El cuerpo del disco esta construido en los discos
rígidos por aluminio o
cristal cerámico.
Las pistas son circulares y cada una de estas esta dividida en
sectores.
Cuando un disco rígido graba lo que hace es: Mueve los
brazos hacia el sector que desea, y luego a través de una
bobina y de un núcleo ferromagnético que poseen los
cabezales genera un campo
magnético de polaridad reversible s-n o n-s que imanta
la pista.
La distancia entre el cabezal y un disco es demasiada
pequeña.
Una bobina de alambre arrollada sobre el cabezal genera dicho
campo
magnético al circular por ella una corriente
eléctrica. Las pistas de un disco son escritas o
leídas por el mismo cabezal. El cabezal queda quieto
siempre gira el disco. Cuando se mueve el brazo de la cara de
arriba también se mueve el brazo de la cara de abajo hacia
la misma pista. Solo una cabeza se puede usar por vez.
Según como esté cada partícula
magnetizada ( N-S , S-N ) dependerá si hay un 0 o 1.
El proceso de
lectura es
inverso al de escritura, va
girando y a medida que encuentra cambio de
polarización cambia la corriente que mandara.
Ej : N – S , N – S , S – N , S – N es
0,0,1,1.
Al moverse las dos cabezas juntas se logra leer o
escribir más rápido ya que el cabezal se posiciona
en el mismo lugar de distintas caras y sin moverse el brazo (que
es lento porque es mecánico) lee o escribe mas datos en el mismo
tiempo.
Las pistas o cilindros se enumeran del exterior para el
centro.
No se dice pista 20 sino pista del cilindro 20.
Para leer algún dato debe usarse tres números: El
del sector, el de la cabeza y el del cilindro.
Todas las pistas de un disco guardan la misma cantidad de bits y
tienen la misma numero de sectores. En las pistas más
internas los bits están mas apretados que en las externas.
Ya que en las externas en diámetro es mayor.
Formateo
Cuando compramos un disquete este viene en blanco, nosotros
debemos formatearlo u organizarlo. Esto quiere decir que debemos
generar los sectores que conforman cada pista con su información e información identificatoria de comienzo y
final, y entre ambas el campo reservado para Los datos a
escribir.
Luego del comienzo a cada sector se graba el numero de
CHS que lo identifica para poder acceder
al mismo. Esta grabación inicial se lo denomina "formateo
físico" luego del cual se efectúa el "formateo
lógico", que implica escribir en el campo de datos de
ciertos sectores, información exclusiva para el uso del
sistema
operativo. (tabla de particiones, subrutina de booteo, datos
del disco, Fat y directorio raiz).
En el formateo "físico" o de bajo nivel se
generan los sectores de cada una de las pistas. Para cada sector
de la cabeza escribe los números de CHS (cilindro, Head y
Sector) que sirven para localizarlo e identificarlo, luego
reserva un lugar de 512 bytes cuyo contenido se
establecerá cuando se escriba el sector.
El formateo físico es cuando el sistema operativo
asigna cuanto mide cada sector.
Cuando se realiza el formateo lógico se escriben un
pequeño numero de sectores con la información que
conforma el "área de sistema", este
comprende las siguientes estructuras.
* Tabla de particiones que permite dividir el disco en
particiones ó sea partes menores.
* Sector de arranque "Boot" esta en el primer sector de cada
disco rígido.
* Tabla para determinar los clusters de un archivo FAT: Esta
en el sector que le sigue al sector de arranque.
* Directorio raíz: Esta en sectores que le siguen a la
fat.
La tabla de particiones del disco aparece una sola vez
en la primera partición, Sectores de booteo, Tablas fat y
directorio raíz aparecen en cada partición.
El DOS divide los archivos en una
cadena de bloques de igual tamaño llamados "Clusters", la
Fat es el mapa del área de datos que tiene el dos, en este
aparecen numerados los clusters que se pueden usar, indicando
para cada uno si esta ocupado o si esta disponible.
También dado el numero de un cluster ocupado por un
archivo la fat
indica cual es el numero del cluster siguiente que el dos le
adjudico a ese archivo.
El directorio raíz sirve para saber si un archivo
o subdirectorio esta o no almacenado. También indica sus
atributos: protegido contra escritura,
oculto, lectura/escritura, etc. Tamaño del archivo
y fecha de creación.
También proporciona al sistema
operativo, el numero del primer cluster del archivo buscado,
para entrar a la fat y determinar cuales son los clusters que
componen ese archivo.
Depende del tamaño de la partición o del
disco entero va a variar el tamaño del cluster o cantidad
de sectores consecutivos.
Ej: Una partición de 128 MB y hasta 255 MB tiene clusters
de 4 KB y 8 sectores consecutivos.
Esto sirve si uno tiene un archivo de 15 Kb y lo tiene que
dividir en sectores de 2Kb necesita 8 clusters si el cluster
tendría 8 Kb habría que dividirlo en 2 clusters,
esto implica que menos veces tiene que buscar donde esta el
sector.
¿Cómo es una pista y un sector de
disquete?
La unidad funcional de copia o lectura son los sectores.
Así cada vez que se copia de un disco a otro una
determinada información, esta se copiara sector a sector.
Entre sector y sector existen unas separaciones llamadas GAPS que
facilitan el movimiento de
la cabeza de lectura escritura. El campo de datos es de 512
bytes, y es de donde se lee o escribe datos o
información.
¿Cómo se localiza un sector de disco /
disquete y por que se dice que es direccionable?
Durante una operación de entrada / salida, el
controlador de la unidad de disco o de la disquetera debe recibir
tres números: el del cilindro que contiene la pista donde
esta ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa pista, y
el numero de sector dentro de la pista. Dichos números en
ingles conforman un CHS.
En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura
para cada cara de un disco. El controlador ordenara activar para
escritura/lectura solo la cabeza de la cara indicada, y
dará la orden de posicionarla sobre el cilindro
seleccionado. Al comienzo de cada sector de un disco están
escritos dichos tres números de CHS, formando un numero
compuesto, que es su "dirección", necesario para localizarlo,
direccionarlo o como quiera decirse. Por esto se dice que un
disco/disquete es de acceso direccionable.
¿ Que son los tiempos de posicionamiento,
latencia y acceso en un disco o disquete?
Para acceder a un sector que esta en una cara de un disco,
primero el cabezal debe trasladarse hasta el cilindro que
contiene la pista donde se encuentra dicho sector, y luego debe
esperarse que al girar el disco ese sector quede debajo de la
cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos tiempos:
1.El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se
sitúa en pocos milisegundos directamente sobre el cilindro
seleccionado, o sea sobre la pista del cilindro correspondiente a
esa cara.
2.Una vez que la cabeza se posiciono sobre dicha pista, los
sectores de esta desfilaran debajo de esa cabeza. Cada uno es
leído hasta encontrar aquel cuyo numero coincida con el
enviado a la controladora, en cuyo caso su campo de datos
será escrito o leído. Este se denomina tiempo de
latencia.
Organización por clusters y Sl
El DOS como otros sistemas se
desentiende de la ubicación física real de los
sectores, o sea no opera con la estructura
física o
geométrica de un disco. El DOS no tiene en cuenta los
números CHS. Simplemente supone que los sectores de un
disco forman una sucesión de sectores lógicos (SL)
numerados en forma consecutiva empezando del 0, usando un solo
numero por cada SL.
Las rutinas del ROM BIOS llamadas
por el DOS son las encargadas de hacer la
organización lógica
que ve el DOS con la organización física del CHS.
Por ejemplo, en el caso que SL (0), el CHS es 0-0-1. Luego los
sectores siguen en el orden indicado para el cilindro 0, siendo
así que SL(71) es el de CHS = 1-1-18. Así se
numeran los SL, según los sectores físicos, de
pista en pista de cada cilindro y de cilindro en cilindro. El
CHS=80-1-18, corresponde a la numeración más alta
que pertenece a SL(28799).
Con este método el
DOS y otros SO no tienen la seguridad que los
sectores de un archivo se encuentren todos en un mismo cilindro,
aunque es muy probable que así sea. Esto se desea para
tener menos tiempo de acceso, ya que se gana tiempo de latencia y
de posicionamiento
del cabezal.
El DOS y otros SO, aparte de ver los sectores de manera
lógica,
dividen los archivos en
unidades de igual tamaño llamadas clusters. Un cluster
puede estar formado por un sector lógico o agrupar un
numero de sectores lógicos de numeración
consecutiva (el tamaño de los clusters debe ser siempre
iguales entre si en un mismo disco o partición de
rígido). En un cluster no se puede almacenar mas de un
archivo. Para el DOS un archivo es una cadena de clusters cuyos
números pueden ser o no ser consecutivos.
En los disquetes de 5 1/4 con 1.2 MB y en los de 3 1/2
con 1.44 MB un cluster ocupa un sector (512 bytes), mientras que
los discos de 5 1/4 de 360 KB y en los de 3 1/2 de 2,88 MB un
cluster es 1 KB (2 sectores).
Si bien un cluster corresponde a uno o más sectores
físicos, para el DOS corresponde a 1 o más sectores
lógicos numerados consecutivamente.
Una razón importante para dividir un archivo en clusters,
que agrupen varios sectores, consiste en el ahorro de
tiempo de acceso a un disco. Ya que varios sectores consecutivos
son un cluster y el cabezal ahorra tiempo de posicionamiento y se
reduce el tiempo de latencia.
Motor de impulsos:
Es un motor
eléctrico de gran precisión. Su misión es
mover la cabeza de lectura-escritura a través de la
superficie de los discos metálicos en sentido radial para
situarse en el sector y cilindro adecuado. Todo el conjunto de
cabezales y discos viene envuelto en una caja sellada
herméticamente, para impedir que las partículas de
polvo y suciedad existentes en el ambiente se
depositen sobre la cabeza de lectura-escritura, causando luego la
aparición de errores tanto en la obtención de datos
como en su grabación, llegando incluso a perderse toda la
información contenida en él.
Circuito impreso controlador:
Situado en la parte inferior del conjunto de disco duro.
Contiene los dispositivos electrónicos que controlan: la
velocidad de
giro, la posición de la cabeza de lectura-escritura y la
activación de obtención o grabación de
datos. Este circuito consta, en un principio, de tres conectores:
Dos planos de pistas doradas y uno blanco con cuatro patillas AMP
hembra. Los primeros se utilizan para comunicarse el disco duro con
su tarjeta controladora que esta unida a la CPU, mediante
otro conector plano.
El otro conector es el que alimenta a la unidad de disco
y la une con la fuente de alimentación del
ordenador. Este consta de cuatro patillas, en las que destaca la
masa y los voltajes de +5 y +12 voltios.
Circuito impreso controlador
Todos estos componentes van protegidos por una
carcasa de aleación que mantiene a todos estos alineados
con toda precisión, esta carcasa es la que dota al disco
duro de su peso y robustez.
Características:
La diferencia mas clara entre un disquete y un disco
duro es la gran capacidad de almacenamiento de
este ultimo.
Esto hace que tengamos que tratar de forma diferente a
los discos duros
de los flexibles.
Los discos duros
presentan un problema especial que, por otra parte, tiene
solución. Al estar en el interior de la computadora
no podemos combinarlo con otro de formato diferente o preparado
para otro sistema operativo (normalmente se usa DOS pero hay
otros SO como UNIX, OS-2
etc…). Este problema deja de tener importancia cuando se usan
discos removibles, ya que su utilización es similar a la
de los discos flexibles.
Con los disquetes y con los removibles no hay problema
de reconocimiento por parte de nuestro sistema operativo, porque
si no lo reconoce por estar inicializado (formateado) con un
sistema podemos introducir otro, pero el disco rígido si
trabaja con un sistema operativo, en un principio, ya no puede
utilizar otro.
