que periódicamente mide ciertosatributos del disco (cosas como la distancia del cabezal al disco, etc.) y envía un mensajede advertencia cuando se supera un cierto límite preestablecido. La aceptación por laindustria de la tecnología PFA eventualmente llevó al SMART (Self-Monitoring, Analysisand Reporting Technology) a convertirse en un estándar industrial de predicción deconfiabilidad para discos IDE/ATA y SCSI.Existen dos tipos de fallas de disco duro: impredecibles y predecibles. Las fallasimpredecibles ocurren de forma rápida, sin una advertencia previa. Estas fallas puedencausarse por electricidad estática, daños en la manipulación, problemas de temperatura,etc. y no existe forma de predecirlos o evitarlos. Por otro lado, un 60% de las fallas de losdiscos son mecánicas, resultando a menudo en una degradación gradual del rendimientodel disco. Estos son los tipos de falla que el SMART intenta predecir.Así como la arquitectura del disco varía de un fabricante a otro, también los discosSMART utilizan una variedad de técnicas para monitorear la disponibilidad de los datos.Por ejemplo, un disco SMART puede monitorear la distancia de la cabeza sobre el mediomagnético. Si la cabeza empieza a acercarse o a alejarse, existen chances de que eldisco pueda fallar. Otros discos pueden monitorear condiciones adicionales o diferentes,tales como la circuitería ECC de la tarjeta dentro del disco duro, o tasa media de errores.Cuando se sospecha una posible falla, el disco envía una alerta, a través del sistemaoperativo, a la aplicación en uso para que despliegue un mensaje de advertencia.44

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSección 4: Discos ÓpticosParte 1: CDCuando Sony y Philips inventaron el CompactDisc (CD) a principio de los 80s, ni siquiera ellosllegaron a imaginar que habían creado un medioincreíblemente versátil par archivar y distribuirinformación.Lanzado en 1982, la durabilidad del CD desonido, la capacidad del acceso aleatorio y sucalidad de sonido lo hicieron increíblementeexitoso, capturando la mayoría del mercado enpocos años. El CD-ROM (Compact Disc - ReadOnly Memory) lo siguió, en 1984, pero tomóalgunos años más de lo esperado el ganar laaceptación que había logrado el CD de sonido.Este hecho se debió principalmente a la escasezde software merecedor del formato CD existentedurante los primeros años en que la tecnología estuvo disponible. Sin embargo, ahoraexisten incontables juegos, aplicaciones, enciclopedias, presentaciones y programasmultimedia disponibles en CD-ROM, y lo que originalmente se creó para contener 74minutos de sonido digital de alta calidad ahora puede almacenar 650 MB de datos, 100escaneados fotográficos publicables, o inclusive 74 minutos de sonido y vídeo calidadVHS. Muchos discos ofrecen la combinación de los tres, además de otros tipos deinformación.Los lectores de CD-ROM actuales, producidos en masa, son más rápidos y baratos quenunca. Consecuentemente, no solamente aparece una gran variedad de software en CD-ROM, sino que muchos programas (bases de datos, títulos multimedia, juegos y películas)pueden ejecutarse directamente desde el CD-ROM, a menudo desde una red. El mercadodel CD-ROM ahora contiene dispositivos internos, externos y portables, mecanismos demúltiples lectoras, unidades de un único disco o de multicarga, interfaces SCSI, IDE,SATA o USB, y una gran cantidad de estándares.El CD-ROM tiene 120mm de diámetro, y es básicamente unsandwich de 1.2mm con tres cuberturas: una capa trasera depolicarbonato plástico transparente, una pequeña hoja dealuminio que da al disco su particular color plateado eincrementa la reflectividad, y la protección externa derayaduras y polvo.Durante el proceso de masterización tradicional, un plásticode policarbonato es estampado con millones de pequeñasidentaciones llamadas “pits” (moldeadas en espiral desde elcentro del disco hacia afuera), que luego es cubierta con unacapa de aluminio, dando al disco su color plateadocaracterístico. Los pits tienen normalmente de 0.5 micronesde ancho, 0.83 a 3 micrones de largo y 0.15 micrones deprofundidad. El espacio entre las pistas (pitch) es de tan sólo45

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urraza1.6 micrones. La densidad de pistas es de más de 16.000 tpi, comparada con las 96 de undiskette y las 400 en promedio de un disco duro. Desenrollado y puesto en línea recta, elespiral se extendería por más de 4 kilómetros.Mecánicamente, el CD es menos vulnerable que la grabación analógica. La capa dealuminio es protegida de la corrosión y daño por una capa sobre la cual se imprime laetiqueta. Esta capa protectora es muy fina: sólo 0.002mm. Un tratamiento descuidado opolvo pueden causar pequeños rayones que permitirían que el aire penetre y evapore lacobertura de aluminio causando oxidación, y convirtiendo el disco en inútil.En la otra superficie el láser se enfoca en una capa entre la base transparente, y dentrode ella es capaz de ver a través de pequeños rayones, de la misma manera que el ojohumano puede enfocar objetos a través de una ventana. Inclusive si la rayadura essuficientemente seria como para bloquear la vista del láser, es a menudo posible pulirla.La tecnología CD contiene sistemas de corrección dentro, capaces de suprimir la mayoríade los errores que pudieran generarse por partículas físicas que se encontraran en lasuperficie del disco. Así, es capaz de corregir errores de hasta 3.500 bits (2.4 mm delargo) y compensar errores repentinos de hasta 12.000 bits (8.5 mm) tales como loscausados por rayaduras menores.La primera generación de lectoras de CD-ROM, de velocidad simple, estaba basada en eldiseño de los lectores de CD de sonido, empleando la tecnología de CLV (Constan LinearVelocity) para girar el disco a la misma velocidad que los de sonido, con corrección deerrores, a una velocidad de 150 KBps.Debido a que hay más sectores hacia el eje exterior del disco que en el centro, CLV utilizaun motor servo para disminuir la velocidad de giro del disco en las pistas externas y asímantener una velocidad de transferencia constante sobre el cabezal de lectura del láser.El tiempo de acceso tiene una gran influencia sobre el rendimiento en general. Alaumentar la velocidad del disco CLV, los tiempos de acceso normalmente decaen, ya quese vuelve difícil realizar cambios bruscos en la velocidad de giro necesaria para manteneruna velocidad de transferencia constante, debido a la inercia del propio disco. CAV(Constant Angular Velocity) mantiene una velocidad única de giro, resultando en unavelocidad de transferencia mayor y reduciendo los tiempos de búsqueda cuando elcabezal se mueve hacia el eje externo.Parte 2: CD-R y CD-RWLos CDs y CD-ROMs normales están fabricados comodiscos pre-impresos y encapsulados en plástico. Losdatos son guardados como pits (pequeños pozos en lasuperficie plateada del disco). Para leer el disco, ellector dispara un láser sobre la superficie, einterpretando la forma en que la luz del láser esreflejada desde el disco se puede saber qué área deldisco está marcada o no. Gracias a sofisticadasrutinas de enfoque del láser y detección de errores,este proceso es bastante ideal. Sin embargo, noexiste forma en la que el láser pueda cambiar las46

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazamarcas en el disco plateado, lo que significa que no hay forma de agregar nuevos datos aldisco una vez que se creó. Por lo tanto, los desarrollos tecnológicos que permitieronescribir y reescribir CD-ROMs necesitaron cambios tanto en el medio de escritura comoen los mecanismos de lectura/escritura de los dispositivos lectores de CD-R y CD-RW.Para usuarios profesionales, desarrolladores, pequeñas empresas, presentadores,diseñadores de multimedia y artistas de garaje, los formatos CD-R ofrecen una gran ypoderosa variedad de aplicaciones de almacenamiento. Su gran ventaja sobre otrastecnologías es la compatibilidad: Los lectores de CD-R y CD-RW pueden leerprácticamente todos los tipos de CD-ROMs existentes, y los CD-ROMs creados medianteestas tecnologías también pueden ser accedidos mediante lectoras DVD y futurosproductos. Otra ventaja, especialmente debido a la compatibilidad, es que son el medio dealmacenamiento más barato que existe.Cuando los datos se escriben en un disco CD-R, marcas físicas se realizan en lasuperficie del medio por un láser de baja potencia, y debido a que estas marcas sonpermanentes, no pueden ser borradas, por lo tanto se puede escribir una única vez.En vez de imprimir mecánicamente el CD conpits, el CD-R escribe los datos en el discoutilizando un láser que físicamente “quema”pits en el tinte orgánico. Cuando se calientamás allá de una temperatura crítica, el áreaquemada se vuelve opaca (o absorbente) através de una reacción química al calor, yconsecuentemente refleja menos luz que lasáreas que no han sido calentadas por elláser. Este sistema está diseñado para imitarla forma en que la luz refleja claramente unland en un CD normal, y la forma en que nose refleja en un pit, por lo que los datos serepresentan en discos CD-R por áreas quemadas o no, de la misma manera que los datosse almacenan en un CD normal mediante pits y lands. Consecuentemente, un disco CD-Rpuede generalmente ser utilizado en una lectora de CDs normal como si fuera un CDimpreso.Con precios semejantes a los de un dispositivo lector de CD-ROM de alta velocidad, elCD-R finalmente se ha convertido en un dispositivo de almacenamiento o de backupinteresante. De hecho, ofrece un gran número de ventajas sobre tecnologías alternativas.Los CD-Rs generalmente vienen en formatos de 74 u 80 minutos, almacenando hasta 650o 700 MB de datos respectivamente, y proveen un medio barato de almacenamiento enmasa, trabajando entre 0.05 ¢ y 0.01 ¢ el MB. Además, la disponibilidad de lectoras deCD-ROM en prácticamente cualquier PC permite que los discos sean legibles en muchasmáquinas, lo que convierte al CD-R en un medio excelente para transferir archivosgrandes. A diferencia de la cinta, el CD-R es un dispositivo de acceso aleatorio, lo que lohace rápido para encontrar archivos específicos, los discos son mucho más duraderosque las cintas, y no son afectados por los campos magnéticos. Finalmente, cualquier tipode datos puede guardarse en un CD-ROM, siendo posible mezclar vídeo, imágenes dePhoto-CD, gráficos, sonido y datos convencionales en un único disco.47