Por eso los fabricantes de hardware permiten organizar
el disco rígido para que acepte varios sistemas
operativos por medio de lo que se denomina partición
del disco duro (dividirlo en áreas).
Él formateo físico implica la
creación de sectores, sus marcas de
dirección (utilizadas para identificar los
sectores después del formateo) y la porción de
datos del sector. Él formateo lógico del disco
rígido es la conversión de un disco al modelo que
define el sistema operativo.
El disco duro es el sistema de almacenamiento
más importante de su computador y
en el se guardan los archivos de los programas – como
los sistemas
operativo D.O.S. o Windows 95, las
hojas de
cálculo (Excel, Qpro,
Lotus) los procesadores de
texto (Word,
WordPerefct, Word Star,
Word Pro), los juegos (Doom,
Wolf, Mortal Kombat) – y los archivos de cartas y otros
documentos que
usted produce.
La mayoría de los discos duros en los
computadores personales son de tecnología IDE
(Integrated Drive Electronics), que viene en las tarjetas
controladoras y en todas las tarjetas madres
(motherboard) de los equipos nuevos. Estas últimas
reconocen automáticamente (autodetect) los discos duros
que se le coloquen, hasta un tamaño de 2.1
gigabytes.
La tecnología IDE de los
discos duros actuales ha sido mejorada y se le conoce como
Enhaced IDE (EIDE), permitiendo mayor transferencia de datos en
menor tiempo. Algunos fabricantes la denominan Fast ATA-2. Estos
discos duros son más rápidos y su capacidad de
almacenamiento supera un gigabyte. Un megabyte (MB) corresponde
aproximadamente a un millón de caracteres y un gigabyte
(GB) tiene alrededor de mil megabytes. Los nuevos equipos traen
como norma discos duros de 1.2 gigabytes.
Las motherboards anteriores con procesadores 386,
y las primeras de los 486, reconocen solo dos discos duros, con
capacidad hasta de 528 megabytes cada uno y no tienen
detección automática de los discos. Para que estas
motherboards reconozcan discos duros de mayor capacidad, debe
usarse un programa (disk
manager) que las engaña, haciéndoles creer que son
de 528 megabytes.
Si su computador es
nuevo, la motherboard le permite colocar hasta cuatro unidades de
disco duro. El primer disco duro se conoce como primario master,
el segundo como primario esclavo, el tercero como secundario
master y el cuarto como secundario esclavo. El primario master
será siempre el de arranque del computador
(C:>).
La diferencia entre master y esclavo se hace mediante un
pequeño puente metálico (jumper) que se coloca en
unos conectores de dos patitas que tiene cada disco duro. En la
cara superior del disco aparece una tabla con el dibujo de
cómo hacer el puente de master, esclavo o master con
esclavo presente.
Partes del disco duro
La estructura
física de un disco es la siguiente: un disco duro se
organiza en platos (PLATTERS), y en la superficie de cada una de
sus dos caras existen pistas (TRACKS) concéntricas, como
surcos de un disco de vinilo, y las pistas se dividen en sectores
(SECTORS). El disco duro tiene una cabeza (HEAD) en cada lado de
cada plato, y esta cabeza es movida por un motor servo
cuando busca los datos almacenados en una pista y un sector
concreto.
El concepto
"cilindro" (CYLINDER) es un parámetro de organización: el cilindro está
formado por las pistas concéntricas de cada cara de cada
plato que están situadas unas justo encima de las otras,
de modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las
diferentes pistas de un mismo cilindro.
En cuanto a organización lógica, cuando
damos formato lógico (el físico, o a bajo nivel,
viene hecho de fábrica y no es recomendable hacerlo de
nuevo, excepto en casos excepcionales, pues podría dejar
inutilizado el disco) lo que hacemos es agrupar los sectores en
unidades de asignación (CLUSTERS) que es donde se
almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de
asignación sólo puede ser ocupado por un archivo
(nunca dos diferentes), pero un archivo puede ocupar más
de una unidad de asignación.
Funcionamiento del disco duro
Cuando usted o el software indica al sistema
operativo a que deba leer o escribir a un archivo, el sistema
operativo solicita que el controlador del disco duro traslade los
cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de
archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para determinar
en qué punto comienza un archivo en el disco, o qué
partes del disco están disponibles para guardar un nuevo
archivo.
Los cabezales escriben datos en los platos al alinear
partículas magnéticas sobre las superficies de
éstos. Los cabezales leen datos al detectar las
polaridades de las partículas que ya se han
alineado.
Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes
sobre varios platos, comenzando con el primer racimo disponible
que se encuentra. Después de que el sistema operativo
escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todos
los racimos del archivo en la FAT.
Un ordenador funciona al ritmo marcado por su componente
más lento, y por eso un disco duro lento puede hacer que
tu MAQUINA sea vencida en prestaciones
por otro equipo menos equipado en cuanto a procesador y
cantidad de memoria, pues de
la velocidad del
disco duro depende el tiempo necesario para cargar tus programas y para
recuperar y almacenar tus datos.
Características del disco duro
A continuación vamos a indicar los factores o
características básicas que se deben
tener en cuenta a la hora de comprar un disco duro.
Capacidad de almacenamiento
La capacidad de almacenamiento hace referencia a la
cantidad de información que puede grabarse o almacenar en
un disco duro. Hasta hace poco se medía en Megabytes (Mg),
actualmente se mide en Gigabytes (Gb).
Comprar un disco duro con menos de 3,5 GIGAS de
capacidad dará lugar a que pronto te veas corto de
espacio, pues entre el sistema operativo y una suite ofimática
básica (procesador de
texto, base de datos,
hoja de
cálculo y programa de
presentaciones) se consumen en torno a 400
MB.
Si instalas los navegadores de
MICROSOFT y
NETSCAPE suma otros 100MB; una buena suite de tratamiento
gráfico ocupa en torno a 300MB y
hoy en día muchos juegos ocupan
más de 200MB en el disco duro.
Ya tenemos en torno a 1,5 GIGAS ocupados y aún no
hemos empezado a trabajar con nuestro ordenador.
Si nos conectamos a Internet, vemos que nuestro
disco duro empieza a tener cada vez menos espacio libre, debido a
esas páginas tan interesantes que vamos guardando, esas
imágenes que resultarán muy
útiles cuando diseñemos nuestra primera Página WEB
y esas utilidades y programas SHAREWARE que hacen nuestro trabajo
más fácil.
Velocidad de Rotación (RPM)
Es la velocidad a la que gira el disco duro, más
exactamente, la velocidad a la que giran el/los platos del disco,
que es donde se almacenan magnéticamente los datos. La
regla es: a mayor velocidad de rotación, más alta
será la transferencia de datos, pero también mayor
será el ruido y mayor
será el calor generado
por el disco duro. Se mide en número revoluciones por
minuto ( RPM). No debe comprarse un disco duro IDE de menos de
5400RPM (ya hay discos IDE de 7200RPM), a menos que te lo den a
un muy buen precio, ni un
disco SCSI de menos de 7200RPM (los hay de 10.000RPM). Una
velocidad de 5400RPM permitirá una transferencia entre
10MB y 16MB por segundo con los datos que están en la
parte exterior del cilindro o plato, algo menos en el
interior.
Tiempo de Acceso (Access
Time)
Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del
disco en acceder a los datos que necesitamos. Realmente es la
suma de varias velocidades:
* El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza
a otra cuando busca datos.
* El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con
los datos saltando de una a otra.
* El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto
dentro de la pista.
Es uno de los factores más importantes a la hora
de escoger un disco duro. Cuando se oye hacer ligeros clicks al
disco duro, es que está buscando los datos que le hemos
pedido. Hoy en día en un disco moderno, lo normal son 10
milisegundos.
Memoria CACHE (Tamaño del BUFFER)
El BUFFER o CACHE es una memoria que va
incluida en la controladora interna del disco duro, de modo que
todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan
primeramente en el buffer. La regla de mano aquí es
128kb-Menos de 1 Gb, 256kb-1Gb, 512kb-2Gb o mayores. Generalmente
los discos traen 128Kb o 256Kb de cache.
Si un disco duro está bien organizado (si no,
utilizar una utilidad
desfragmentadora: DEFRAG, NORTON SPEEDISK, etc.), la serie de
datos que se va a necesitar a continuación de una lectura
estará situada en una posición físicamente
contigua a la última lectura, por eso los discos duros
almacenas en la caché los datos contiguos, para
proporcionar un acceso más rápido sin tener que
buscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el
disco duro con cierta frecuencia.
El buffer es muy útil cuando se está
grabando de un disco duro a un CD-ROM, pero
en general, cuanto más grande mejor, pues contribuye de
modo importante a la velocidad de búsqueda de
datos.
- Tasa de transferencia (Transfer Rate)
Este número indica la cantidad de datos un
disco puede leer o escribir en la parte más exterior
del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se
mide en Mbits/segundo, y hoy en día, en un disco de
5400RPM, un valor
habitual es 100Mbits/s, que equivale a 10MB/s.- Interfaz (Interface) – IDE – SCSI
Es el método
utilizado por el disco duro para conectarse al equipo, y puede
ser de dos tipos: IDE o SCSI.
Todas las placas bases relativamente recientes, incluso
desde las placas 486, integran una controladora de disco duro
para interfaz IDE (normalmente con bus PCI) que soporta dos
canales IDE, con capacidad para dos discos cada una, lo que hace
un total de hasta cuatro unidades IDE (disco duro, CD-ROM, unidad
de backup, etc.)
Debemos recordar, sin embargo, que si colocamos en un
mismo canal dos dispositivos IDE (e.g. disco duro+CD-Rom), para
transferir datos uno tiene que esperar a que el otro haya
terminado de enviar o recibir datos, y debido a la comparativa
lentitud del CD-ROM con
respecto a un disco duro, esto ralentiza mucho los procesos, por
lo que es muy aconsejable colocar el CD-ROM en un canal diferente
al de el/los discos duros.
La velocidad de un disco duro con interfaz IDE tambien
se mide por el PIO (modo programado de entrada y salida de
datos), de modo que un disco duro con PIO-0 transfiere hasta
3,3MB/s, PIO-1 hasta 5,2MB/s, PIO-2 hasta 8,3MB/s. Estos modos
anteriores pertenecen a la especificación ATA, pero en la
especificación ATA-2 o EIDE, los discos duros pueden
alcanzar PIO-3, hasta 11,1MB/s, o PIO-4, hasta 16,6MB/s. Los
discos duros modernos soportan en su mayoría
PIO-4.
Recientemente se ha implementado la
especificación ULTRA-ATA o ULTRA DMA/33, que puede llegar
a picos de transferencia de hasta 33,3MB/s. Este es el tipo de
disco duro que hay que comprar, aunque nuestra controladora IDE
no soporte este modo (sólo las placas base Pentium con
chipset 430TX y las nuevas placas con chipsets de VIA y ALI, y la
placas Pentium II con
chipset 440LX y 440BX lo soportan), pues estos discos duros son
totalmente compatibles con los modos anteriores, aunque no les
sacaremos todo el provecho hasta que actualicemos nuestro
equipo.
En cuanto al interfaz SCSI, una controladora de este
tipo suele tener que comprarse aparte (aunque algunas placas de
altas prestaciones
integran este interfaz) y a pesar de su precio
presenta muchas ventajas.
Se pueden conectar a una controladora SCSI hasta 7
dispositivos (o 15 si es WIDE SCSI)de tipo SCSI (ninguno IDE),
pero no solo discos duros, CD-ROMS y unidades de BACKUP, sino
también grabadoras de CD-ROM (las hay también con
interfaz IDE), escáneres, muchas de las unidades de
BACKUP, etc.