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEn lugar de la capa de grabación basada en tinta del CD-R, el CD-RW utiliza uncompuesto químico diferente. Esta mezcla tiene una propiedad muy especial: cuando secalienta a una temperatura y luego se enfría, se vuelve cristalina, pero si se calienta a unamayor temperatura, cuando se enfría de nuevo se vuelve amorfa. Las áreas cristalinaspermiten a la capa metalizada reflejar el láser mejor, mientras que la porción no cristalinaabsorbe el láser, que no se refleja.Para lograr estos efectos en la capa de grabación, el grabador de CD-RW utiliza tresdiferentes potencias de láser: La mayor potencia, llamada “Potencia de escritura”, crea un estado no cristalino(absorbente) en la capa de grabación.El poder medio, conocido como “Potencia de borrado”, derrite la capa de grabación yla convierte al estado cristalino reflectivo. El menor poder, llamado “Potencia de lectura”, no altera el estado de la capa degrabación, por lo que puede utilizarse para leer los datos.Una vez que los datos han sido quemados,las áreas amorfas reflejan menos luz,permitiendo que el láser con potencia delectura detecte la diferencia entre lands ypits sobre el disco. Un problema aquí es quelos discos CD-RW reflejan menos luz quelos CD-ROMs o los CD-R yconsecuentemente los discos CD-RWpueden ser leídos únicamente en lectorasde CD que soportan la especificaciónMultiRead.UDF (Universal Disk Format)El estándar ISO 9660, que es el que se aplicó a los CD-ROMs como sistema de FATdesde su creación, tiene ciertas limitaciones que lo hace inapropiado para los DVD, CD-RW y otros formatos de disco. El estándar UDF ISO 13346 está diseñado para superarestas limitaciones. Específicamente, la escritura de paquetes no es enteramentecompatible con el sistema de archivos lógico del ISO 9660, ya que necesita conocerexactamente qué archivos se escribirán durante una sesión para generar tablas ydescriptores de volúmenes, que apuntan a las posiciones físicas en el disco. UDF permiteque los archivos se agreguen incrementalmente al disco CD-R o CD-RW, un archivo porvez, sin sobrecarga de espacio, utilizando una técnica llamada escritura de paquetes.Bajo UDF, inclusive cuando un archivo se sobre-escribe, su dirección virtual permanececonstante. Al final de la sesión de escritura de paquetes, UDF escribe una VAT (VirtualAllocation Table) en el disco, que describe las ubicaciones físicas de cada archivo. Cadanueva VAT creada incluye datos del VAT previo, permitiendo que el UDF localice todoslos archivos escritos en el disco.El UDF es el formato elegido para CDs regrabables, DVDs y HD-DVD. Permiten tenernombres de archivos largos, reescritura de archivos y archivos grandes (más de 2 GB).La solución UDF no es del todo ideal, sin embargo. Además de las dificultades causadaspor la falta soporte en los sistemas operativos antiguos, existe otro problema. El tamañode los paquetes de tamaño fijo (32 Kb según el estándar) causa una gran sobrecarga de48

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaespacio en el disco. La capacidad normal de un disco CD-RW formateado para escribirpaquetes de tamaño fijo se reduce a 550 MB. Cualquier punto particular de un CD-RWpuede ser borrado y reescrito cerca de 10.000 veces. Luego de eso, ese punto enparticular se vuelve inútil. Sin embargo, el software en general está diseñado para evitarescribir repetidamente en el mismo lugar, utilizando una técnica llamada “sparing”. Éstaextiende el tiempo de vida del disco significativamente, pero al costo de una sobrecargaque reduce la capacidad de almacenamiento. Inclusive si un lugar particular del disco se“quema”, el programa puede marcarlo como inútil y esquivarlo (de la misma manera quese manejan los sectores dañados de un disco duro). Consecuentemente, es pocoprobable que un CD-RW tenga problemas.Sistemas operativos como Microsoft Windows 2000 pueden leer pero no escribir losdiscos con formato UDF hasta la versión 1.02 o 1.50, mientras que Windows XP hasta laversión 2.01 (para versiones como Windows 95/98/NT se requiere el controlador). AppleMacOS lee UDF desde Mac OS 9 y Mac OS X desde la versión UDF 1.50. Linux soportalectura UDF desde el núcleo 2.4.X en algunas distribuciones. El núcleo 2.6.X escompatible con la versión 2.60 de UDF, pero para escritura requiere unos parchesespeciales.Parte 3: DVDLuego de diez años de vida, durante los cuales lacapacidad de los discos duros se incrementó cien veces,el CD-ROM finalmente tuvo que hacerse de lado al llegarel nuevo siglo, dejando en su lugar al nuevo estándarDVD, inicialmente llamado Digital Video Disc, peroeventualmente conocido como Digital Versatile Disc, quesalió a la luz finalmente en 1996.Las compañías cinematográficas inmediatamente vieronen el CD grande una manera de estimular el mercado delvídeo, produciendo imágenes y sonido de mejor calidad aun precio más barato de producir que en la cinta VHS.Utilizando la compresión de vídeo MPEG-2, el mismo sistema que se utilizará en latelevisión digital, transmisiones de satélite y cable, es posible poner una película completaen un lado de un disco DVD. La calidad de la imagen es tan buena como en la TV y eldisco DVD puede tener sonido digital multicanal.Para los usuarios de computadoras, sin embargo, el DVD significa mucho más que sólopelículas, y mientras que el DVD-Video captó la mayor atención, el DVD-ROM serámucho más importante en el futuro. A lo largo de los próximos años, los dispositivoslectores de DVD-ROM para computadoras se venderán 5 veces más que los de vídeo.Con la aceptación entusiasta de la industria de la computación, pronto habrá más lectorasde DVD-ROM en uso que de CD-ROM.La necesidad de más capacidad en el mundo de la informática es obvia para cualquieraque ya haya comprado juegos y paquetes de software que vienen en varios CDs. Con losprogramas actuales superando grandemente la capacidad de los CDs, la idea de tenermúltiples discos para ellos no es bien aceptada, de la misma manera que sucedió con losdiskettes en épocas anteriores. La capacidad de almacenamiento sin precedentesprovista por el DVD permite que los desarrolladores de aplicaciones inserten múltiples49

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazatítulos de CD en un único disco, haciéndolos más convenientes en su uso. Losdesarrolladores de títulos de educación y referencia también pueden utilizar clips desonido y vídeo más liberalmente. Y los desarrolladores de juegos pueden crear juegosinteractivos con vídeo y sonido envolvente sin miedo de quedarse sin espacio.Con el mismo tamaño general de un CD de 120 mm de diámetro y 1.2 mm de ancho, losdiscos DVD proveen hasta 17 GB de almacenamiento con velocidades de transferenciamayores a la del CD-ROM y tiempo de acceso semejantes. Es importante notar que losGB se miden aquí como millones de bytes. Estos discos vienen en 4 versiones: DVD-5: Es un disco de una sola cara y una sola capa, con una capacidad de 4.7 GB. DVD-9: Un disco de una sola cara pero de dos capas, ofreciendo 8.5 GB. DVD-10: Es un disco de dos caras pero una sola capa, de 9.4 GB. DVD-18: Es un disco de dos caras y dos capas, de 17 GB de capacidad.De la misma manera que en los CDs, tenemos variantes de DVD: DVD-ROM: un medio de almacenamiento de alta capacidad. DVD-Video: Un medio de almacenamiento digital para películas. DVD-Audio: Un formato de almacenamiento sólo de sonido, semejante al CD-AUDIO. DVD-R: Ofrece un formato WORM semejante al del CD-R. DVD-RW: Tecnología reescribible semejante a los CD-R. DVD+RW: Tecnología reescribible pero con ligeras diferencias al DVD-RW. DVD-RAM: Un tipo de DVD reescribible más antiguo.A primera vista, un disco DVD puede ser fácilmente confundido con un CD: ambos sondiscos plásticos de 120 mm de diámetro y 1.2 mm de ancho, y ambos se basan enláseres para leer los datos guardados en “pits” en una pista espiral. El incremento en lacapacidad de datos del DVD sobre el CD se ha logrado grandemente apretando lastolerancias por sobre el sistema predecesor.Primeramente, las pistas están más juntas, permitiendo tener más pistas por disco. Elpitch del DVD (la distancia entre pistas) se redujo a 0.74 micrones, menos de la mitad delos 1.6 micrones del CD. Los pits, en dónde los datos se guardan, son también muchomás pequeños, permitiendo tener más pits por pista. La longitud mínima de un pit en unDVD de una capa es de 0.4 micrones, en contraste con los 0.834 micrones del CD. Conestas características, el DVD logra tener 4 veces más pits que el CD.El agrupar más pits en un disco, sin embargo, es la parte más simple del saltotecnológico. Otro salto grande es el láser. Pits más pequeños significan que el láser tiene50

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaque producir un punto más pequeño, y el DVD logra esto reduciendo la longitud de ondade 780 nm del CD estándar, a 650 nm de luz roja.Segundo, la especificación permite que la información sea leída de más de una capa deun DVD simplemente cambiando el foco del láser de lectura. En vez de utilizar una capaopaca reflectiva, es posible utilizar una capa traslúcida por detrás, que tuviera más datos.Esto no dobla la capacidad debido a que la segunda capa no puede ser tan densa comola primera, pero permite que un disco logre almacenar 8.5GB de datos sin tener queremover el disco y darlo vuelta. Una capacidad interesante del DVD es que la segundacapa del disco puede ser leída desde adentro hacia afuera o viceversa. En los CDsestándares la información siempre se guarda desde adentro hacia afuera. En cambio, elDVD tiene la opción de grabar la segunda capa en una pista espiral en reversa. Con estacapacidad, toma tan sólo un instante enfocar una lente desde una capa reflectiva a otra.Por otro lado, un CD de una capa que guarda todos los datos en una pista espiral única,toma más tiempo en relocalizar el lector óptico en otro lugar o archivo en la mismasuperficie.Tercero, el DVD permite tener discos de doble lado. Para facilitar el enfoque del láser enpits más pequeños, los fabricantes utilizan un substrato de plástico más delgado que eldel CD-ROM, reduciendo la profundidad de la capa plástica que el láser debe recorrerpara alcanzar los pits. Esta reducción resulta en discos que son de 0.6 mm de ancho (lamitad del ancho del CD-ROM). Sin embargo, como estos discos son demasiado anchospara mantenerse planos y soportar el trato, los fabricantes pegaron dos discos espaldacon espalda, resultando en discos de 1.2 mm de ancho. Esta unión dobla efectivamente lacapacidad potencial del disco. Hay que notar que los discos de un sólo lado de todosmodos tienen dos substratos, aunque uno no almacena datos.Finalmente, el DVD pone la estructura de datos en el disco de una manera más eficiente.Cuando el CD fue desarrollado a finales de la década del 70, era necesario ponersistemas de corrección de errores pesados que garanticen la información en el disco.Cuando los bits son utilizados para corrección de errores, no sirven para almacenar datos,por lo que los códigos de corrección de errores (ECC) del DVD permiten tener más lugarpara almacenar los datos.El estándar DVD tiene versiones DVD-R y DVD-RW funcionando de manera bastantesimilar a los CD-R y CD-RW, permitiendo grabar y regrabar varios GB de información enun mismo disco.51

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaDVD-VideoLos títulos de vídeo DVD utilizan compresión MPEG-2 para almacenar el vídeo. MPEG-2ofrece una compresión mucho mayor que el MPEG-1 y obtiene imágenes mucho másperfectas y limpias. El vídeo codificado con MPEG-2 normalmente utiliza 480 líneasdigitales por cuadro (720x480 pixeles), contra las 425 líneas del disco láser y 250 a 270líneas del VHS.El sonido en DVD incluye la opción PCM, con tamaños de muestreo y velocidadesmayores a las del CD de sonido. Alternativamente, el sonido de la mayoría de laspelículas es guardado como un sonido discreto, multi-canal y envolvente utilizando DolbyDigital o DTS (Digital Theatre Systems Digital Surround). DTS es un formato de sonidosimilar al Dolby Digital, requiriendo un decodificador, ya sea en el dispositivo o en elreceptor externo. Acomoda los canales para un subwoofer y cinco parlantes (Adelante-Izquierda, Adelante Centro, Adelante Derecha, Atrás Izquierda y Atrás Derecha). Comocon el vídeo, la calidad del sonido depende de que tan bien el procesamiento y lacodificación se hayan realizado. En cuanto a compresión, Dolby Digital y DTS son igualeso mejores que a la calidad del CD.En otras palabras, una película ejecutada desde un DVD-Video debería verse bastantemejor que en la ejecutada desde un VHS, asumiendo que la película ha sido codificadacon una cierta habilidad mínima.Hay que notar que el DVD-Video, además, ha sido diseñado no sólo para mostrar unapelícula, sino para que exista una cierta interactividad. Mediante menús que se puedenmanejar con cualquier aparato y control remoto, pueden accederse a diferentes videos,opciones de sonido, diferentes subtítulos o radios de aspecto. Inclusive puede tenerpequeños juegos incluidos. Esto permitió una mayor facilidad para la distribución depelículas, puesto que un mismo disco, según las opciones que se seleccionen, puedeservir para diferentes países, sin tener que fabricar versiones especiales para cada país.El DVD de densidad simple (DVD-5) fue diseñado para almacenar una película delongitud típica (con un tiempo promedio de 133 minutos). Con compresión MPEG-2, unaimagen necesita alrededor de 3.500 Kbit/s. El sonido digital requiere 384 Kbit/s. Elagregado de las pistas de diálogos para diferentes idiomas y subtítulos incrementa lacapacidad a 4.692 Kbits, o 586.5 KB por cada segundo de una película de 133 minutos.Esto nos da una capacidad de 4.68GB.Para un disco de doble capa (DVD-9), esto se incrementa a 240 minutos. Un disco dedoble lado (DVD-10) tendría un poco más que 266 minutos, pero el disco debe darsevuelta para ejecutar el otro lado. Muchas películas en DVD han tomado ventaja de losdiscos de doble lado para poner una versión formateada para un monitor o TV normal conun radio de aspecto de 4:3 en un lado, y una versión widescreen 16:9 en el otro.Existen dos maneras de escribir las capas de datos del DVD: PTP (parallel track path) yOTP (opposite track pack). En los discos PTP ambas capas se leen desde dentro deldisco hacia afuera, mientras que en un disco OTP la capa externa se lee desde afuerahacia adentro. Esto permite leer ambas capas de forma casi continua, son tan sólo uncorto descanso para enfocar el lente. Esto es especialmente útil para películas, donde senecesita un gran tiempo de ejecución ininterrumpida.52

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEncriptaciónExisten actualmente cuatro formas de protección de copia utilizadas en el DVD. CGMS (Copy Generation Management System): Es un sistema control de copias“serial” diseñado para prevenir copias o copias de copias. La información CGMS estámezclada con la señal de vídeo de salida. Para que el CGMS funcione, el equipo quehaga la copia debe reconocer y respetar el CGMS. CSS (Content Scrambling System): Es una forma de encriptación de datos que evitaleer los archivos directamente del disco. El sistema requiere que los lectores de DVD-ROM y el decodificador de vídeo (hardware o software) incorporen un circuito dedesencriptación que decodifique los datos antes de mostrarlos. Es el mecanismo másutilizado en los DVD-Video. CPS Análogo: El término general es APS (Analogue Protection System). El sistemaestá diseñado para prevenir la copia a VCRs. El productor del disco decide que montode protección de copia habilitar y luego le paga a Macrovision (la empresa creadoradel sistema) regalías de acuerdo a eso. Tal como en las cintas de vídeo, algunosDVDs están protegidos y otros no. DTCP (Digital Transmission Content Protection): Una propuesta fue hecha por Intel,Sony, Hitachi, Matsushita y Toshiba en febrero de 1998 que toca el tema de lasconexiones digitales entre componentes a través del IEEE 1394. El contenido esmarcado con banderas estándares CGMS de “nunca copiar” o “copiar una vez”. Losdispositivos conectados digitalmente, tales como un lector de DVD y una TV digital,intercambiarán claves y certificados de autenticación para establecer un canal.Actualmente se han desarrollado programas especializados en desencriptar y romper laseguridad de los DVDs, lo que hace que este tipo de protecciones sea casi inútil paraimpedir la piratería.Codificación RegionalLos estudios quieren controlar el lanzamiento de películas en formato casero en losdiferentes países debido a que los lanzamientos para cine no son simultáneos (unapelícula puede salir en vídeo en los Estados Unidos en el momento que se empieza amostrar en cines en Europa). Además, los estudios venden los derechos a diferentesdistribuidores extranjeros y quieren garantizar un mercado exclusivo. Por lo tantorequieren que el estándar DVD incluya códigos que se puedan utilizar para prevenir laejecución de ciertos discos en ciertas regiones geográficas. Cada lector tiene un códigopara la región en la que es vendido. El dispositivo se negará a ejecutar discos que noestán permitidos en esa región. Esto significa que discos comprados en un país no sepodrán utilizar en lectoras compradas en otros países.Los códigos regionales son opcionales para el fabricante del disco. Discos sin códigopueden ejecutarse en cualquier lector de cualquier país. No es un sistema deencriptación, sino un byte de información del disco, que reconoce seis regiones diferentesde DVD en todo el mundo: Región 1: USA, Canadá. Región 2: Europa, Medio Este, Sudáfrica, Australia, Japón. Región 3: Sudeste de Asia, Taiwán. Región 4: América central, Sudamérica, Méjico, Nueva Zelanda. Región 5: Federación Rusa, África, India, Pakistán.53

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaRegión 6: China.La codificación de los estándares de la región 2 probaron ser mucho más complicados definalizar que lo que se esperó originalmente, debido a enormes variaciones en leyes decensura y el número de idiomas diferentes hablados dentro de la región, y fue una de lascausas por las que el DVD tardó tanto tiempo en establecerse. Es imposible incluirpelículas codificadas para cada país de la región 2 en un único disco. Esto llevó a que elForo DVD divida la región en varias sub-regiones, y esto hizo que se retrasara ladisponibilidad de los discos para la región 2. Para otoño de 1998 apenas una docena dediscos de Región 2 habían sido lanzados, comparados con los cientos de títulosdisponibles en los Estados Unidos. Esta situación llevó a muchas compañías vendedorasde DVD a crear lectoras capaces de reproducir discos de cualquier región.El intento de la segregación regional tuvo problemas desde su inicio. Los fabricantes dejuegos de consola (Nintendo, Sega, Sony) han intentado por años detener a los usuariosen jugar juegos importados de otros países. Generalmente, cuando estos estándaresregionales se implementan, toma unas pocas semanas a alguien en descubrirle la vuelta,ya sea un adaptador del cartucho o una modificación en la máquina misma. En términosreales, la codificación regional del DVD costó mucho dinero al foro DVD, retrasó el uso delDVD y sólo logró que otras empresas hicieran mucho dinero evitándola. Los mismosprogramas que rompen la protección de los DVDs, también permiten eliminar la banderaregional de los mismos, por lo que los DVDs pirateados o copiados pueden ser vistos encualquier aparato. Además, desde el año 2000 en adelante, se han empezado a venderlectoras de DVD multizona, esto es, que leen DVDs de todas las zonas.DVD-REl DVD-R siguió el camino del DVD-ROM, apareciendo en otoño de 1997 con unacapacidad inicial de 3.95 GB por lado, un poco menos que la capacidad total de un DVD-ROM. DVD-R utiliza un tinte orgánico basado en polímeros, semejantes al CD-R y escompatible con casi todos los lectores de DVD. Posteriormente, la capacidad se extendióa 4.7 GB, crucial para la producción de vídeo, puesto que este es el tamaño de un DVD-5,la base del estándar y compatible con los lectores del hogar.Inicialmente, las grabadoras de DVD eran caras, y sólo de 4.7 GB (la mitad de un DVD devideo estándar), y muy lentas (1 hora para grabar un disco). Pero las grabadoras de DVDactuales permiten grabar una y dos capas (4.7 y 9 GB), así como uno o dos lados,cuestan casi lo mismo que una grabadora de CD, graban a altas velocidades (8X y 16X),y la compatibilidad con los formatos de DVD-Video y DVD-ROM, las han hecho comunesen el medio informático, como una propuesta atractiva para aplicaciones caseras, backupde discos duros, transferencia de archivos multimedia entre sitios, y copias de seguridadde discos de películas.DVD-RAMFormato de disco DVD regrabable aprobado por el DVD-Forum. Se diferencia del DVD-RW (y del DVD+RW) en que no hace falta borrar todo el disco para recuperar el espaciode los contenidos que deseamos borrar y en que se puede grabar directamente en élcomo si fuera un disco duro, sin necesidad de programas de grabación de DVD, ni deprogramas controladores intermedios (en el caso de grabadores DVD-RAM paraordenadores).54

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaInicialmente los discos eran de 2,9 GB (Gigabytes) y estaban encerrados en una carcasaprotectora llamada CADDY, poco práctica (para las unidades lectoras con bandeja) peronecesaria (los discos DVD-RAM son bastante vulnerables a suciedad y manchas dededos, y por supuesto a rayaduras), actualmente los discos que se venden son de 4,7 GB(unas 2 horas de vídeo MPEG-2 en calidad DVD) y sin la carcasa protectora para poderusarse en la mayoría de unidades lectoras/grabadoras, existiendo discos que usan lasdos caras para obtener el doble de capacidad.Este formato es el más práctico y versátil de los formatos de DVD; no obstante, sucompatibilidad se reserva a los grabadores que expresamente aceptan dicho formato.Aunque últimamente se está popularizando más gracias a algunos grabadoresdomésticos de DVD (que permiten borrar una parte del contenido recuperando el espacio,a diferencia de los otros formatos regrabables de DVD), a ciertas videocámaras quegraban en DVD-RAM (que ofrecen las ventajas anteriormente expuestas), y a su inclusióncómo un formato más en las grabadoras multiformato de DVD para ordenador.DVD+RWLa especificación DVD-RAM fue un compromiso entre dos propuestas diferentes: el grupoHitachi/Matsushita/Toshiba contra la alianza Sony/Philips. Esta especificación fueprácticamente impuesta por el primer grupo, por lo que en 1997, el segundo se separó delformato establecido, y junto a Hewlett-Packard desarrollaron una tecnología de cambio defase reescribible, originalmente llamada DVD+RW. Este es un formato reescribiblecompetidor, basado en la tecnología del CD-RW, e incompatible con el estándar DVD-RAM que había sido aceptado tres meses antes. A pesar de que ellos no decidieron salirdel Foro DVD, el +RW tuvo que modificar su especificación original para ser adoptadocomo un estándar.Los lectores DVD+RW leen DVD-ROMs y CDs, y cambios menores a los lectores deDVD-ROM les permite leer discos +RW, que inicialmente almacenan 4,7 GB en un discode un sólo lado, utiliza tecnología de cambio de fase, CLV para acceso secuencial a vídeoy CAV para acceso aleatorio. Quienes lo soportan afirman que los dispositivos puedenmantener una transferencia de datos sostenida de 1.7 MB/seg. y ofrecen un tiempo deacceso mejor que el DVD-RAM. Además, los dispositivos +RW ofrecen una experienciade uso semejante al uso de los lectores CD-RW actuales.Debido a la postura de ambos lados, la industria del PC realizó una presión comercialsobre los fabricantes de ambos formatos, por lo menos en sus dispositivos lectores deDVD-ROM. A pesar de ser un punto fuerte en la venta de PCs modernas, el lector de DVDes sólo una parte del sistema completo. Los fabricantes de PCs quieren evitar la situaciónen la que la parte OEM de su PC es responsable de múltiples llamadas al servicio técnicopor parte de usuarios confundidos, ya que su lector de DVD accede a ciertos discosreescribibles y no a otros. Por lo tanto, prácticamente todas las grabadoras de DVDmodernas leen y graban todos los formatos (DVD-ROM, DVD-R, DVD+R, DVD-RAM yDVD+RW y DVD-RW).DVD-RWDVD-RW: es un formato desarrollado por Pioneer, una evolución a partir de la tecnologíaCD-RW, con una capacidad de 4.7 GB (igual que un DVD-R). Su tecnología de cambio de55