Otra ventaja muy importante es que la controladora SCSI
puede acceder a varios dispositivos simultáneamente, sin
esperar a que cada uno acabe su transferencia, como en el caso
del interfaz IDE, aumentando en general la velocidad de todos los
procesos.
Las tasas de transferencia del interfaz SCSI vienen
determinados por su tipo (SCSI-1, Fast SCSI o SCSI-2, ULTRA SCSI,
ULTRA WIDE SCSI), oscilando entre 5MB/s hasta 80MB/s. Si el
equipo va a funcionar como servidor, como
servidor de
base de datos
o como estación gráfica, por cuestiones de
velocidad, el interfaz SCSI es el más
recomendable.
Recomendaciones para adquirir un disco duro
- PARA UN USUARIO NORMAL
* 4,5GB mínimo
* 5400RPM
* 10ms de tiempo de acceso
* Buffer de 128KB
* Modo Ultra DMA-33
- PARA UN USUARIO DE ALTAS PRESTACIONES
* 6,5GB mínimo
* 7200RPM
* 8ms de tiempo de acceso
* Buffer de 512KB
* Modo Ultra DMA-33 o SCSI
- PARA UN SERVIDOR O UNA ESTACÍON
GRAFICA
* 6,5GB mínimo
* 7200RPM
* 8ms de tiempo de acceso
* Buffer de 1MB
* Modo ULTRA-SCSI o ULTRA-WIDE SCSI
Como mantener un disco duro en buen estado
Existen varias cosas que usted puede realizar para
prevenir que la computadora le
devuelve mensajes de error molestos. A continuación
encontrará una lista de programas diferentes disponibles
para asegurarse de que la unidad de disco duro se mantenga
saludable y funcionando a plena capacidad. (Están
disponibles estos programas de ejemplo a través de
Windows 95.
Usted puede comprar otros programas para realizar las mismas
tareas; simplemente hay que hablar con un distribuidor local de
software para
la
computadora.)
Utilidad de Desfragmentación de
Disco
Al transcurrir el tiempo, es posible que los archivos se
vuelvan fragmentados porque se almacenan en posiciones diferentes
en el disco. Los archivos estarán completos cuando los
abra, pero la computadora
lleva más tiempo al leer y escribir en el disco.
Están disponibles programas de desfragmentación que
corrigen esto. Para obtener acceso al programa de
desfragmentación de disco bajo Windows 95, haga
clic en Inicio. Ilumine Programas, Accesorios, luego en Herramientas
de Sistema. Haga clic en Utilidad de
Desfragmentación de Disco.
Compresión de Datos
Usted puede obtener espacio libre en la unidad de disco
duro o en disquetes al comprimir los datos que están
almacenados en éstos. En Windows 95,
haga clic en Inicio. Ilumine Programas, Accesorios, luego en
Herramientas
de Sistema. Haga clic en DriveSpace.
Detección de
Daños
Si experimenta problemas con
los archivos, tal vez quiera averiguar si existen daños en
el disco. ScanDisk de Windows 95 verifica los archivos y las
carpetas para encontrar errores de datos y también puede
verificar la superficie física del disco. Para ejecutar
ScanDisk, haga clic en Inicio. Ilumine Programas, Accesorios,
luego en Herramientas de Sistema. Haga clic en ScanDisk.
Además, es posible que la unidad de disco duro puede estar
'infectada' con un virus si ha
transferido los archivos o datos de otra computadora. Existen
varios programas de detección y limpieza de virus que
están disponibles para usted. Simplemente hay que pedirlos
del distribuidor local de software para computadoras.
Respaldos
Si la unidad de disco duro se descompone o si los
archivos se dañan o se sobreescriben accidentalmente, es
una buena idea contar con una copia de respaldo de los datos de
la unidad de disco duro. Están disponibles varios
programas de respaldo de uso con cintas, disquetes y aun con los
medios
desmontables. A menudo, la computadora tendrá una utilidad
de respaldo ya instalada.
Marcas conocidas
A continuación se proporcionan las
compañías fabricantes de discos duros mas
importantes:
- Seagate Technology
- Maxtor
- Western Digital
- Quantum
Aspectos particulares de discos rígidos y
unidades de disco rígido
Temas anteriores ponían de manifiesto características comunes de disquetes y
discos rígidos. En lo que sigue se tratan aspectos propios
de los rígidos.
Los discos magnéticos rígidos o duros
difieren de los disquetes por su gran capacidad de almacena
miento, por la mayor rapidez con que se accede a los datos, y por
la mayor velocidad con que se los transfiere desde o hacia
la memoria.
Ello es fruto de su mayor densidad
superficial (más bits por pista y más pistas por
centímetro radial), de su mayor velocidad de
rotación, de un sistema más veloz de
posicionamiento del cabezal, y de una controladora más
inteligente.
Por ser de material duro, un rígido no presenta
las deformaciones de un disquete y permite una mayor
precisión en el acceso a cada pista. Al respecto, un
servomecanismo permite ubicar y seguir cada pista, lo cual
permite una mayor contabilidad,
dada la proximidad entre las pistas contiguas.
El término "duro" ("hard disk" = HD) se refiere a
que está constituido por platos rígidos de aluminio, o de
vidrio con
implante cerámico en el presente. Existen discos
rígidos fijos como los que están en una caja
hermética en el interior del gabinete de una PC, y
también los hay removibles, los cuales son transportables.
Las unidades de disco, según el tipo que sean, pueden
contener uno o más discos. Típicamente en una PC de
escritorio son uno o dos platos, de un diámetro de 3
½ pulgadas.
Por fabricarse los platos bajo normas estrictas,
y variar muy poco de tamaño con la temperatura,
el material magnético que los recubre permite 3000 tpi o
más, a la par que 50.000 o más bytes por pista (o
sea 100 ó más sectores por pista). También
ha influido en esto la aplicación de magnetización
perpendicular a la superficie de la capa magnetizable, en lugar
de la polarización de superficie (figura 2.5). Resulta
así una elevada capacidad de almacenaje (500 MB – 1 GB o
más) en uno o dos platos pequeños, y unidades
compactas. Además, por la gran velocidad de giro, y por
tener el cabezal movimiento
rápido en discos de pequeño radio, se tiene
comparativamente cortos tiempos de acceso. Más sectores
por cilindro posibilitan que un archivo entre en un solo
cilindro, para que el cabezal en lo posible no deba cambiar a
otro cilindro, resultando más rápida la escritura y
posteriores lecturas; a la par que reduce la fragmentación
de archivos en varios cilindros, con la pérdida de tiempo
que ello ocasiona.
Las cabezas "magneto-resistivas" (MR) basadas en una
resistencia
variable con el campo magnético del disco, no usan bobina,
y permiten mayor densidad de
grabación.
Los discos rígidos de las XT de la década
del ‘80 al presente han aumentado su capacidad de 10 MB a 2
Gigas o más; y su velocidad de transferencia de 100 KB a
10 MB por seg. Han disminuido su tiempo de acceso, de casi 100
mseg a menos que 10 mseg. Su costo por MB
almacenado pasó de U$S 150 a centavos de
dólar.
La estructura en cilindros, pistas y sectores,
así como la escritura o lectura de las mismas es similar a
la de los disquetes, y de hecho se han tratado al describir los
disquetes. Pero en los discos duros cada cabeza se sitúa a
unas pocas millonésimas de milímetro (menos que el
grosor de un cabello) por sobre la pista que recorre, sin
rozarla. Así se evita el desgaste de la superficie del
disco debido a la fricción de la cabeza. Cada cabeza flota
como un navío catamarán en un colchón de
aire producido
por la gran velocidad de giro de los platos. Se reservan pistas
de un cierto cilindro para estacionar las cabezas cuando el motor
se detiene. Actualmente existen discos con cabezas de
semicontacto, o de proximidad, que están en contacto con
la superficie de la cara durante cortos tiempos, para sensar
mejor variaciones de campos magnéticos.
En los discos, el "tiempo medio entre fallas (MTBF)" es
una estimación estadística de cuánto en promedio
durará antes de que falle. Por ejemplo, si MTBF = 87.600
horas implica que podría llegar a funcionar 10 años
sin parar, libre de fallas que impidan su funcionamiento, aunque
la garantía de devolución por este tipo de fallas,
es típicamente de un año; siendo además que
un disco se puede volver obsoleto en 2 ó 3
años.
El hecho de que un rígido esté contenido
en una caja cerrada y sobrepresurizada, evita en gran medida que
queden partículas abrasivas de suciedad entre una cabeza y
una cara, que reducen su vida útil.
Otra diferencia con las disqueteras, es que los platos
de un rígido deben girar sin parar mientras el disco
está en uso, aunque no se lean o escriban archivos. Puesto
que las cabezas no tocan las caras, no hay problemas de
desgaste, y tampoco se pierde tiempo hasta que los platos
alcancen la velocidad de rotación requerida.
En un disco con varios platos, la forma de numerar los
cilindros y caras es similar a la descripta antes para un
disquete. Igualmente como en éste, las cabezas de
escritura/lectura se mueven al unísono, y sólo se
puede escribir o leer una pista de una cara por vez,
seleccionando la cabeza correspondiente a esa cara.'
También existen diferencias entre rígidos
y disquetes en relación con ciertos campos de las pistas y
sectores, aunque en esencia la
organización de cilindros, pistas y sectores se
conserva.
En el presente, los siguientes parámetros sirven
para comparar y decidir el tipo de disco a usar:
Capacidad de almacenamiento
Fabricante
Tipo de unidad (IDE, SCSI)
Tiempo promedio de posicionamiento de una pista a otra
al azar
Velocidad de transferencia
Revoluciones por minuto (la latencia a 7200 r.p.m. dura
la mitad que a 3600 r.p.m.)
Tamaño y performance del caché para disco
incorporado a la unidad
Costo por MB almacenado
¿Qué significa que un disco está
muy fragmentado?
El DOS va llenando un disco con archivos, intentando
ocupar sectores sucesivos de un mismo cilindro, aunque "no sabe"
si esto ocurre realmente, o si un archivo está parte en un
cilindro y parte en el siguiente, dado que el DOS ignora que un
disco tiene cilindros y pistas, como se explicó
antes.
Esto trae aparejado más demoras en la lectura y
escritura de archivos, las cuales se incrementan si un archivo
está distribuido en varios cilindros distintos (pues el
cabezal debe realizar muchos movimientos de posicionamiento para
ir de un cilindro a otro). Asimismo, una vez que un disco fue
escrito hasta el final, el DOS amplía archivos en sectores
que fueron dejados libres por haberse borrado en forma total o
parcial otros archivos.
Resulta así una distribución azarosa de porciones de
archivos por distintos cilindros, conocida como
"fragmentación" externa. Esta tiene lugar al cabo de
cierto tiempo, cuando se guardan, borran, y vuelven a escribir
archivos, e inevitablemente cuando un disco está por
colmar su capacidad. En definitiva, el DOS fue pensado para
aprovechar al máximo la capacidad de un disco, dejando en
segundo lugar la optimización del tiempo de lectura de los
archivos.
Si un disco está muy fragmentado, cuando se debe
leer un archivo se pierde mucho tiempo, pues el cabezal debe ir
de un cilindro a otro donde están grabados sectores de
dicho archivo.
Esto no ocurre si todos los sectores de un archivo
están en un mismo cilindro. Para lograr esta distribución con todos los archivos de un
disco, se recurre a un programa para "desfragmentar", cuando se
nota que un disco duro se ha vuelto muy lento.
¿Cómo están en el presente
organizados físicamente los sectores en las pistas de los
discos rígidos?