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazafase implica una mayor reflectividad que el DVD-RAM o el +RW, y puede ser leído en loslectores de DVD actuales del hogar. Su compatibilidad permite realizar con él la copia deseguridad de películas y software en DVD, además de poder ser leído por cualquierlectora de DVDs de PC. Esta opción, a pesar de aparecer en forma tardía, ha captado elinterés de los usuarios y permitido que los costos de las grabadoras bajen notablemente,siendo accesibles para una gran cantidad de interesados.DVD-AudioEs interesante notar que el primer medio de almacenamiento óptico disponible al públicofue el CD-Audio. Desde entonces, los campos del sonido digital y los datos digitales hancrecido en una relación simbiótica, con una industria haciendo uso de la tecnología de laotra en beneficio mutuo. Tomó varios años para la industria de la computación notar queel CD era el medio perfecto para almacenar y distribuir grandes cantidades de datosdigitales, y no fue hasta 1990 que el CD-ROM se estandarizó como parte fundamental dela PC.Con los últimos desarrollos en la industria de la PC en componentes ópticos, la industriade la música está pensando en robar la tecnología para encontrar otra forma de hacerpúblicas sus colecciones de álbumes de nuevo. La búsqueda de CDs de mayor fidelidadprodujo un número de estándares que batallan con el DVD-Audio para convertirse en elpróximo estándar aceptado. Entre estos están el SACD (Super Audio CD) y DAD (DigitalAudio Disc). Cuando uno de estos finalmente gane, podremos producir discos conresolución de 24 bits a 96 KHz, opuestamente a los actuales 16 bit y 44.1 KHz. Elestándar SACD es compatible hacia atrás con los dispositivos actuales, un hecho quepuede ayudar en su establecimiento como estándar y su aceptación por parte del público.Un DVD-A (de diámetro idéntico al CD y al DVD y de aspecto similar) puede ofrecer hasta622 minutos de música. Ésa es su principal ventaja con respecto al SACD (74 minutos xcapa, máximo 222 minutos en los SACD híbridos) y CD (74 minutos).Para mantener la compatibilidad con los lectores CD convencionales, el DVD-A utilizadiscos de doble capa. La capa superior, semitransparente, es leída por un láser con una longitud de ondacorta. La capa inferior (que lee un láser con una longitud de onda más larga que alcanzamayor profundidad) contiene la misma información pero codificada de forma quepueda ser leída por un reproductor de CD convencional.Un DVD-A podrá ser leído por un reproductor de CD y, por ende, por un player DVDuniversal; sin embargo, un DVD-A no es soportado actualmente por los lectores DVD-Vídeo. (Los sistemas de compresión que utiliza no son compatibles), pese a que laespecificación DVD-A es básicamente la misma que la que utiliza el DVD-Vídeo.Según numerosos estudios, la diferencia de calidad de audio entre un DVD-A y un CD escasi indistinguible, a pesar de su mayor resolución. Las verdaderas ventajas del mismoson el mayor volumen de música disponible y la posibilidad de sonido multicanal surround.56

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEVD - Enhanced Versatile DiscEl Enhanced Versatile Disc (EVD) es un formato alternativo al DVD desarrollado por unconsorcio de compañías chinas. Fue desarrollado en respuesta al DVD y sus altos costosde licencia.El EVD es en realidad un disco DVD con diferentes especificaciones de video y audio quepermiten almacenar películas de alta definición en un DVD debido a que usa un algoritmode compresión superior al de MPEG-2.Los algoritmos de video que usa el EVD son los códecs VP5 y VP6 de On2 Technologies.Son más eficientes que MPEG-2 y permiten almacenar resoluciones de HDTV, unacaracterística que no es posible con MPEG-2; además, usa un códec de audio llamadoEAC 2.0 (Enhanced Audio Codec) que admite sonido mono, estéreo y 5.1 envolvente y esmás eficiente que el Dolby Digital (AC3) o el DTS, usados en los DVD.El EVD fue desarrollado por un conglomerado llamado E-world Technology, compuestopor las nueve empresas chinas más importantes del sector. Según explicaron losportavoces de la alianza, el sistema no es nuevo. Fue desarrollado hace varios años ysólo en 2005 cobró relevancia en ese país.Hasta hace poco todos auguraban su fracaso porque decían que era muy caro. Un lectorde este formato costaba unos 200 euros, mientras que los reproductores chinos de DVD,70. Hoy en día, el reproductor de EVD ha bajado a unos 87 euros y tiene cinco veces máscalidad de imagen que el DVD y -lo más importante- es compatible con el DVD común ysus discos. Como los fabricantes chinos poseen la mayoría de las patentes del sistemaEVD, entre ellas la de sonido, sistemas de navegación y tecnología de protección dederechos de autor, impulsan este nuevo sistema.Parte 4: El láser azulEl descubrimiento del láser azul es un nuevo hito en la tecnología. Con una longitud deonda más corta que el láser rojo o verde, el láser azul nos provee una forma más efectivade guardar información, aumentar la velocidad de las comunicaciones e incrementar laprecisión en las cirugías.Como veremos más adelante, el hecho de tener una longitud de onda menor que los otrosláseres, lleva a un aprovechamiento del espacio utilizado en cuanto a la escritura enalguna superficie (un disco compacto, por ejemplo).El impacto causado por este láser es considerable. Tiene capacidad de guardarinformación hasta 19 veces un disco normal. Esto equivale a 12,4 GB ante 650 MB,sabiendo que los DVD en la actualidad, llegan hasta 4,7 GB. Podemos notar que conesto, podríamos aumentar la calidad de imagen de vídeo, siendo capaces de guardar másinformación.La capacidad total se puede aumentar utilizando un rayo láser para leer las marcas deldisco, lo que implica un tamaño mínimo para estas marcas relacionado con la longitud deonda de la luz empleada. Si esta longitud de onda es muy grande, sólo se podrán leermarcas grandes, ya que si son más pequeñas el haz de luz abarcaría varias de ellassimultáneamente. La marca más pequeña que se puede obtener con tecnología óptica es57

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazadeterminada por el límite de difracción, el cual es proporcional a la siguiente operación:λ/NA, donde λ es la longitud de onda óptica y NA la Apertura Numérica. En el espectro deluz visible, las longitudes de onda menores se sitúan en el violeta, llegando al rojo con lasmayores.Esto significa que se ha pasado de un extremo a otro del espectro visible, cambiando elláser rojo de 640 nm por otro azul-violeta de sólo 405 nm. Esto sucede igualmente con elDVD, que tiene una longitud de onda de 650 nm por los 780 nm del CD.El color de la luz emitida por el láser depende del material con el que esté construido. Elmaterial más prometedor para la fabricación de láseres azules es el Nitruro de Galio(GaN), un material que, ya en su presentación en círculos científicos, se mostró como unarevolución para la electrónica del futuro, pues su uso permitirá incrementar la potencia,velocidad y capacidad de los distintos dispositivos.Los otros elementos clave en el diseño de un dispositivo de almacenamiento óptico son lapelícula de grabación y el sustrato que protege dicha película. Como sucede en todos lossistemas removibles actuales, la película de grabación está protegida por un sustratotransparente. El láser es enfocado a través de éste sustrato, el cual es una parte críticadel diseño. Los mayores problemas que pueden afectar al rendimiento del diseño son elcalibrado de la unidad y la tolerancia de los discos. Cuanto más grueso sea el sustratomás crítica será la tolerancia. Para explotar adecuadamente la ventaja de un valor alto enla NA es necesario reducir todo lo posible el sustrato. Por ejemplo, en el CD el sustrato esde 1,2 mm, mientras que en el DVD es de 0,6 mm. Los últimos estudios indican que unsustrato de 0,1 mm permitiría alcanzar una NA de más de 0,8 sin necesidad de ajustar latolerancia en la inclinación.Formatos basados en láser azulAl igual que ocurrió a mediados de los 90 con el DVD el mercado inicialmente sediversificó para ofrecer distintos productos diseñados para un sector específico. Los dosmayores competidores en esta nueva tecnología han sido el Blu-Ray y el HD-DVD (ambos58

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazafuncionando de manera bastante similar). Finalmente, luego de varios años de contienda,Toshiba anunció que retirará del mercado el formato HD-DVD, quedando como únicoformato el Blu-Ray.Blu-ray (también conocido como Blu-ray Disc o BD) esun formato de disco óptico de nueva generación de 12cm de diámetro (igual que el CD y el DVD) para vídeo dealta definición y almacenamiento de datos de altadensidad. Su capacidad de almacenamiento actualmentellega a 50 GB a doble capa y a 25 GB a una capa. Laconsola de videojuegos PlayStation 3 puede leer discosde hasta doble capa.Una capa de disco Blu-ray puede contener alrededor de25 GB o cerca de 6 horas de vídeo de alta definición másaudio, y el disco de doble capa puede conteneraproximadamente 50 GB. La velocidad de transferenciade datos es de 36 Mbit/s (54 Mbps para BD-ROM), pero ya están en desarrollo prototiposa velocidad de transferencia 2x (el doble, 72 Mbit por segundo). Ya está disponible el BD-RE (formato reescribible) estándar, así como los formatos BD-R (grabable) y el BD-ROM,como parte de la versión 2.0 de las especificaciones del Blu-ray. Ya existen ademásprototipos capaces de almacenar 100, 200 y 500 GB.Otra característica importante de los discos Blu-ray es su resistencia a las rayaduras y lasuciedad. La fina separación entre la capa de lectura y la superficie del disco hacía losdiscos Blu-ray más propensos a rayaduras y suciedad que un DVD normal. Es por elloque se pensó primero en comercializarlos en una especie de carcasa o Caddy. La ideafue desechada gracias a la elaboración por parte de TDK de un sustrato protector llamadoDurabis que no solo compensa la fragilidad del Blu-ray sino que le otorga una protecciónextra contra las rayaduras. Existen también discos DVD con esta protección, pero no estan necesaria como lo es en un Blu-ray debido al mayor espesor de la capa que separalos datos de la superficie del disco, 0,6 mm en comparación con los 0,1 mm del Blu-ray.Como la HDTV está ganando mucho terreno, la demanda de los consumidores de HDTVque desean grabar estas transmisiones está aumentando. Blu-ray se diseñó para estaaplicación, permitiendo la grabación directa de MPEG-2 TS (Transport Stream) utilizadopor transmisiones digitales, lo cual lo hace altamente compatible con los estándaresglobales de transmisiones digitales. Esto significa que las transmisiones de HDTV puedenser grabadas directamente en el disco sin ningún procesamiento extra o pérdida decalidad. Para manejar la enorme cantidad de datos requeridos por el HDTV, Blu-ray utilizavelocidades de transferencia de datos de 36Mbps, lo cual es más que suficiente paragrabar y reproducir HDTV mientras se mantiene la calidad de la película original. Además,mediante la utilización de funciones de acceso aleatorio en los discos ópticos es posiblereproducir video en un disco mientras simultáneamente se está grabando video de altadefinición.Blu-ray espera reemplazar los VCRs y las actuales versiones de tecnología de DVD enmuy pocos años. Este formato es el que se espera sea el Standard paraalmacenamientos de datos en la PC y películas de alta definición en el futuro.59

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEl Blu-ray soporta los mismos sistemas de archivos que sus predecesores, como el UDF yel ISO 9660. Gracias a su capacidad de almacenamiento, el vídeo es de alta definición yaudio de hasta 8 canales. Soporta los formatos de compresión MPEG-2, MPEG-4 y VC-1.Los formatos MPEG-4 AVC Y SMPTE VC-1 implementan algoritmos de compresión másavanzados que permiten ofrecer gran calidad (a un nivel similar).El formato MPEG-2 se mantiene por retrocompatibilidad, es casi obsoleto (comparado conlos otros) pero aun así se ha utilizado para codificar la mayor parte de las primeraspelículas que han salido en formato Blu-Ray. Esto es debido a que el MPEG-4 AVC tienealtos requerimientos, consumo de recursos y alto tiempo de codificación.Parte 5: Otras TecnologíasDiscos HolográficosEl almacenamiento holográfico es una tecnología óptica que permite alrededor de 1 millónde bits (o más) de datos ser almacenados y/o leídos en ráfagas de luz, haciendo que lostiempos de transferencia sean menores a los aparatos de almacenamiento actuales, milesde hologramas pueden ser guardados en el mismo lugar a lo largo del espesor (ancho)del medio. Los bits son codificados en un material de luz sensible como una interferencia3D de un patrón de rayos láser. Altas densidades de almacenamiento, durabilidad,confiabilidad y bajos precios, hacen de la holografía una opción viable paraalmacenamiento de la nueva generación.¿Cómo es Almacenada la información?Un rayo de luz emitido por un láser es dividido en 2, la primera parte es el rayo de la señal(la cual acarrea la información) y el otro es conocido como el rayo de referencia. Elholograma se forma donde se intersecan estos dos rayos láser en el medio dealmacenamiento.El proceso de codificar datos en la señal se realiza con un aparato llamado "Spatial LightModulator" (SLM). El SLM traduce el código binario a una especie de serie cuadros depíxeles claros y obscuros (como un tablero de ajedrez). Los datos son acomodados en unarreglo o página de alrededor de un millón de bits. El número de bits es determinado porel número de píxeles del SLM.En el punto de intersección del rayo de referencia y del rayo de la señal, el holograma esgrabado en un medio de almacenaje sensible a la luz. Una reacción química ocurre en elmedio de almacenaje cuando los elementos claros del rayo de señal se intersecan con elrayo de referencia, causando que se grabe el holograma. Al variar el ángulo del rayo dereferencia, amplitud, o posición de los datos se pueden almacenar muchos hologramasdistintos en el mismo medio de almacenaje.60

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEsto requiere que el material polimérico para soporte de datos cumpla toda una serie deestrictas exigencias. Tiene que cubrir un amplio margen dinámico, ser muy sensible a laluz y al mismo tiempo muy transparente, ser dimensionalmente estable e insensible a loscambios de temperatura, y naturalmente no debe perder prestaciones después demúltiples lecturas.¿Cómo es leída la información?La información se lee mediante un único rayo de luz. Para que sea posible la lectura dedatos, el rayo de referencia se desvía al chocar con el holograma reconstruyendo lainformación almacenada. Este holograma es entonces proyectado hacia un lector queanaliza los datos en paralelo. Esta lectura paralela de datos provee a la holografía agrandes velocidades de transferencia.La lectura depende de las características del rayo de referencia; si se varía este rayo, porejemplo modificando su ángulo de incidencia o longitud de onda, varias páginas deinformación se pueden almacenar en el mismo volumen de material y a su vez ser leídasaplicando el mismo rayo de referencia que se usó en la escritura.61

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaTecnología de Disco Fluorescente (HD-DMD)Otro contendiente en la batalla de convertirse en el medio de almacenamiento de facto dealta densidad para el mundo digital es una tecnología óptica de almacenamiento quepromete conseguir capacidades de 140 GB y más en un disco multicapa único. Este discofue desarrollado por la empresa DData, y actualmente tiene un tamaño de 32 GB.Con la tecnología óptica convencional la calidad de la señal se degrada rápidamente conel número de capas de grabado. Esto se debe principalmente a la interferencia óptica(ruido debido al hecho de que el rayo láser y la señal reflejada son de la misma longitudde onda y la naturaleza. La degradación de la señal excede los límites aceptables cuandomás de dos capas son utilizadas, limitando su uso. Sin embargo, con los sistemas delectura fluorescente, la calidad se degrada mucho más lentamente, y DData cree quehasta 100 capas de memoria son posibles en el tamaño de un CD.El diseño de los discos está basado en la “fotocromía estable”, descubierta por físicos eingenieros en Rusia. Ésta es una substancia orgánica transparente cuya fluorescenciapuede ser activada mediante un rayo láser por tiempo suficiente para ser detectada por unfotoreceptor estándar. Esta característica hace posible superponer capas transparentesuna encima de otra, y escribir información en cada nivel.62

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaUna vez que la fluorescencia es estimulada por la luz delláser, se emite luz coherente e incoherente. La segundatiene ondas que están un poco fuera de lugar entre sí, yla explotación de esta propiedad es el centro de latecnología de DData. Los rayos de luz fluorescente fuerade sincronismo permiten que los datos sean leídos através de diferentes capas en los discos transparentes,un rayo leyendo datos de la capa superficial al mismotiempo que otros la penetran para leer las capasinferiores. El resultado es el beneficio de grandescapacidades y una mejorada velocidad de transferencia.Si viéramos un medio de almacenamiento como un libro,el resto de tecnologías de alta definición se basarían enreducir el tamaño de letra, mientras que HD-DMD lo queharía sería añadir más hojas. Así esta tecnología puedeincrementar de forma drástica la capacidad dealmacenamiento de un disco estándar, llegando aalcanzar 20 GB, 50 GB, y hasta 100 GB.La tecnología HD-DMD no intenta acercarse más a loslímites físicos de la ciencia. Las alternativas que usanláser azul sí, ya que se basan en almacenar másinformación en una única capa, siendo cada vez es máscomplicado reducir el tamaño que ocupan los datos para que quepan en ella. Por otrolado, HD-DMD lo que hace es añadir más capas, sin estar limitadas en número, mientrasque el resto de las tecnologías están limitadas por el tamaño del surco que ocupan losdatos (el tamaño de letra siguiendo con la analogía del libro).63

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSección 5: Dispositivos de almacenamiento de estado sólidoUna Unidad de estado sólido o SSD (solid state drive) es un dispositivo dealmacenamiento de datos que usa memoria no volátil tales como flash (NAND), omemoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratoriosencontrados en los discos duros convencionales. Aunque técnicamente no son "discos" aveces se traduce erróneamente en español la 'D' de SSD como 'Disk' cuando en realidadrepresenta la palabra 'Drive', que podría traducirse como unidad o dispositivo.Una unidad de estado sólido es undispositivo de almacenamientosecundario hecho con componenteselectrónicos de estado sólido para suuso en computadoras en reemplazo deuna unidad de disco duroconvencional, como memoria auxiliar opara la fabricación de unidadeshíbridas compuestas por SSD y discoduro.Consta de una memoria no volátil, en lugar de los platos giratorios y cabezal, que sonencontrados en las unidades de disco duro convencionales. Sin partes móviles, unaunidad de estado sólido pretende reducir drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia yotros, esperando diferenciarse positivamente de sus primos hermanos los discos duros.Al ser inmune a las vibraciones externas, lo hace especialmente apto para su uso encomputadoras móviles (instaladas p.ej. en aviones, automotores, Computadorasportátiles, etc.).Diseño y funcionamientoLos SSD basados en memoria volátil como la SDRAM están categorizados por su rápidoacceso a datos, menos de 0.01 milisegundos y son usados primariamente para aceleraraplicaciones que de otra manera serían frenados por la latencia de los discos duros.Los SSD basados en DRAM típicamente incorporan una batería interna y sistemas derespaldo de disco para asegurar la persistencia de datos. Si la potencia se pierde porcualquier razón, la batería podría mantener la unidad encendida lo suficiente para copiartodos los datos de la memoria RAM al disco de respaldo. Después de la restauración deenergía, los datos son copiados de vuelta del disco de respaldo a la RAM y el SSDcontinua su operación normal.Sin embargo, la mayoría de los fabricantes usan memoria flash no volátil para crearalternativas más compactas y fuertes a los SSD basados en DRAM. Estos SSD basadosen flash, también conocidos como discos flash, no requieren baterías, permitiendo a losfabricantes replicar tamaños estándar del disco duro (1.8 pulgadas, 2.5 pulgadas. y 3.5pulgadas). Además, la no volatilidad permite a los SSD flash mantener memoria inclusotras una perdida repentina de energía, asegurando la permanencia de los datos. Al igualque los SSD DRAM, los SSD flash son extremadamente rápidos al no tener partesmóviles, reduciendo ostensiblemente el tiempo de búsqueda, latencia y otros retardoselectromecánicos inherentes a los discos duros convencionales. Aunque los SSD flash64