La organización de la figura 2.3 con igual
número de sectores en cada pista, desperdicia capacidad de
almacenamiento, pues las pistas exteriores podrían tener
más que el doble de sectores que las más internas,
de menor radio. La mayor
densidad de bits de éstas (bpi) determina y limita el
número de sectores que tendrán otras pistas
más alejadas del centro.
En la mayoría de las unidades de disco actuales
(tipo IDE o SCSI) se emplea igual densidad de grabación en
todas las pistas (constant density recording = CDR), y
"grabación zonal" ("zone recording'), que consiste en
formar desde el centro del disco hacia afuera, varias zonas de
cilindros, cada una con más sectores por pista que la mas
interna anterior. Así se logra hasta un 50%, más de
capacidad que con la otra disposición.
En un disco rígido actual, ¿cómo
localiza el cabezal más rápidamente un
cilindro?
Hoy día las unidades de disco rígido de
más de 80 MB, no usan como las disqueteras un motor paso a
paso para ubicar el cabezal en cada pista de un cilindro. El
cabezal no avanza en línea recta, sino que gira alrededor
de un eje, como el brazo de los tocadiscos con púa. La
armadura se mueve de forma parecida al de la bobina de un
parlante ("voice coil" identifica este sistema de
posicionamiento). Sobre la armadura se tiene una bobina, la cual
está sometida a un fuerte campo magnético creado
por un imán permanente que está fijo fuera de la
armadura. Cuando el sistema de control
envía una determinada corriente por la bobina, ésta
también genera un pequeño campo magnético,
que al accionar con el campo existente, creado por el imán
permanente, hace mover bobina, y por ende la armadura hasta la
pista (cilindro) seleccionada. Si la cabeza no se encuentra justo
sobre dicha pista, tiene lugar un ajuste fino automático
de su posición, merced a la existencia de
información extra de servocontrol escrita (servowriter)
antes de cada sector o en una cara de un plato dedicada a esa
información, donde no se almacenan archivos. Si estas
señales al ser sensadas no tienen la amplitud suficiente,
la controladora varía la corriente de la bobina hasta que
el cabezal esté justo sobre la pista. Esto permite la
localización exacta de cada pista, con independencia
de cualquier variación de las dimensiones de los platos
por la temperatura.
Resulta así que las cabezas hacen un "seguimiento" de las
pistas, de donde deviene su denominación "track following
system". A tal efecto el sistema realiza en forma
automática periódicas autocalibraciones (cada 5
ó 25 minutos) con los discos girando, actualizando datos
sobre variaciones en la memoria de
la controladora IDE o SCSI.
Cuando la unidad de disco se apaga, el cabezal se
estaciona automáticamente (automatic head parking) fuera
de las pistas con datos, merced a que un resorte lleva la
armadura a una posición fija, que el campo del imán
permanente ayuda a mantener. Al encender el equipo, la fuerza que se
origina al circular corriente por la bobina de la armadura (para
posicionar el cabezal) estira dicho resorte y mueve la
misma.
¿Qué funciones realiza
una unidad de disco inteligente ATA-IDE o FAST ATA?
Unidades de discos rígidos anteriores, adecuadas
al estándar ST506, requerían una interfaz –
controladora cuya circuitería estaba en una plaqueta
insertable en un zócalo ("slot"), con funciones
análogas a las descriptas al tratar la interfaz –
controladora de disquetera. Los discos con unos 30 MB de
capacidad podían compartir una plaqueta con las unidades
de disquetes; pero capacidades mayores requerían una
plaqueta dedicada, que ocupaba un zócalo
más.
Por las razones que se expondrán, fue necesario
que la interfaz – controladora esté localizada junto a la
unidad de disco rígido, integrada con la electrónica de este periférico, de
donde provienen las siglas IDE de "integrated drive electronics".
Las siglas ATA – AT Attachment son sinónimas de IDE. Dadas
las actuales capacidades de los discos rígidos, y las
velocidades de acceso y de transferencia de una unidad de disco
rígido (drive), se requiere que la electrónica ligada a ella sea
"inteligente", conteniendo un microcontrolador, con un programa
en su ROM, y una RAM veloz para
buffer del periférico.
El microcontrolador maneja los sistemas con servowriter
citados anteriormente, corrige sobre la marcha errores de lectura
de un sector, maneja un caché de disco, simula hacia el
exterior un disco compatible con el sistema operativo y BIOS
existentes, y realiza rápidamente otras tareas complejas.
También incluye la mayoría de las funciones de la
interfaz controladora descriptas anteriormente para la unidad de
disquetes. La proximidad física entre la interfaz y las
cabezas evita retardos e interferencias (ruidos
eléctricos) en la lectura o
escritura, que se produciría si se quiere transmitir a
gran velocidad información entre la electrónica de
la unidad de disco y una interfaz más alejada, como la
existente para una unidad ST506.
Una unidad IDE es una buena solución de
compromiso entre velocidad y costo para
sistemas monotarea corrientes. No requiere de una plaqueta
interfaz especial en la "mother" como la SCSI. Acorde con lo
anterior, la electrónica de una unidad "inteligente" de
disco IDE incorpora funciones tratadas en la interfaz –
controladora de disquetera, en particular en lo concerniente a la
existencia de registros
direccionables ("ports") para enviarle un block de comandos y para
recabar el estado de
la unidad' mediante la ejecución de subrutinas del BIOS.
El microcontrolador de la unidad de disco detecta y lleva a cabo
estos comandos (del
tipo posicionar las cabezas en un cilindro, leer o escribir un
sector, etc.) mediante la ejecución de instrucciones
contenidas en su ROM.
Como se anticipó, debido a las limitaciones en la
velocidad de los buses, a fin de lograr una mayor velocidad de
transferencia de datos entre memoria principal y el port de datos
o viceversa, ésta no se hace por ADM, sino por AIM, a
través del registro AX,
opción conocida como Programmed Input/Output (PIO). Para
tal fin, se deben ejecutar instrucciones de subrutinas del
BIOS.
En relación con el port de datos, en la
electrónica de la unidad existe un "sector buffer", o sea
un buffer con capacidad para un sector del disco, para dar tiempo
a la corrección de datos leídos, que realiza el
microcontrolador, usando el área ECC del sector.
Sólo si los datos son correctos, se realiza la
transferencia hacia memoria, para lo cual la circuitería
que cumple funciones de interfaz controladora activa una
línea IRQ, para que una subrutina -mediante AIM sucesivos
de 2 bytes (hoy pueden ser 4 bytes)- pase los 512 bytes de
datos.
Según se planteó, luego de acceder al
disco para leer un sector solicitado, y sin que se mueva el
cabezal, se van leyendo los siguientes sectores de la pista o
cilindro (pues es probable que luego se solicita su lectura), los
cuales pasan al cache de disco, constituido por una memoria DRAM
manejada por el microcontrolador. Si se ordena escribir un
sector, por sucesivos AIM llegan desde memoria al "sector buffer"
512 bytes para ser escritos, a través del port de datos
citado. En caso que se envíen datos para ser escritos en
sectores sucesivos, los mismos pueden guardarse transitoriamente
en el caché citado.
Una unidad IDE realiza funciones de interfaz, siendo
conectada a las líneas de datos, direcciones e IRQ del
bus, mediante un
cable plano terminado en un conector con agujeros para 40
terminales, para conectarse a igual número de "agujas"
("pines") vinculadas a chips de adaptación al bus ("host
adapter"). Dichas "agujas" pueden estar en la plaqueta
"multifunción" que también contiene la controladora
de disquetera, citada al tratar ésta, o en la "mother",
según sea el modelo de esta
última.
El bus ISA, tratado en la Unidad 1, puede enviar como
máximo menos de 8 Mbytes/seg. en grupos de 2
bytes, lo cual no es apto para las unidades IDE actuales, pues
limita la velocidad de transferencia. Hoy día pueden
transferirse grupos de 4
bytes.
Esta velocidad puede aumentarse si se conecta un drive
IDE preparado para un bus como el PCI, a la "mother"
directamente, o usando la plaqueta "multifunción" para
dicho bus. La electrónica IDE se presenta ante la ROM BIOS
como una unidad ST-506 normalizada, y permite operar más
de un disco rígido.
Mas en detalle, a la electrónica IDE le llegan
comandos, que ordenan leer o escribir un sector, del cual se
indican sus números de CHS. Merced a la ejecución
de subrutinas del BIOS estos comandos que estaban en memoria
principal, pasan al registro AX de la
UCP, y de éste a los registros "ports
de comandos" de la interfaz IDE, a través del bus de datos
que llega a ésta.
La electrónica IDE, después de recibir
estos comandos realiza las siguiente acciones:
- Traduce dichos comandos en señales para que el
cabezal se posicione en el cilindro elegido; y que luego la
pista correspondiente a la cabeza seleccionada sea leída
por ésta hasta encontrar el sector buscado. - La cabeza lee el número identificatorio de
cada sector que encuentra en la pista que va leyendo, el cual
es transmitido a la electrónica IDE, para determinar si
es o no el comienzo del sector buscado, a fin de escribir o
leer -según sea la orden- los datos en la zona
correspondiente del sector buscado. - Si es una orden de lectura, todos los bits del sector
son leídos en serie por la cabeza. A medida que son
leídos se realiza la verificación ECC (semejante
a la CRC) y pasan al sector buffer de la electrónica,
para ser corregidos de ser necesario. - En caso de que dicha lectura sea correcta, la
sección interfaz de la electrónica activa su
línea IRQ del bus, para que la UCP interrumpa el
programa en ejecución, y ejecute una subrutina del BIOS
para hacer AIM, de modo de ir sacando del sector buffer los
datos.
La ejecución de esta subrutina permite que por
sucesivos AIM, los datos del sector buffer se transfieran (de a 2
bytes) a la zona buffer de memoria principal a través del
bus, direccionando el port de datos.
- De manera inversa, luego de una orden de escritura,
los bytes a escribir en el sector van llegando (de a dos) por
el bus (desde la memoria) al port de datos, y de éste al
sector buffer, luego de lo cual se activa la línea IRQ.
Luego los bits pasan en serie hacia la cabeza, para que los
escriba en el sector. - A medida que escribe o lee los bits de un sector,
realiza el cálculo
del ECC, cuyo valor graba
a continuación de la zona de datos en una
escritura. - Realiza en una lectura o escritura, el manejo y
control de
errores, codificando en un registro port el tipo de error
ocurrido.
En definitiva, subrutinas del BIOS al enviar comandos a
los ports de la interfaz (IDE, SCSI u otra) dan origen a lecturas
y escrituras en el disco, siendo que los tiempos de las
señales involucradas están determinados por los
circuitos de
la interfaz Estos tiempos son más cortos en los
últimos modelos.
El tiempo denominado "I/O read and write cycle time", es
determinante de la velocidad de transferencia, siendo el
mínimo lapso que puede mediar entre dos escrituras o
lecturas sucesivas del registro port de datos de la interfaz ATA
(IDE) de una unidad de disco rígido; registro que tiene un
tamaño de 16 bits = 2 bytes.
Por ejemplo, de los 5 modos PIO (Programmed Input
Output), para hacer AIM, en el PIO modo 0 que es el más
lento, dicho tiempo de ciclo es de 600 nanoseg. Conocido este
tiempo, puede deducirse que la máxima velocidad de
transferencia para este modo es de 3,3 MB/seg., como se indica a
continuación.
Suponiendo que teóricamente en forma
ininterrumpida se leen o escriben 2 bytes del port de datos cada
600 nseg = 0,0000006 seg., en un segundo podrían hacerse
1/0,0000006 transferencias de 2 bytes por AIM. 0 sea, que
podrían transferirse 2/0,0000006 bytes/seg.