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazason significativamente más lentos que los SSD DRAM. También se están desarrollandootras tecnologías con comportamiento similar, como el PLEDM (Phase-state LowElectron-number Drive Memory), que prometen mejorar aún más estos drives en cuanto acapacidad y velocidad.Las unidades de estado sólido son especialmente útiles en una computadora que ya llegóa máximo de memoria RAM. Por ejemplo, algunas arquitecturas x86 tienen 4GB de límite,pero esto puede ser extendido efectivamente colocando un SSD como archivo deintercambio (swap). Estos SSD no proporcionan tanta rapidez de almacenamiento comola memoria RAM principal debido al cuello de botella (Bottleneck) del bus que los conecta,pero aun así mejoraría el rendimiento de colocar el archivo de intercambio en una unidadde disco duro tradicional.Ventajas y desventajasLos dispositivos de estado sólido basados en Flash tienen varias ventajas únicas: Arranque más rápido Mayor rapidez de lectura - En algunos casos, dos o más veces que los discos durostradicionales más rápidos. Baja latencia de lectura y escritura, cientos de veces más rápido que los discosmecánicos. Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo. Menor consumo de energía y producción de calor, resultado de no tener partesmecánicas. Sin ruido. Los SSD basados en flash operar varios años sin fallar. Rendimiento determinístico: a diferencia de los discos duros mecánicos, elrendimiento de los SSD es constante y determinístico a través del almacenamientoentero. El tiempo de "búsqueda" constante, y el rendimiento no se deteriora mientrasel medio se llena (no se fragmenta). Menor peso y tamaño.Los dispositivos de estado sólido basados en flash tienen también varias desventajas: Precio: Los precios de las memorias flash a son considerablemente más altos porgigabyte que los de los discos convencionales. Menor velocidad en operaciones I/O secuenciales. Menor tiempo de vida confiable: Los discos duros basados en Flash tienen ciclos delectura y escritura limitados (entre 100.000 y 300.000 los modelos convencionales yentre 1 y 5 millones los modelos de alta duración), mientras que los discos durospueden durar hasta una década sin fallos mecánicos. Esto es significativo debido aque en muchos sistemas, los discos son leídos regularmente miles de veces en cortosperiodos de tiempo. Sistemas de ficheros especiales así como nuevos diseños deFirmware resolverían el problema extendiendo la zona de lectura/escritura sobre todoel dispositivo en lugar de concentrarlo en una única zona. Menor recuperación: Después de un fallo mecánico los datos son completamenteperdidos pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufredaño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda deexpertos.65

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaExtraíbles USB: Memoria en estado sólido y MicrodriveUn nuevo tipo de almacenamiento removible se haimpuesto en los últimos tiempos, por motivosprincipalmente de comodidad, tamaño y velocidad. Estosson los medios de almacenamiento en memoria tipoEPROM. Son pequeños dispositivos con capacidadesdesde 64 MB hasta varios GB de memoria, que seconectan a la PC a través de un puerto USB o similar. Deeste modo, puede transferirse información desde cualquierPC a otra que tenga puerto USB de manera sencillautilizando estos dispositivos y evitando problemas decompatibilidad, espacio y tiempo.Las últimas versiones traen interfaz USB 2.0 y 3.0, con lo cual el acceso a la memoria essumamente rápido (480 Mbps) y una gran cantidad de archivos puede almacenarse en undispositivo de unos escasos centímetros de tamaño.La mayoría de los sistemas operativos actualesposeen controladores para medios dealmacenamiento estándar, motivo por lo cual no hacefalta complicarse instalando controladores dedispositivos externos o cualquier otro software, ya queel disco aparece automáticamente como una unidadadicional en la PC a la cual se accede por la interfazdel sistema como a cualquier otro medio dealmacenamiento.En cuanto al aspecto, debido al pequeño tamaño delchip de memoria, y a que la energía es provista por elpropio bus USB, estos dispositivos han tomado todotipo de formas: llaveros, relojes, navajas suizas,lapiceras, encendedores, llaves, etc., pero siempremanteniendo las mismas funcionalidades.Del mismo modo, existen discos duros del tipo Microdrive, con interfaz USB que poseenlas mismas características que las memorias FLASH, salvo que en vez de utilizarmemoria EPROM, utilizan discos duros muy pequeños para almacenar la información.Debido a que estos discos no son muy caros, no consumen mucha energía, y permitenalmacenar gran cantidad de información, son una alternativa para quienes deseantransportar grandes volúmenes de datos de un lugar a otro en un pequeño y convenientedispositivo de gran capacidad y velocidad, a un costo levemente superior a los USB FlashDrives.A pesar de su bajo coste y garantía, hay que tener muy presente que estos dispositivosde almacenamiento pueden dejar de funcionar repentinamente por accidentes diversos:variaciones de voltaje mientras están conectadas, por dejarlas caer de una altura superiora un metro.Las unidades flash son inmunes a rayaduras y al polvo que afecta a las formas previas dealmacenamiento portátiles como discos compactos y disquetes. Su diseño de estado66

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazasólido duradero significa que en muchos casos puede sobrevivir a abusos ocasionales(golpes, caídas, pisadas, pasadas por la lavadora o salpicaduras de café). Esto lo haceideal para el transporte personal de datos, archivos de trabajo o datos personales a losque se quiere acceder en múltiples lugares. La casi omnipresencia de soporte USB encomputadoras modernas significa que un dispositivo funcionará en casi todos lados. Encondiciones óptimas, un dispositivo USB puede retener información durante unos 10años.Las memorias flash implementan el estándar "USB mass storage device class" (clase dedispositivos de almacenamiento masivo USB). Esto significa que la mayoría de lossistemas operativos modernos pueden leer o escribir en dichas unidades sin driversadicionales. En lugar de exponer los complejos detalles técnicos subyacentes, losdispositivos flash exportan una unidad lógica de datos estructurada en bloques al sistemaoperativo anfitrión. El sistema operativo puede usar el sistema de archivos o el esquemade direccionamiento de bloques que desee. Algunas computadoras poseen la capacidadde arrancar desde memorias flash, pero esta capacidad depende de la BIOS de cadacomputadora, además, para esto, la unidad debe estar cargada con una imagen de undisco de arranque.Las memorias flash pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antesde fallar, Con un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos.Sin embargo las operaciones de escrituras serán cada vez más lentas a medida que launidad envejezcaAntes de retirar la memoria del puerto USB hay que asegurarse de notificarlo al sistemaoperativo. Si no se hace puede dañar su sistema operativo ya que no se le da aviso deque está sacando el dispositivo de memoria externa y no cierra correctamente losprocesos. Esto es obligatorio hasta Windows 2000 y voluntario en XP, el cual permiteelegir un modo de desconexión más simple.Si se saca antes de tiempo puede que los archivos se graben mal. Incluso se puede dañarla memoria ya que hay electricidad que fluye a través del USB y que al sacarlorápidamente podría dañar al chip. El cuidado de los pendrive o memorias USB es similaral de las tarjetas. Hay que evitar el daño físico, la humedad, los campos magnéticos y elcalor extremo.Tarjeta de memoria FlashLas tarjetas de memoria flash utilizan la tecnología de memoria no volátil Flash paraalmacenar información. Su funcionamiento es muy similar al de un Pen Drive USB, sóloque cambia el formato (usualmente son más pequeñas y se utilizan para estar insertasdentro de diversos dispositivos), con el consecuenta cambio del tipo de conectores.Los principales usos de este tipo de memorias son pequeños dispositivos basados en eluso de baterías como teléfonos móviles, PDA, pequeños electrodomésticos, cámaras defotos digitales, reproductores portátiles de audio, etc.Las capacidades de almacenamiento de estas tarjetas que integran memorias flashcomenzaron en 128 MB pero actualmente se pueden encontrar en el mercado tarjetas dehasta 32 GB por parte de la empresa Panasonic en formato SD.67

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaLa velocidad de transferencia de estas tarjetas, al igual que la capacidad de las mismas,se ha ido incrementando progresivamente. La nueva generación de tarjetas permitevelocidades de hasta 30 MB/s.Ofrecen, además, características como gran resistencia a los golpes, bajo consumo y esmuy silencioso, ya que no contiene ni actuadores mecánicos ni partes móviles. Supequeño tamaño también es un factor determinante a la hora de escoger para undispositivo portátil, así como su ligereza y versatilidad para todos los usos hacia los queestá orientado.Sin embargo, todos los tipos de memoria flash sólo permiten un número limitado deescrituras y borrados, generalmente entre 10.000 y un millón, dependiendo de la celda, dela precisión del proceso de fabricación y del voltaje necesario para su borrado.Hay diversos tipos de tarjetas y detrabajos de memoria que se utilizan. Lamayoría se usan en cámaras fotográficasdigitales, en consolas de videojuegos, enteléfonos móviles, y en usos industriales.La tarjeta de PC (PCMCIA) estaba entrelos primeros formatos de tarjetacomerciales de memoria (tipo tarjetas deI) a venir hacia finales de los años 90,pero ahora se utiliza solamente yprincipalmente en usos industriales y paratrabajos de Entrada-Salida (tipo I/II/III),como estándar de la conexión para losdispositivos (tales como un módem).También en los años 90, un número deformatos de tarjeta de memoria máspequeños que tarjeta de PC salieron,incluyendo CompactFlash, SmartMedia,SD, mini SD, micro SD y similares. Enotras áreas, las tarjetas de memoriaintegradas mini (SD) fueron utilizadas en los teléfonos móviles, consolas, comenzando ausar formatos de tarjeta de los propios fabricantes, y los dispositivos como PDAs y loscreadores digitales de la música comenzaron a usar tarjetas de memoria desprendibles.A partir de los últimos años 90 aparecían nuevos formatos, incluyendo SD/MMC, MemoryStick, tarjeta xD-Picture Card, y un número de tarjetas varias, de baja calidad y máspequeñas. El deseo para las tarjetas ultra-pequeñas para los teléfonos móviles, PDAs, ylas cámaras fotográficas digitales compactas condujo una tendencia hacia tarjetas máspequeñas que la generación anterior de tarjetas “compactas” que ya parecían grandes.En cámaras fotográficas digitales SmartMedia y CompactFlash han tenido mucho éxito,en 2001 SM acaparó el 50% del mercado de cámaras fotográficas digitales y las CFtenían un asimiento del estrangular en cámaras fotográficas digitales profesionales. Antesde 2005 sin embargo, SD/MMC había asumido el control casi el punto de SmartMedia,aunque no al mismo nivel y con la dura competición que venía de variantes de MemoryStick, xD-Picture Card, así como CompactFlash. En campos industriales, incluso lastarjetas de memoria venerable de la tarjeta de PC (PCMCIA) todavía manejan mantener68

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazaun lugar, mientras que en teléfonos móviles y PDAs, el mercado de la tarjeta de memoriaha sufrido un aumento de popularidad.Hoy en día, la mayoría de los nuevos PC tienen ranuras incorporadas o adaptadores USBpara una gran variedad de tarjetas de memoria; Memory Stick, CompactFlash, SD, etc.Algunos dispositivos digitales soportan más de una tarjeta de memoria para asegurarcompatibilidad.69