3.333.333,33 bytes/seg. 3,3 MB/seg., dado que 1 MB =
1.048.576 bytes. Lo anterior equivale a decir que en un segundo
se transferirían: 3,3 x 2048 sectores = 6758 sectores,
siendo que 2048 sectores de 512 bytes = 0,5 KB conforman 1 MB. En
el presente existen unidades IDE estándar ATA-2, con PIO
modo 4, tiempo de ciclo de 120 nseg, lo cual implica una
velocidad de transferencia máxima teórica de 16,5
MB/seg. (5 veces mayor que el modo 0).
Cabe mencionar que esta velocidad de transferencia
máxima para PIO es la misma que para ADM modo 3, dado que
depende del tiempo de ciclo con que opera la unidad IDE. Si en
lectura o escritura deben mediar 120 nseg entre dos
direccionamientos al port de datos de 16 bits, este tiempo de
ciclo debe respetarse, ya sea que los direccionamientos se hagan
para efectuar transferencias por AIM (PIO) o ADM
(DMA).
Que la transferencia entre memoria y dicho port (o
viceversa) convenga hacerla por AIM o ADM, dependerá del
sistema operativo en uso, y si se trabaja o no en
"multitasking".
Las unidades con electrónica que sigue el
estándar E-IDE ó Fast ATA (1 ó 2) permiten
además comandos para escritura o lectura múltiple,
los que dan lugar al "Block Mode".
Enviando a los ports correspondientes uno de estos
comandos y la cantidad de sectores a transferir (de 2 a 128) se
evita que la electrónica active la línea de
interrupción IRQ, con cada sector que debe ser pasado del
sector buffer a memoria o en sentido inverso. Con esto se evitan
las pérdidas de tiempo involucradas en cada
interrupción (guardar registros de la UCP en la pila,
llamar y ejecutar una subrutina, y volver a restaurar dichos
registros en la UCP). Así, hasta 128 sectores pueden ser
transferidos con un solo comando, con lo cual es factible ganar
un máximo de 30% de tiempo.
Es factible conectar más de una unidad IDE a un
bus de una PC (sean dos discos rígidos, un rígido y
una lectora de CD, etc.), debiendo actuar el más
rápido de ellos como "master", y el otro como "slave".
Esto se define conectando los "jumpers" (puentes de contacto)
como indica el manual de
instalación.
Direccionando y escribiendo el valor (1 ó 0) de
un bit del registro drive/head, se selecciona si un comando es
para el "master" o el "slave".
Los adaptadores E IDE (Enhanced IDE, o sea IDE
mejorado), permiten conectar cuatro unidades de disco (fijas o
removibles), amen de tener mayor velocidad de
transferencia.
¿Qué son los números
"lógicos" de cilindro, cabeza, sector y el LBA?
No hace mucho, el disco más grande que
podía manejar una PC con interfaz IDE era de 500 MB.
Correspondía a un disco de 1024 cilindros, 16 cabezas
(heads) y 63 sectores de 512B = 0,5 KB, con lo cual la capacidad
era exactamente de 1024 x 16 x 63 x 0,5 = 504 MB = 528 millones
de bytes.
Este límite se debe en principio, a que por un
lado, cuando la subrutina del BIOS debe enviar al drive IDE los
números de cilindro, cabeza (head) y sector, abreviados en
inglés
CHS, para los mismos tiene establecidos 10, 8 y 6 bits,
respectivamente, número de bits que también
están reservados en la Tabla de Particiones. Por lo tanto,
para el BIOS y la Tabla de Particiones, los números
máximos que se pueden formar son:
210 = 1024 cilindros; 28 = 256
cabezas; 26 = 64 sectores, que son 63, pues el sector
0 no se usa.
A su vez, un drive IDE o EIDE para CHS está
limitado a 16, 4 y 6 bits respectivamente. Resulta así,
que los números máximos que puede manejar
son:
216 = 65536 cilindros; 24= 16
cabezas; 26 = 64 sectores, que van hasta el
número 63
Compatibilizando ambas limitaciones, resultan 1024
cilindros, 16 cabezas y 63 sectores, que hacen el límite
de los 504 MB calculados; aunque El BIOS por separado
permitiría 1024 x 256 x 63 x 0,5 = 8 GB, mientras que por
su parte, una interfaz IDE permitiría una capacidad de
hasta 65536 x 16 x 63 x 0,5 = 128 GB.
En 1994 las normas IDE de
1984 pasaron a ser las E-IDE. A fin de maximizar la
compatibilización entre BIOS e IDE para poder operar
con discos de mayor capacidad que 504 MB, se crearon algunos
artificios matemáticos que pueden ser llevados a cabo por
la UCP ejecutando subrutinas de un BIOS actualizado, o por el
microprocesador
de la unidad IDE ejecutando subrutinas de su firmware.
Para plantear esto, se denomina CHS lógico (cuyas
siglas son L-CHS) a los números de CHS que se
envían a una unidad de disco IDE (o SCSI), al ejecutarse
una subrutina del BIOS. Este L-CHL al ser recibido por la unidad
IDE debe ser convertido por ésta en un CHS físico
(F-CHS o P-CHS en inglés), que son los números de CHS
a partir de los cuales la unidad IDE accede al sector
seleccionado.
En discos con capacidad menor o igual que 504 MB,
coincidirán los números de L-CHS y de F-CHS. Esto
es los números de CHS que surgen del BIOS son los mismos
que usa la unidad IDE para ubicar un sector.
Una forma de compatibilizar discos de más de 504
MB es la siguiente. Sea un disco de 1 GB que físicamente
presenta 2 platos (4 cabezas), y cuyas pistas tienen un
número distinto de sectores, que aumenta desde el centro
hacia el borde, superando los 63, como se trató más
atrás. Este disco para la unidad IDE se
caracterizaría físicamente como equivalente a un
disco de 4096 cilindros, 4 cabezas, y 63 sectores de 0,5 KB por
pista, dado que 8192 x 4 x 63 x 0,5 = 1 GB. La geometría
del disco real resulta así invisible al exterior. Si se
divide 8192 por N=8 resulta 1024, y si se multiplica 4 por N=8
resulta 32. De este modo, un disco que tuviera 1024 cilindros, 16
cabezas y 63 sectores por pista también tendría
1024 x 32 x 63 x 0,5 = 1 GB, pero los valores
1024 y 32 son compatibles para subrutinas del BIOS, según
se describió.
La unidad IDE se encarga de trasladar cada número
de sector, cabeza y sector del disco lógico que suponen
las subrutinas del BIOS, en otro número de sector, cabeza
y sector para el disco físico de 8192 x 4 x 63 x 0,5
También es factible que dicha traslación sea
llevada a cabo por dichas subrutinas del BIOS actualizado. Esto
se conoce como ECHS (Extended CHS translation) o "large". Existen
varias formas de realizar esto.
No debe confundirse los números lógicos de
cilindro, pista y sector -que simula el drive de un disco para un
sistema operativo (y para la ROM BIOS)- con el formateo
lógico, destinado a reservar sectores que serán
usados por dicho sistema, ni con la estructura lógica con
que el DOS "ve" a un disco (antes tratada).
El LBA es otro mecanismo para operar discos con
más de 504 MB. Las unidades de disco SCSI y las IDE
permiten que se identifique los sectores mediante números
consecutivos, comenzando desde 0 (donde está la tabla de
particiones), siendo que físicamente se tiene
números de cilindro, cabeza y sector. Esto es, esas
subrutinas en lugar de enviar números de cilindro, cabeza
y sector para acceder a un sector, pueden enviar un número
que lo identifica denominado LBA (Logic Block Address o sea
dirección lógica del bloque). Una unidad IDE o EIDE
con la opción de operar con CHS o LBA, requiere asignar
LBA 0 al cilindro 0, cabeza 0, sector 1. En un disco de 504 MB el
LBA del último sector sería 1.065. 456. La
técnica LBA permite acceder a unos 228 sectores
(de 0,5 KB), o sea 137 GB en un IDE. El uso de LBA puede
implementarse en un BIOS actualizado o en una unidad IDE, y no
siempre significa una mejor performance de un disco. Muchos
sistemas
operativos pueden operar directamente con LBA, pero el DOS y
otros sistemas deben usar la geometría
CHS.
¿En qué consisten los métodos de
grabación MFM y RLL?
Según se expuso antes, una cabeza (bobina)
mientras graba magnetiza en la pista grupos de pequeñas
partículas microscópicas de óxido de
hierro (no una
sola), dando lugar a pequeños imanes que originan campos
magnéticos en la superficie del disco, cuya
polarización (S-N o N-S) depende del sentido de la
corriente de la bobina.
Cuando la misma cabeza debe leer, sensa dichos campos,
detectando campos magnéticos existentes debidos a imanes
enfrentados (norte contra norte, sur contra sur). Vale decir, no
detecta si existe o no campo magnético, sino inversiones en
el flujo (campo) magnético, cuando se enfrentan dos polos
iguales. En una lectura, al pasar la cabeza por cada una de estas
inversiones,
se genera en la bobina una corriente
eléctrica que da lugar a una señal constituida
por un breve pulso eléctrico. Los pulsos así
generados, al ser decodificados por la electrónica
correspondiente, permiten reconstruir la señal que
excitó la bobina de la cabeza durante la escritura de la
pista, y así decodificar los ceros y unos en el sector
leído.
El número máximo de inversiones sucesivas
de flujo magnético por centímetro o pulgada
cuadrada debe permitir escrituras o lecturas seguras. Está
limitado por las características del material
magnético, por el ancho del entrehierro, y la sensibilidad
de la cabeza.
Para un número máximo dado de tales
inversiones, de lo que se trata, en principio, es codificar la
mayor cantidad de unos y ceros por centímetro de pista,
habiéndose desarrollado para tal fin varios métodos,
que implicaron sucesivas mejoras en la densidad de
almacenamiento. En todos ellos -como se planteó- en una
escritura, cada cambio de
nivel de la señal eléctrica que se aplica a una
cabeza, produce una inversión en el flujo magnético de
la superficie de la pista que está siendo escrita. Por lo
tanto, se busca codificar la mayor cantidad de unos y ceros con
el menor número de cambios de nivel en dicha
señal.
Los tres métodos de codificación que se
discutirán tienen en común:
- Los unos y ceros a grabar están separados
igual intervalo de tiempo entre sí; y - Cada bit de valor uno a escribir le corresponde
siempre en la pista una inversión del campo magnético;
mientras que en correspondencia con cada cero a escribir, no
existe ninguna inversión de campo. Pero esta
convención sin más no permite en la lectura
detectar cuántos ceros sucesivos han sido
grabados.
Una codificación emplea inversiones de flujo
extras para separar bits, y otra las usa sólo para separar
ceros. Estas inversiones usadas para demarcar bits -que en
correspondencia requieren cambios de nivel en las señales
eléctricas que se aplican a una cabeza- se denominan
"clocks", en el sentido que sirven para autosincronismo, a fin de
poder determinar tiempos de duración de bits.
En la grabación de disquetes se usa
principalmente el método de codificación conocido
como MFM (Modulación
de Frecuencia Modificada). En los rígidos la
técnica anterior se ha reemplazado por otra conocida como
RLL ("Run Lenght Limited", traducible como "longitud limitada de
ceros corridos" o sea sucesivos), que permite hasta un 50%
más de densidad de grabación. Ambas codificaciones
son mejoras sucesivas del denominado método de
grabación FM ("Frecuencia Modulada").