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSección 6: Interfaces de comunicación con los dispositivos de almacenamientoTodos los dispositivos conectados a una computadora tienen buses especializados deinterconexión. Los dispositivos de almacenamiento también. Estos canales eléctricossirven para poder comunicarlos con el procesador, la memoria, y otros dispositivos. Sibien ya mencionamos que algunos dispositivos, externos, pueden utilizar puertostradicionales como el USB y el IEEE 1394, en general, históricamente, siempre se hancreado buses especiales para la interconexión, que veremos a continuación.IDEUno de los primeros y mássignificativos estándaresintroducidos en el hardware de PCfue el IDE (Integrated DriveElectronics), un estándar quecontrola el flujo de datos entre elprocesador y el disco duro. Elconcepto del IDE fue propuestoinicialmente por Western Digital yCompaq en 1986 para superar laslimitaciones de rendimiento deestándares anteriores. El términoIDE en sí mismo no es unestándar de hardware, sino lasproposiciones que se incorporaronen una interfaz industrial llamadaATA (AT Attachment). ATA defineun conjunto de comandos y registros para la interfaz, creando un estándar universal parala comunicación entre la unidad de disco y la PC.Una de las mayores innovaciones introducidas por IDE fue la integración de las funcionesde controlador de disco dentro del propio disco. La separación de la lógica del controladorde la interfaz hizo posible que los fabricantes aumentaran el rendimiento de sus discosduros en forma independiente. Los discos IDE se conectan directamente al bus delsistema sin necesidad de un controlador separado en el bus, reduciendo los costosgenerales.La aceptación masiva del estándar IDE se debió a su habilidad en satisfacer lasnecesidades del sistema en dos criterios importantes: costo y compatibilidad. Con el pasode los años, estos dos factores se han vuelto importantes entre los usuarios de PC, y elresultado fue que el IDE se volvió rápidamente un estándar de mercado de masa.Desde la implementación del estándar ATA, la PC cambió dramáticamente. Laespecificación IDE fue diseñada para soportar dos discos internos, cada uno con unacapacidad máxima de 528 MB, y en 1986 esta limitación parecía ir más allá de cualquierrequerimiento imaginable para los usuarios de PC. Pero con los procesadores cada vezmás rápidos y las tecnologías de bus mejoradas, además de las nuevas exigencias delsoftware de aplicación, el IDE demostró convertirse en un cuello de botella en elrendimiento.70

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEIDEEn 1993, Western Digital trajo el EIDE (Enhanced IDE) al mercado. EIDE es un estándardiseñado para sobrellevar los problemas de ATA, al mismo tiempo que mantiene lacompatibilidad hacia atrás. EIDE soporta velocidades de transferencia de datos mayores,y mayores capacidades de disco, primero de 8.4 GB y luego (1998) 137 GB.Los cuatro dispositivos posibles de un sistema EIDE se manejan por dos canales. Cadacanal soporta dos dispositivos en una configuración master/slave. El puerto primariogeneralmente se conecta al bus local (por ejemplo, el PCI), y se prepara en la mismadirección e IRQ que tenía el estándar IDE. Esto asegura compatibilidad con los sistemasIDE antiguos y evita conflictos con el sistema operativo o las aplicaciones que secomunican con la interfaz IDE.La habilidad de soportar periféricosdiferentes a discos duros, talescomo lectoras de CD-ROM ycintas magnéticas, fue posiblegracias a la especificación ATAPI(AT Attachment Pack Interface).ATAPI es una extensión delprotocolo ATA definida para dar unúnico conjunto de comandos yregistros a los CD-ROMs, y parautilizarse en otros dispositivos,como la cinta. ATAPI contienemuchos comandos que sonespecíficos para los dispositivosCD-ROM, como por ejemplo los deselección de velocidad de lectura.Además del ATAPI, EIDE tiene muchos otros estándares de transferencia desarrolladospor el comité ATA: Programmed Input/Output (PIO) Modo 3, PIO Modo 4, Multiword Modo1 Direct Memory Access (DMA), y Multiword Modo 2 DMA. PIO define especificacionesdel desenvolvimiento de la CPU en la transferencia de datos entre el disco duro y lamemoria, mientras que DMA define especificaciones para transferir datos directamentedel disco duro a la memoria.Los modos PIO son una variedad de protocolos para que el disco y el controlador IDEintercambien datos a velocidades diferentes. Muchos discos además soportan DMA comouna alternativa de los modos PIO. Aquí es cuando el disco toma el bus y pone datosdirectamente en la memoria RAM. Este es mejor para PCs multitarea, donde la CPUpuede realizar otros trabajos mientras sucede la transferencia de datos. Un manejador dedispositivos del sistema operativo es necesario para manejar DMA, y el BIOS del sistematambién debe soportar estas especificaciones para tomar ventaja de ellas.La industria del disco duro, además, adoptó una serie de técnicas para aumentar elrendimiento aún más. La primera fue aumentar la capacidad del disco. Esto se logróhaciendo que las pistas en el disco estuvieran más cerca (densidad de pistas) y que losdatos escritos en el disco dentro de cada pista fueran más densos (densidad lineal). Alhacer que más datos están disponibles en cada rotación del disco, la transferencia interna71

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazade los datos se incrementó efectivamente. Otros métodos fueron aumentar las RPM delos discos, modificar los algoritmos de caché, o modificar el propio protocolo ATA/IDE.Ultra DMA.En la segunda mitad de 1997, el límite de velocidad de 16.6 MBps del EIDE fue doblado a33 MBps mediante el protocolo Ultra DMA (también conocido como Ultra ATA o ATA-33).Además de incrementar la velocidad de transferencia, Ultra DMA además mejora laintegridad de los datos usando códigos CRC de detección de errores.El CRC implementado por Ultra DMA es nuevo para ATA. El valor CRC se calcula por lacomputadora y por el disco mismo, la máquina envía su CRC al disco luego de laterminación de cada acción, y él lo compara con su propio CRC. Si los dos valores no soniguales, el disco reporta un error y se repite la transmisión de los datos para mayorseguridad.Los discos que soportan Ultra ATA, también soportan Fast ATA y pueden ser usados conlos chipsets Fast ATA. En el segundo caso se pueden aprovechar las capacidades deintegridad y velocidad agregando a la máquina un adaptador PCI Ultra ATA.En la primavera de 1999, la velocidad máxima de transferencia fue doblada nuevamente,a 66 MBps. Ultra ATA/66 también trae mejor integridad de datos a la interfaz EIDEmediante el uso de un nuevo cable y un código de detección de errores CRC. El nuevocable tiene todavía 40 pines, pero cada cable de datos ahora está protegido por su propio“cable tierra” que mejora la integridad de la señal. El nuevo conector sigue siendocompatible con los conectores de 40 pines y los discos Ultra ATA/66 son compatibleshacia atrás con Ultra ATA/33 y DMA, y con los discos EIDE/IDE, CD-ROMs ycomputadoras en general.En la práctica, las ventajas del Ultra DMA/66 no son muchas. La figura de los 66.6 Mbpses un modo de a ráfagas, ya que la transferencia sostenida de datos es sólo una fracciónde ésta. Su beneficio será más notable durante largas operaciones secuenciales talescomo ejecutar sonido o vídeo.Finalmente, nuevos estándares de Ultra DMA 100 y 133 ya han salido al mercado,aumentando la velocidad de transferencia aún más, en simultáneo con la estandarizaciónde los discos de 7.200 RPM en el mercado del hogar. El standar IDE-ATA, luego demuchos años ha evolucionado, con una nueva implementación denominada SATA. ElATA Paralelo probablemente se irá dejando de usar en los próximos años.SCSILa especificación original SCSI se completó en1986, año en el cual ya se estaba desarrollandosu versión mejorada, el SCSI-2. Se desarrollócomo el resultado de los intentos de NCR decrear una nueva interfaz para minicomputadoras.La base de la interfaz es un conjunto decomandos que controlan la transferencia de losdatos y la comunicación entre dispositivos. Loscomandos son la fuerza del SCSI, porquehicieron a la interfaz inteligente, pero fueron una72

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urrazadebilidad al principio, ya que el estándar original no tenía todos los comandos necesariospara que realmente sean de utilidad a los fabricantes.SCSI, como el EIDE es un bus que controla el flujo de datos entre el procesador de lacomputadora y sus periféricos, siendo el más común de ellos el disco duro. A diferenciadel EIDE, SCSI requiere una interfaz para conectarlo al bus principal de la PC (una tarjetade expansión). No es un controlador, sino un adaptador de la máquina. Los controladoresestán dentro del dispositivo SCSI. Ellos encadenan los periféricos SCSI al bus SCSI através del adaptador de la máquina.En el pasado, era muy popular entre todas las clases de ordenadores. Actualmente siguesiendo popular en lugares de trabajo de alto rendimiento, servidores, y periféricos degama alta. Los ordenadores de sobremesa y los portátiles utilizan habitualmente lasinterfaces más lentas de IDE/SATA para los discos duros y USB así como Firewire acausa de la diferencia de coste entre estos dispositivos.La fortaleza del SCSI es el número de dispositivos que puede controlar. Siendo que lasinterfaces IDE sólo pueden manejar dos dispositivos (y éstos sólo pueden ser discosduros y CD-ROMs), y las EIDE hasta cuatro, el controlador SCSI puede manejar hastaocho (incluyendo el adaptador de la máquina, que cuenta como un dispositivo). Además,los dispositivos pueden variar desde discos duros hasta CD-ROMs, discos ópticos,impresoras, scanners, discos removibles, tarjetas de red y mucho más.Cada dispositivo de la cadena, incluyendo la máquina, debe identificarse con un úniconúmero de ID. Un dispositivo SCSI no puede usar el mismo número ID que otro, pero lanumeración no necesita ser secuencial. La mayoría de los adaptadores proveenconexiones externas e internas, con la opción de que la cadena se extienda en las dosdirecciones. No hay relación entre el ID y la posición física en el bus, pero ambosextremos deben estar terminados eléctricamente con resistencias para prevenir lareflexión de la señal y garantizar la integridad de los datos sobre cables largos.Los dispositivos SCSInormalmente utilizan los númerosde ID del 0 al 7. El adaptadortradicionalmente ocupa el ID 7, ycarga el sistema operativo deldispositivo con el menor númeroID.El adaptador SCSI toma unainterrupción de hardware (IRQ),pero los dispositivos adheridos a latarjeta no, lo que permite una granexpansión. De hecho, es posibleagregar una segunda tarjeta SCSIpara siete dispositivos extra. Mejoraún, una tarjeta de dos canalespuede utilizar sólo un IRQ ymanejar hasta 15 dispositivos.73