En la grabación FM se emplea siempre una
inversión de flujo antes de cada bit a escribir, sea uno o
cero; y además se debe emplear otra inversión por
cada bit de valor uno a escribir, inversión que se da a
mitad de camino entre la inversión que indica su comienzo
y la del comienzo del bit siguiente. 0 sea, que para escribir un
uno se requiere dos cambios de nivel en la señal que
recibe la cabeza: un cambio para indicar que empieza un bit, y
otro para señalar que se trata de un uno.
A diferencia, la escritura de un cero implica sólo un
cambio de nivel, para indicar el comienzo de dicho bit, siendo
que la ausencia de otro cambio inmediatamente después
identifica que se trata de un cero.
La denominación FM se debe a que en la codificación
de unos sucesivos, resulta una frecuencia de pulsos mayor que la
existente para ceros sucesivos, o sea que existen dos frecuencias
distintas para unos y ceros.
Dado que en la codificación FM, para grabar un
uno se necesita dos inversiones de campo magnético en la
pista, fue reemplazada por la MFM, que pen-nite codificar un wio
con una sola inversión de campo, siendo que sólo
usa inversión para indicación de comienzo de bit,
cuando un cero está precedido por otro cero.
Esta convención permite codificar, como se
ejemplifica, la misma secuencia de unos y ceros como la
ejemplificada (11111010000) con la mitad de inversiones de flujo
que con FM. Por lo tanto en MFM se puede duplicar el
número de bits por pulgada de pista, para una cantidad
máxima de inversiones posibles por pulgada (que depende
del material magnético usado).
Para los discos rígidos de gran capacidad fue
necesario aumentar la densidad de grabación, para lo cual
se creó la codificación RLL 2,7 que permite con un
menor número de inversiones de flujo codificar una mayor
cantidad de bits (hasta 50% más que con MFM). A tal fin,
una sucesión de bits a escribir se descompone, a partir
del primero, en sucesivos grupos de bits.
Esta recodificación el número de unos a
grabar, y por ende, inversiones de flujo, siendo que en MFM
también se necesitan inversiones cuando hay ceros
consecutivos (en RLL sólo se usan para los unos). En
nuestro ejemplo, los datos a escribir 11111010000 se descomponen
en los grupos 11 11 10 10 000 codificados como
100010000100010000010O. En RLL sólo se produce una
inversión de flujo si hay un uno, sin emplear inversiones
de comienzo de bit para los ceros en ninguna
circunstancia.
La lectura de una pista exige una electrónica
sofisticada, como la IDE o SCSI, para determinar correctamente,
en función
del tiempo transcurrido, cuántos ceros existen entre la
detección de dos "unos".
La RLL requiere el doble de los bits originales a
escribir, el número de inversiones de flujo es menor que
en MFM, resultando en comparación una ganancia en la
densidad de bits almacenados, que estadísticamente puede
llegar al 50%.
Las siglas 2,7 de la codificación RLL 2,7
resultan de la tabla anterior. Después de un uno puede
haber dos ceros como mínimo, y tres ceros como
máximo. Antes de un uno como máximo pueden darse
cuatro ceros. Por consiguiente, entre dos unos, como
mínimo pueden haber dos ceros, y como máximo siete
ceros. Ocho o más ceros seguidos, se descomponen en grupos
de tres ceros, cada uno codificable como 000100. Existen
también las codificaciones RLL 1,7 y RLL 3,9
también conocidas como ARLL (Advanced RLL), que permiten
hasta un 90% de ganancia de densidad en relación con
MFM.
Discos de cabezas fijas
Son discos que tienen una cabeza individual de
lectura/escritura para cada pista, con ello se consigue un tiempo
de acceso relativamente bajo, ya que este tiempo viene fijado
únicamente por la velocidad de giro del disco. Existen
unidades con un sólo plato o con varios platos
Paquetes de discos
Son unidades compuestas por varios platos que giran
solidariamente alrededor de un eje común. Las cabezas le
lectura/escritura son móviles, existiendo una por
superficie. Estas se desplazan simultáneamente a gran
velocidad radialmente buscando la pista en que se encuentra el
sector que se debe escribir o leer. Todas las cabezas se mueven
al unísono, y cada cabeza lee/graba en el sector
correspondiente a su superficie, trasfiriéndose la
información en paralelo.
En un instante dado, por tanto, se leen/graban las
mismas pistas de las distintas superficies. Cada grupo de estas
pistas se denomina cilindro de pistas, existiendo tantos
cilindros como pistas.
Usualmente las superficies externas no se utilizan para
grabar, así una unidad con 6 platos puede utilizar
sólo 10 superficies. Existen unidades de paquetes de
discos en que éstos son intercambiables.
Discos-cartuchos
Consiste en único plato con dos superficies de
grabación. Usualmente estas unidades son duales, es decir,
contienen dos subsistemas, uno de ellos con un plato fijo (donde
se graba, por ejemplo, el Sistema Operativo del ordenador) y el
otro con un plato intercambiable.
Para desmontar el disco intercambiable es necesario
esperar a que las cabezas se retraigan y el disco se
pare.
Disco duro
Disco duro, en los ordenadores o computadoras,
unidad de almacenamiento permanente de gran capacidad.
Está formado por varios discos apilados —dos o
más—, normalmente de aluminio o vidrio,
recubiertos de un material ferromagnético. Como en los
disquetes, una cabeza de lectura/escritura permite grabar la
información, modificando las propiedades magnéticas
del material de la superficie, y leerla posteriormente (La
tecnología magnética, consiste en la
aplicación de campos magnéticos a ciertos materiales
cuyas partículas reaccionan a esa influencia, generalmente
orientándose en unas determinadas posiciones que conservan
tras dejar de aplicarse el campo magnético. Esas
posiciones representan los datos, bien sean una canción,
bien los bits que forman una imagen o un
documento importante.); esta operación se puede hacer un
gran número de veces.
La mayor parte de los discos duros son fijos, es decir,
están alojados en el ordenador de forma permanente.
Existen también discos duros removibles, como los discos
Jaz de Iomega, que se utilizan generalmente para hacer backup
—copias de seguridad de los
discos duros— o para transferir grandes cantidades de
información de un ordenador a otro.
El primer disco duro se instaló en un ordenador
personal en
1979; era un Seagate con una capacidad de almacenamiento de
5 MB. Hoy día, la capacidad de almacenamiento de un
disco duro puede superar los 50 MB. A la vez que aumentaba
la capacidad de almacenamiento, los discos duros reducían
su tamaño; así se pasó de las 12 pulgadas de
diámetro de los primeros, a las 3,5 pulgadas de los discos
duros de los ordenadores portátiles o las 2,5 pulgadas de
los discos de los notebooks (ordenadores de mano).
Modernamente, sólo se usan en el mundo del PC dos
tipos de disco duro: el IDE y el SCSI (leído "escasi"). La
diferencia entre estos Discos duros radica en la manera de
conectarlos a la MainBoard.
IDE
Los discos IDE son los más habituales; ofrecen un
rendimiento razonablemente elevado a un precio económico y
son más o menos fáciles de instalar. Sin embargo,
se ven limitados a un número máximo de 4
dispositivos (y esto con las controladoras EIDE, las IDE
originales sólo pueden manejar 2).
Su conexión se realiza mediante un cable plano
con conectores con 40 pines colocados en dos hileras (aparte del
cable de alimentación, que es común para
todos los tipos de disco duro). Así pues, para identificar
correctamente un disco IDE basta con observar la presencia de
este conector, aunque para estar seguros al 100%
deberemos buscar unos microinterruptores ("jumpers") que, en
número de 2 a 4, permiten elegir el orden de los
dispositivos (es decir, si se comportan como "Maestro" o como
"Esclavo").
SCSI
Esta tecnología es mucho menos utilizada, pero no
por ser mala, sino por ser relativamente cara. Estos discos
suelen ser más rápidos a la hora de transmitir
datos, a la vez que usan menos al procesador para
hacerlo, lo que se traduce en un aumento de prestaciones. Es
típica y casi exclusiva de ordenadores caros, servidores de
red y muchos
Apple Macintosh.
Los conectores SCSI son múltiples, como lo son
las variantes de la norma: SCSI-1, SCSI-2, Wide SCSI, Ultra
SCSI… Pueden ser planos de 50 contactos en 2 hileras, o de 68
contactos, o no planos con conector de 36 contactos, con
mini-conector de 50 contactos…
Una pista para identificarlos puede ser que, en una
cadena de dispositivos SCSI (hasta 7 ó 15 dispositivos que
van intercalados a lo largo de un cable o cables, como las
bombillas de un árbol de Navidad), cada
aparato tiene un número que lo identifica, que en general
se puede seleccionar. Para ello habrá una hilera de
jumpers, o bien una rueda giratoria, que es lo que deberemos
buscar.
MFM, ESDI
Muy similares, especialmente por el hecho de que
están descatalogados. Su velocidad resulta insufrible,
más parecida a la de un disquete que a la de un disco duro
moderno. Se trata de cacharros pesados, de formato casi siempre
5,25 pulgadas, con capacidades de 10, 20, 40 o hasta 80 megas
máximo.
Introducción
Los disquetes son pequeños discos cuyos platos
son flexibles, ya que están constituidos por un material
de plástico y
son intercambiables.
Hasta hace poco tiempo los disquetes más
utilizados eran los de 133 mm, también denominados
minidisquetes y actualmente los más empleados son los de
90 mm, también denominados microdisquetes.
La superficie se encuentra protegida por una funda
recubierta internamente de un material que facilita el
deslizamiento rotacional del plato. En la funda hay una abertura
radial que abarca a todas las pistas; a través de esta
ventana las cabezas de la unidad de disquetes acceden a la
información.
También en el sobre y en el plato hay otro
orificio que sirve para que la unidad por medios
ópticos tenga una referencia de alineamiento para
localizar pistas y sectores.
El centro está abierto con objeto de que el
disquete ajuste en el eje de rotación de la unidad de
lectura/grabación. En la parte superior del lateral
derecho hay una muesca cuadrada, ésta indica que el
disquete está preparado para poder grabar en él
información, por no estar protegido contra escrituras. Las
cabezas actúan en contacto con la superficie del
disquete.
La grabación, dependiendo del tipo de unidad,
puede efectuarse en una única superficie, es decir, en una
sola de las caras, o en doble cara.
También la grabación se puede efectuar en
densidad normal (o simple densidad) o doble densidad.
Los disquetes constituyen un elemento excelente para
actuar como memoria masiva auxiliar de microordenador personales.
Esto se debe a su relativo bajo precio, a ser un dispositivo de
acceso directo y a su gran velocidad.
Disquete o Disco flexible, en ordenadores o
computadoras, un elemento plano de molar recubierto con
óxido de hierro que
contiene partículas minúsculas capaces de mantener
un campo magnético, y encapsulado en una carcasa o funda
protectora de plástico.
La información se almacena en el disquete mediante la
cabeza de lectura y escritura de la unidad de disco, que altera
la orientación magnética de las partículas.
La orientación en una dirección representa el valor
binario 1, y la orientación en otra el valor binario
0.
Dependiendo de su capacidad, un disco de este tipo puede
contener desde algunos cientos de miles de bytes de
información hasta un millón. Un disco de 3½
pulgadas encerrado en plástico rígido se denomina
normalmente disquete pero puede llamarse también disco
flexible.
Manejo y Cuidado de los Disquetes
Se debe tener cuidado con los disquetes porque los
pequeños rasguños, polvo o partículas pueden
hacer inusuales la información.
- No tocar la superficie gravable.
- Mantener alejado el disquete de campos de fuentes
magnéticas, como por ejemplo calculadoras,
teléfonos, etc.
Estructura del Disco Flexible
El soporte magnético de un disco flexible
está constituido por material magnético depositado
sobre un soporte circular de plástico llamado "Mylar", el
cual es flexible y de alta calidad. El
material magnético puede cubrir una o las dos caras del
soporte.
Organización de un Disquete
Se puede establecer cierto paralelismo entre el disquete
y el disco de música, este ultimo
almacena la música grabada en el
surco espiral de la superficie de plástico; el disco
flexible almacena los datos en forma .de señales
magnéticas en la superficie.
¿Cómo están construidos,
protegidos, y se accede a los discos flexibles?
Un disco flexible o "disquete" o "floppy", como quiera
llamarse, consiste en un disco de material plástico tipo
mylard, cubierto con una capa de material magnetizable en ambas
caras. Está contenido en un sobre que sirve para
protegerlo del polvo, rayaduras, huellas digitales y
golpes.
Los disquetes son removibles de la disquetera
(designadas A ó B) en la que están
insertados.
Cuando un disquete se introduce en una disquetera, puede
ser accedido en cualquiera de las dos- caras por la
correspondiente cabeza, pero una sola cara será
leída o escrita por vez. Mientras no se dé una
orden de escritura o lectura, el disquete no gira, y las cabezas
no tocan sus caras. Si tal orden ocurre, luego de una espera de
casi medio segundo, para que tome velocidad, el disco gira (a
razón de 300 r.p.m. en el interior del "sobre" protector,
con la consiguiente elevación de temperatura). Sólo
gira mientras lee o escribe, rozando entonces cada cabeza la
pista accedida. Esto, sumado a las partículas de polvo
siempre presentes, hace que la vida útil de un disco
flexible común sea corta en comparación con la de
un disco rígido.' La flexibilidad de un disquete ayuda a
que no sea afectado cuando las cabezas tocan sus caras. Se estima
que la información almacenada en un disquete puede
mantenerse con seguridad en el mismo durante 3 ó 4
años, siendo conveniente re-escribirla una vez por
año, pues la magnetización de las pistas se va
debilitando con el tiempo.
Un disquete no debe exponerse al calor, campos
magnéticos (de transformadores,
fotocopiadoras, teléfono, monitor), ni
ser doblado. Las etiquetas deben escribirse antes de ser
adheridas.
Los disquetes de 5 ¼ pulgadas conocidos como
"floppys" están contenidos en un sobre cuyo interior
está recubierto por una capa de teflón para
disminuir los efectos del rozamiento.
El sobre presenta aberturas para distintos fines. Las
aberturas de lectura/ escritura permiten que, dentro de la
disquetera, la cabeza correspondiente a cada cara pueda acceder a
cualquier pista de la misma. El agujero central servirá
para que en la disquetera un eje ("spindle") lo tome y haga
girar. Si se cubre con cinta adhesiva la muesca de
protección contra escritura, no podrán grabarse
nuevos datos en los archivos almacenados por accidente o error.
En estas condiciones el disquete sólo puede ser
leído.
Al girar un disquete, cada vez que coincide un agujero
existente en el mismo con otro agujero "índice" del sobre,
es indicación de comienzo de cualquier pista que se quiera
escribir o leer.
Existen distintos tipos de discos de 5 ¼" de
distinta capacidad, antes descriptos.
El disquete de 3 ½ pulgadas, está dentro
de un sobre de plástico rígido que lo protege mejor
del polvo, humo, etc. Este en su parte superior tiene un
obturador de protección con resorte, que dentro de la
disquetera de 3 ½" se abre, para que las dos cabezas
accedan al disco flexible.
Estas mejoras hacen que los disquetes de 3 ½"
duren más que los de 5 ¼". La protección
contra escritura indebida se realiza con otro obturador de dos
posiciones, deslizable por el usuario según indican dos
flechas que vienen dibujadas en el plástico. Si el
pequeño agujero cuadrado está abierto, el disquete
está protegido; si se lo ve cerrado, el disquete
podrá escribirse. En ambos casos siempre podrá
leerse.
¿Cómo es una pista y un sector de
disquete?
La unidad funcional de copia o lectura son los sectores.
Así cada vez que se copia de un disco a otro una
determinada información, esta se copiara sector a sector.
Entre sector y sector existen unas separaciones llamadas GAPS que
facilitan el movimiento de la cabeza de lectura escritura. El
campo de datos es de 512 bytes, y es de donde se lee o escribe
datos o información.
¿Cómo se localiza un sector de
disco/disquete y por que se dice que es direccionable?
Durante una operación de entrada/salida, el controlador de
la unidad de disco o de la disquetera debe recibir tres
números: el del cilindro que contiene la pista donde esta
ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa pista, y el
numero de sector dentro de la pista. Dichos números en
ingles conforman un CHS.
En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura
para cada cara de un disco. El controlador ordenara activar para
escritura/lectura solo la cabeza de la cara indicada, y
dará la orden de posicionarla sobre el cilindro
seleccionado. Al comienzo de cada sector de un disco están
escritos dichos tres números de CHS, formando un numero
compuesto, que es su "dirección", necesario para
localizarlo, direccionarlo o como quiera decirse. Por esto se
dice que un disco/disquete es de acceso direccionable.
¿ Que son los tiempos de posicionamiento,
latencia y acceso en un disco o disquete?
Para acceder a un sector que esta en una cara de un disco,
primero el cabezal debe trasladarse hasta el cilindro que
contiene la pista donde se encuentra dicho sector, y luego debe
esperarse que al girar el disco ese sector quede debajo de la
cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos tiempos:
1.El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se
sitúa en pocos milisegundos directamente sobre el cilindro
seleccionado, o sea sobre la pista del cilindro correspondiente a
esa cara.
2.Una vez que la cabeza se posiciono sobre dicha pista, los
sectores de esta desfilaran debajo de esa cabeza. Cada uno es
leído hasta encontrar aquel cuyo numero coincida con el
enviado a la controladora, en cuyo caso su campo de datos
será escrito o leído. Este se denomina tiempo de
latencia.
Como funciona una unidad de disco de 3’5
pulgadas
- Cuando inserta un disco de 3’5 pulgadas en la
unidad, este presiona contra un sistema de palancas. Una
palanca abre la protección metálica para exponer
la galleta, el disco cubierto a cada lado por un material
magnético que permite registrar
información. - Otro movimiento de palancas y engranajes mueven dos
cabezas de lectura / escritura hasta que casi tocan el disco
por ambos lados. Las cabezas, que son electroimanes
minúsculos utilizan impulsos magnéticos para
cambiar la orientación de las partículas
metálicas incorporadas en el revestimiento del
disco. - La tarjeta de circuito impreso de la unidad de disco
recibe señales de la placa controladora incluyendo
instrucciones e información para escribir en el disco.
La tarjeta de circuito impreso traduce las intrusiones en
señales que controlan el movimiento del disco y de las
cabezas de lectura y escritura - Si las señales incluyen instrucciones para
escribir la información en el disco, la tarjeta de
circuito impreso chequea primero para que no es visible ninguna
luz a
través de una pequeña ventana de
protección en una esquina del alojamiento del disco. Si
la ventana esta abierta y el rayo de un diodo emisor de
luz puede
ser detectado por un fotodiodo, la unidad sabe que el disco
esta protegido contra escritura y rehúsa registrar nueva
información. - Un motor localizado debajo del disco gira un eje que
ajusta una muesca en el conector del disco, causando el giro de
este - Un motor mueve un segundo eje que tiene un corte
longitudinal en forma de espiral. Un brazo añadido a las
cabezas de lectura / escritura queda dentro queda dentro del
eje longitudinal en espiral. Cuando el eje vuelve, el brazo se
muevo hacia atrás y hacia delante, según la
ubicación de las cabezas de lectura / escritura sobre el
disco. - Cuando las cabezas están en la posición
correcta, los mismos impulsos eléctricos crean un campo
magnético en una de las cabezas para escribir la
información ya sea en la superficie inferior o superior
del disco. Cuando las cabezas están leyendo
información, reaccionan ante campos magnéticos
generados por las partículas metálicas en el
disco.
¿Qué funciones cumple una unidad de
disquetes ("Floppy Disk Drive")?
Anteriormente se hizo mención al posicionamiento
de las cabezas sobre el cilindro al cual se quiere acceder cuando
el disquete está girando, y a las corrientes
eléctricas que circulan en la cabeza que está
escribiendo o leyendo, etc.
Estas acciones
básicas de la "unidad de disquete" o "disquetera" ("drive"
A 0 B) sirven a su objetivo de
escribir o leer una pequeña superficie (sector) del
disquete inserto en este periférico. Para tales acciones
la disquetera presenta en esencia:
- Mecanismos de sujeción y eyección del
sobre protector (con el botón frontal), y para desplazar
la ventana de protección. - Motor para girar el disco.
- Otro motor "paso a paso"', para hacer avanzar de
pista en pista (de un cilindro al siguiente), a la armadura que
porta las dos cabezas. Las cabezas así se mueven en
movimiento radial rectilíneo -hacia delante o
atrás- hasta el cilindro seleccionado. - Sensores para detectar presencia de disquete, y si
está protegido contra escritura en su
cubierta. - Bus de conexión a su interfaz, conocida como
"controladora". - Circuitos que constituyen la electrónica de
este periférico, para accionar los elementos anteriores,
conforme a las señales eléctricas que recibe de
la controladora (interfaz) de las disqueteras (A y B), a
través de conductores del bus de conexionado
citado.
Las señales que llegan a la disquetera desde la
interfaz ordenan, entre otras acciones:
- Poner en marcha el motor de giro de la unidad
seleccionada (sea la A ó B). - Posicionar (mediante el motor paso a paso) la
armadura en un determinado cilindro del disquete. - Seleccionar cuál de las dos cabezas se
activará.
A su vez por cables de dicho bus de conexión, la
electrónica puede enviar hacia la interfaz señales,
como:
- Aviso de inicio de pista (cuando el agujero
correspondiente del disquete coincide con el del
sobre). - Aviso de escritura protegida.
- Aviso que datos leídos son enviados a la
interfaz.
Como resultado de estas señales, si todo
está en orden, puede tener lugar la transferencia serie de
bits leídos en un sector de un disquete hacia la interfaz
(o en sentido contrario en una escritura de un sector) a
través de uno de los cables del bus de conexión
citado.
La interfaz intercambia datos en seria y señales
con la electrónica de la unidad de disquete. En una
escritura desde memoria y pasando en paralelo a través del
bus de datos, llegaran por ADM al port de datos de la interfaz,
cada uno de los bytes a escribir. Y en una lectura por dicho port
pasaran cada uno de los bytes de datos del sector leído,
con un rumbo a la memoria principal, vía el bus. A la
controladora le llegan comandos que ordenan escribir o leer un
sector, del cual se inician sus números de CHS.
Después de recibir estos comandos, la interfaz
realiza las siguientes acciones de control:
- Traduce dichos comandos en señales destinadas
a la electrónica de la disquetera. Primero para activar
el motor de giro del disquete, y para que el eje del motor
"paso a paso" gire n sucesión de ángulos iguales,
en correspondencia con los cuales el cabezal pasa de un
cilindro a otro, hasta posicionarse en el cilindro
ordenado - Indican a la electrónica de la disquetera el
numero de sector buscado. Mientras gira el disquete, una de las
dos pistas del cilindro accedido será leída por
la cabeza indicada por el comando, hasta localizar el sector
buscado. Para la cual, dicha cabeza lee los números
identificatorios (CHS) de cada sector que encuentra en la pista
que accedió, los cuales son transmitidos a la
controladora.
Diseño de los disquetes de 5 ¼
Están compuestos por una lamina de
poliéster (plástico flexible) de forma circular,
recubierta por una película de material
magnetizable.