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEvolución del SCSI.SCSI-1, el estándar original de 1986, es obsoletoahora. Utilizaba transferencia asincrónica, donde lamáquina y el dispositivo, ciegos al potencialmáximo de los otros, intercambiaban 8 bits porvez, ofreciendo un ancho de banda de 3 MBps.SCSI-1 soportaba hasta ocho dispositivos, uno delos cuales era el adaptador y los otros siete erandiscos duros.El trabajo para el SCSI-2 empezó en 1986, y elestándar se aprobó en 1994 por la ANSI. SCSI-2tenía transferencia síncrona, elevando el ancho debanda a 5 MBps y agregó especificaciones paraagregar otros dispositivos además de discos duros,moviendo al estándar al rol de ser una interfazpara múltiples dispositivos.SCSI-2 además agregó dos mejoras en la velocidad opcionales: doblar la velocidad de laseñal a 10 MHz (Fast SCSI) y agregar un segundo cable al bus SCSI, permitiendotransferencia de 16 o 32 bits (Wide SCSI). Estas dos opciones pueden usarse en formaseparada o combinada en Fast Wide SCSI, capaz de sostener una transferencia de datosde 20 MBps. Wide SCSI puede tener hasta 16 dispositivos en una sola cadena con Ids del0 al 15.La especificación SCSI-3, propuesta en 1996, divide el SCSI en un número deestándares. Involucra una versión paralela de hasta 160 MBps, una versión en FibraÓptica y una versión para el protocolo SSA de IBM.Lo más importante, es que el SCSI-3 elimina la necesidad de un segundo cable para elFast SCSI o Wide SCSI y agrega soporte para cable de fibra óptica. Otra adición mayores el SCAM (SCSI Configuration Auto-Magically), que soluciona uno de los problemascomunes del SCSI: el hecho de ser difícil de instalar y configurar. Como un subconjuntodel Plug and Play, SCAM permite que los dispositivos SCSI se auto configurenseleccionando su propio número de ID, en vez de ser asignados manualmente como enlos SCSI-1 y 2. También tiene autoterminación.SCSI es completamente compatible hacia atrás, con los antiguos dispositivos SCSI-1operando en nuevos adaptadores sin problemas. Por supuesto que para explotar elpotencial de los dispositivos SCSI más recientes, se necesita un adaptador adecuado. Dela misma manera, una máquina más rápida no acelerará un dispositivo SCSI lento yantiguo.SCSI se ha convertido en el estándar aceptado para almacenamiento masivo deservidores, y la implementación Ultra2 LVD a menudo se utiliza junto a arrays de discosRAID (Redundant Array of Independent Disks) para proveer alta velocidad y confiabilidad.Sin embargo, su dominancia en los servidores está compitiendo con el nuevo estándarrecientemente introducido: Fibre Channel. Además, ha evolucionado a una versión serialdenominada SAS (Serial Attached SCSI).74

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSerial ATASerial ATA (SATA) es una nueva interfaz serial dealmacenamiento diseñada para reemplazar al ATA paralelo (quese utiliza actualmente en la tecnología EIDE). Ha sido diseñadapor motivos de rendimiento, temas de cableado y tolerancia devoltajes. Esta tecnología combina transparencia de software,bajo costo, escalabilidad y flexibilidad de diseño. Su diseño esexclusivo para componentes internos de la PC y no tienecontraparte externa. El problema de los puertos paralelos es quea muy altas frecuencias consumen mucha energía, son caros defabricar, la sincronización de los datos se vuelve problemática ylos cables son grandes y molestos. Es por elloque todas las interfaces de alta velocidadactuales son seriales, que permiten aumentarfrecuencias y prestaciones con mayorfacilidad en el futuro.En general, la interfaz serial utiliza dos paresde cable únicamente para realizar laconexión, lo cual simplifica el diseño, minimizalos tamaños de dispositivos y cableado ypermite utilizar menores voltajes que la interfazparalela típica de 40 u 80 hilos. Además laescalabilidad es sencilla, provee únicamentesoporte para transferencias asíncronas asícomo soporte para DMA. La longitud del cabledebe ser menor a un metro.La versión 1.0 de la especificación trabaja a150 MBps, la versión 2.0 alcanza los 300MBps, y se está trabajando en una versión 3.0que alcanzaría los 600 MBps en los añosvenideros.SATA es una arquitectura "punto a punto". Esdecir, la conexión entre puerto y dispositivo esdirecta, cada dispositivo se conecta directamente a un controlador SATA, así, cadadispositivo disfruta la totalidad del ancho de banda, de la conexión, sin que exista lasobrecarga inherente a los mecanismos de arbitraje y detección de colisiones.Además de la tarea de serializar/paralelizar los datos, una parte importante del trabajo delcontrolador está relacionada con los protocolos de conexión y desconexión del periférico,que son bastante sofisticados en este tipo de interfaz, ya que está prevista la capacidadde conexión en caliente o Hot Plug. El protocolo de conexión es capaz de identificar el tipode dispositivo conectado; detectar si funciona correctamente; negociar la velocidad de laconexión, etc. La interfaz Serial ATA guarda ciertas similitudes con la interfaz USB,aunque SATA es mucho más rápida que aquella, y los dispositivos no se alimentan delpropio bus.75

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaEsta tecnología permite una transición sencilla a partir de la tecnología ATA Anterior, a uncosto similar. Se estableció una compatibilidad con el ATA anterior, simulando elcomportamiento del mismo para evitar conflictos de software en los casos que fueranecesario. De todos modos, este modo de compatibilidad únicamente debería serutilizado en sistemas con controladores antiguos o software de bajo nivel, puesto que noaprovecha muchas de las ventajas del SATA que no existen en el ATA paralelo.Una simplificación importante que se realizó es la eliminación de los pares Master/Slave,puesto que serán eliminadas las conexiones múltiples por un mismo cable. Esto mejoraráel rendimiento y simplificará la configuración de los dispositivos, eliminando jumpersinnecesarios.Serial Attached SCSI o SASSAS es una interfaz de transferencia de datos en serie,sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizandocomandos SCSI para interaccionar con los dispositivosSAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión ydesconexión en caliente.La primera versión apareció a finales de 2003: SAS 300,que conseguía un ancho de banda de 3Gb/s, loque aumentaba considerablemente la velocidadde su predecesor (SCSI Ultra 320MB/s). Lasiguiente evolución, SAS 600, consigue unavelocidad de hasta 6Gb/s, mientras que seespera llegar a una velocidad de alrededor de12Gb/s alrededor del año 2010.Una de las principales características es queaumenta la velocidad de transferencia alaumentar el número de dispositivos conectados,es decir, puede gestionar una tasa detransferencia constante para cada dispositivoconectado, además de terminar con la limitaciónde 16 dispositivos existente en SCSI, es por elloque se vaticina que la tecnología SAS iráreemplazando a su predecesora SCSI. Saspermite conectar, en teoría, hasta 16384dispositivos.Además, el conector es el mismo que en el interfaz SATA y permite utilizar estos discosduros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costos. Por lotanto, los discos SATA pueden ser utilizados por controladoras SAS pero no a la inversa,una controladora SATA no reconoce discos SAS.Comparando SAS con SATA: SATA sigue el set de ordenes ATA y soporta discos duros y unidades de CD-ROM,mientras que SAS soporta un gran rango de dispositivos incluyendo discos duros,scanners, impresoras, unidades de CD-ROM, etc.76

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de Urraza SATA es principalmente usado para aplicaciones no-criticas como PC caserosmientras que el uso de SAS, dada su robustez puede ser utilizada para servidores deaplicaciones críticas. La recuperación de errores de SAS así como los reportes que generan son muchomás limpios que SATA. SAS complementa SATA y no es un competidor para SATA. SAS puede usar cables de hasta 8 m de largo mientras que SATA se limita a 1 m.Fibre ChannelAceptado actualmente como un estándar de laANSI, Fibre Channel se ve como el pasorevolucionario en la manera en que elalmacenamiento de red está organizado. Esmucho más rápido que el SCSI, conimplementaciones de 8 Gbps. Además, nosufre de las limitaciones de distanciaimpuestas por el SCSI, con soporte para 30metros en cable de cobre y hasta 10 km. enfibra óptica de modo simple.Existen dos tipos básicos de comunicación dedatos entre procesadores y periféricos: Los canales y las redes. Un canal proporciona unaconexión directa o conmutada punto a punto entre los dispositivos de comunicaciones, setrata además de un elemento intensivo en cuanto a hardware que transporta datos aelevada velocidad con baja sobrecarga. En cambio, una red es un conjunto de nodosdistribuidos con su propio protocolo que soporta la interacción entre ellos. Por otro lado,en una red el nivel de sobrecarga es relativamente alto, con un uso intensivo en cuanto asoftware. Ello da lugar a que sea más lenta que un canal. Sin embargo, las redes puedenrealizar una gama más extensa de tareas que los canales.Fibre Channel intenta combinar lo mejor de estas dos modalidades de comunicación paradar lugar a una nueva interfaz de E/S que satisfaga las necesidades de los usuarios decomunicaciones por canales y las de los usuarios de sistemas de redes. Es importantesubrayar que la arquitectura correspondiente a esta nueva solución no representaconfiguración de canal ni tampoco una topología de red real.Además, hay que señalar que Fibre Channel constituye un enlace serial de alto nivel quesoporta tanto su propio protocolo como otros de alto nivel, tales como SCSI, HIPPI e IPI.Además soporta transmisión ATM, IEEE 802 y otros semejantes tráficos de red.Un enlace Fibre Channel consiste en dos fibras unidireccionales que transmiten endirecciones opuestas. El término fibra no indica necesariamente fibra óptica, puesto quepuede ser además cable coaxial o par trenzado. Las topologías posibles son Punto aPunto, red genérica o anillo.Esta tecnología está siendo implementada con éxito también en arrays de discos RAID,debido a su gran ancho de banda y velocidad.77

Universidad Católica Nuestra Señora de la Asunción TAI 2 Ing. Juan E. de UrrazaSSALas grandes bases de datos yaplicaciones actuales, que utilizanintensivamente datos, demandan unaincreíble cantidad de almacenamiento, y latransferencia de bloques de informaciónmasivos requieren tecnología robusta,confiable y escalable. LA SSA (SerialStorage Architecture) es una interfazdesarrollada por IBM para conectardispositivos de almacenamiento,subsistemas de almacenamiento,servidores y equipos en aplicaciones deservidores críticas.SSA provee protección de datos para aplicaciones críticas, ayudando a asegurar que lafalla de un único cable no evite el acceso a los datos. Todos los componentes en unsubsistema SSA típico están conectados por cables bidireccionales. Los datos enviados aladaptador pueden viajar en cualquier dirección a través del anillo hasta su destino. SSAdetecta interrupciones en el anillo e inmediatamente reconfigura el sistema ayudando amantener la conexión mientras un enlace es reestablecido.Hasta 192 discos duros intercambiables pueden ser soportados por el sistema, y ciertosdiscos particulares pueden ser designados para utilizarse por un array en el caso de quehaya fallos de hardware. Hasta 32 arrays RAID separados pueden ser soportados poradaptador, y los arrays pueden tenerse en espejo entre servidores para proveer unaprotección barata para aplicaciones críticas. Además, los arrays pueden tenerseseparados hasta 25 metros, conectados por finos y baratos cables de cobre, permitiendoque los subsistemas estén ubicados en lugares seguros y convenientes, lejos del propioservidor.En ambientes RAID, el SSA provee velocidades de transferencia de hasta 80 MBps. Losdispositivos SSA lógicamente operan con el protocolo SCSI.78