La lamina de poliéster impregnada en la
película magnética, esta cubierta con una funda
flexible, normalmente cloruro de vinilo, en cuyo interior se
encuentra un forro especial que sirve para proteger el disco del
polvo y en cierta medida del calor y la humedad.
Hay una especie de ranuras él la
conformación del disquete:
*Una ventana central en donde la unidad atrapa al
disquete
*Un agujero de lectura-escritura, normalmente ovalado
donde la cabeza lectora se instala.
*Cerca de la abertura central se encuentra el orificio
índice que permite detectar a la unidad de disco el inicio
del índice del disquete.
*Dos muescas de descarga junto a la abertura de
lectura-escritura para asegurar que la funda no se
deforme.
*Una ranura de protección de escritura, depende
si se tapa la ranura no se puede escribir y si no se puede
reescribir.
Grabación de datos:
En los disquetes los datos se graban en series de
círculos concéntricos a los que denominamos
"pistas", por lo tanto la superficie de un disco queda
subdivididas en pistas. Las pistas a su vez se dividen en
sectores. El numero de sectores que exista en un disquete
dependen del tipo de disco y su formateo, todos los disquetes
tienen dos caras, en las que se puede leer y escribir. Como en
ambas existen pistas al conjunto de pistas se lo denomina
"cilindro".
Cuando mezclamos todos estos conceptos, cara, pistas,
tamaño del sector, obtenemos lo que se denomina "capacidad
de almacenamiento" que es la multiplicación de todos estos
términos:
Capac. Almac.= Nro. pistas x Nro. de sectores x Nro. de
caras x Nro. de bytes/sector
Disquetes 3 ½
Tiene prácticamente el mismo mecanismo que el de
5 ¼ , pero es diferentes en tamaño (físico y
en Kbytes) la funda es de plástico rígido con una
pestaña corrediza en un borde que al entrar a la unidad de
disco esta se corre automáticamente.
Almacenamiento en disquetes
El método de grabación magnética es
el mismo que emplean todas las variedades de cinta
magnética: casetes de música, de vídeo,
etc..
La base de esta clase de grabación es la propiedad de
magnetización que tienen algunos materiales,
tales como el hierro.
La superficie de los discos que contienen una superficie
delgada de material magnético, se trata como si fuera una
matriz de
posiciones de puntos, cada uno de los cuales es un bit que se
activa al equivalente magnético de 0 y 1 (magnetizado o
desmagnetizado, respectivamente). Como las posiciones de estos
puntos no están predeterminadas, necesitan unas marcas que ayuden
a la unidad de grabación a encontrar y comprobar dichas
posiciones.
Otro concepto
importante en los discos magnéticos es el procedimiento de
acceso a su información que debe ser lo suficientemente
rápido, si escuchamos un casete de música
podríamos decir que el acceso es lineal por que no podemos
llegar rápidamente al final de la cinta en los discos
flexibles es totalmente diferente ya que existen dos movimiento
que facilitan el acceso rápido, el primero de ellos es el
de rotación en el que se emplea muy poco tiempo, con una
velocidad aproximada de 300 r.p.m. en un disquete. El otro es el
desplazamiento tangencial para ir a la posición deseada,
por esto se denomina de "almacenamiento aleatorio" por que se
puede ir a cualquier parte del disco sin tener que recorrer todo
el trayecto.
¿Qué es un disquete
"floptical"?
Si bien la denominación "floptical" -proveniente
de floppy y optical- parecería indicar un disquete
flexible removible que es escrito o leído mediante
láser,
el floptical es un disquete flexible magnético, que se
graba y lee de la forma vista . O sea con una cabeza que para
escribir cada pista genera campos magnéticos N-S y S-N
según el sentido de la corriente que circula por una
bobina; y que en una lectura detecta inversiones del campo sobre
la superficie de una pista Dichas inversiones producen corrientes
en la bobina, generándose tensiones eléctricas que
permiten recuperar los unos y ceros almacenados.
La particularidad de un floptical es que usa láser y
óptica
auxiliar para posicionar el cabezal sobre cada pista. Este, como
se dijo, escribe o lee información por medios
magnéticos, de la forma descripta.
Esta sofisticación es necesaria a los fines de
poder operar con una densidad radial de 1245 t.p.i (pistas por
pulgada) contra 135 t.p.i de los disquetes comunes de 1,44 MB,
para que un floptical pueda guardar 21 MB Asimismo, un floptical
se lee y escribe unas tres veces más rápido que un
disquete común (floppy). Ello se debe a que es posible
acceder a un cilindro (pista) del mismo en 65 mseg, contra 150
mseg del segundo (tiempos promedio), y que su velocidad de
rotación es 720 r.p.m. (el doble que la de un
floppy).
Por otra parte, una unidad para floptical también
puede leer o escribir disquetes comunes, dado que cada cabeza
presenta dos entrehierros: uno muy estrecho para disquetes
floptical, y otro más ancho para floppys.
Para que el servo óptico posicione el cabezal en
la pista seleccionada, al lado de cada pista magnética que
almacena información (la cual puede ser formateada y
reformateada), existe otra "servo pista" no borrable (grabada o
estampada de fábrica) sobre la cual incide luz
láser puntual. Parte de esta luz se refleja en dicha servo
pista, y la información de control que ella contiene es
enviada al servo sistema, para que posicione constantemente la
cabeza en la pista magnética seleccionada.
Existen servos más elaborados, con seguimiento
óptico por holografías en la superficie del
floptical.
Las unidades ZIP, fabricadas por la empresa
IOmega, presentan una buena solución a la hora de guardar
información a bajo costo. La unidad ZIP es una unidad que
puede instalarse tanto en forma interna como externa, siendo esta
última de mayor costo pero presentando el beneficio de
poder ser transportada de una PC a otra sin problemas ya que se
conectan a través del puerto
paralelo, como también a través de una placa
SCSI u del puerto USB.
La información es guardada en discos similares a
las disquetes de 3 ½", cuya capacidad es de 100 MB,
pudiendo duplicarse la misma a través de la
utilización de software de compresión de discos
como DRVSPACE de D.O.S. La velocidad de transferencia es superior
a la un disquete pero inferior a la de un disco
rígido.
Recientemente ha aparecido una nueva unidad ZIP que
permite el almacenamiento de 250 MB de información en un
solo disco.
Las unidades ZIP (Zip Dlrive"), por las capacidades de
sus disquetes, por su confiabilidad, y por su velocidad de
transferencia están a mitad de camino entre las unidades
de disquete y las de disco duro, aunque más
próximas a esta última. Así, su velocidad de
giro es del orden de 3000 r.p.m, lo cual redunda en una mayor
velocidad de transferencia.
El gabinete del ZIP drive es externo al gabinete de la
computadora.
La conexión del ZIP drive generalmente se hace en
el port paralelo que usa la impresora,
debiéndose desconectar ésta de dicho port, y
volverla a conectar al gabinete del ZIP drive en un conector
preparado. Los disquetes para ZIP drive son flexibles, y pueden
almacenar en sus dos caras magnetizables 100/200 MB,
empleándose comúnmente para back-up del disco
rígido. Las cabezas de escritura/lectura están en
contacto con las superficies de ambas caras, siendo más
pequeñas en tamaño que las usadas en una
disquetera, lo cual permite grabar y sensar con densidades de
grabación mayores.
Pros: portabilidad, reducido formato, precio global, muy
extendido
Contras: capacidad reducida, incompatible con disquetes
de 3,5"
Las unidades Zip se caracterizan externamente por ser de
un color azul
oscuro, al igual que los disquetes habituales (los hay de todos
los colores). Estos
discos son dispositivos magnéticos un poco mayores que los
clásicos disquetes de 3,5 pulgadas, aunque mucho
más robustos y fiables, con una capacidad sin
compresión de 100 MB una vez formateados.
Su capacidad los hace inapropiados para hacer copias de
seguridad del disco duro completo, aunque perfectos para archivar
todos los archivos referentes a un mismo tema o proyecto en un
único disco. Su velocidad de transferencia de datos no
resulta comparable a la de un disco duro actual, aunque son
decenas de veces más rápidos que una disquetera
tradicional (alrededor de 1 MB/s).
Existen en diversos formatos, tanto internos como
externos. Los internos pueden tener interfaz IDE, como la de un
disco duro o CD-ROM, o bien SCSI; ambas son bastante
rápidas, la SCSI un poco más, aunque su precio es
también superior.
Las versiones externas aparecen con interfaz SCSI (con
un rendimiento idéntico a la versión interna) o
bien conectable al puerto
paralelo, sin tener que prescindir de la impresora
conectada a éste. El modelo para puerto paralelo pone el
acento en la portabilidad absoluta entre ordenadores (Sólo
se necesita que tengan el puerto Lpt1) aunque su velocidad es la
más reducida de las tres versiones. Muy resistente, puede
ser el acompañante ideal de un portátil.
Ha tenido gran aceptación, siendo el
estándar en su segmento, pese a no poder prescindir de la
disquetera de 3,5" con la que no son en absoluto compatibles,
aunque sus ventajas puede que suplan este inconveniente. El
precio de la versión interna ronda los $262.500
(más IVA) y los
Discos alrededor de $35.000 (más IVA).
Muchas de las primeras unidades Zip sufrían el
denominado "mal del click", que consistía en un defecto en
la unidad lectora-grabadora que, tras hacer unos ruiditos o
"clicks", destrozaba el disco introducido; afortunadamente, este
defecto está corregido en las unidades actuales. En todo
caso, los discos son bastante resistentes, pero evidentemente no
llegan a durar lo que un CD-ROM.
Cómo utilizar la unidad Zip
La unidad Zip constituye un sistema de almacenamiento
magnético para todos los archivos importantes; es
versátil, segura, portátil, compatible, rentable y
fácil de conectar.
Copias de seguridad con la unidad Zip
- Con el software Iomega Automatic Backup de Iomega y
la unidad Zip, tiene la posibilidad de realizar copias de
seguridad de archivos importantes de forma automática.
Iomega Automatic Backup le permite abrir o modificar archivos
de copia de seguridad directamente desde la unidad Iomega, no
es necesario realizar restauraciones complicadas desde archivos
comprimidos. - La unidad Zip y la función
de copia de seguridad de Iomega le permiten realizar copias de
seguridad de toda la unidad de disco duro por si se produce un
fallo importante del sistema. - También puede simplemente arrastrar y soltar
los archivos en la unidad Zip.
Restauración de una copia de seguridad
Para restaurar los archivos de los que ha realizado
copia de seguridad en la unidad Zip, necesita saber cuál
fue el software de Iomega que se utilizó para realizar las
copias de seguridad de los archivos. Función de copia de
seguridad de Iomega
- Copia de seguridad de un solo paso
- Iomega Automatic Backup
Transporte de archivos en discos Zip
Las unidades y discos Zip de Iomega le permiten
transportar su trabajo. Una forma muy común de transferir
los datos desde la unidad de disco duro hasta la unidad Zip es
arrastrando y soltando los archivos. La mayoría de los
programas de software disponen de la opción Guardar como
que le permite elegir una ubicación y un nombre para el
archivo que desea guardar.
Utilización de los discos Zip para almacenar
archivos importantes
Puede utilizar la unidad y los discos Zip como sistema
de almacenamiento adicional para el ordenador, de igual modo que
si tuviera una segunda unidad de disco duro. Puede seguir
adquiriendo discos Zip de Iomega a medida que vaya necesitando
espacio para evitar que la unidad de disco duro se sature. A
continuación, se muestran algunos métodos para
utilizar los discos Zip como sistemas de almacenamiento
adicional.
- Almacene los archivos personales que utilice todos
los días en un disco Zip para localizarlos
fácilmente. - Proporcione a cada persona que
utilice su ordenador un disco Zip para que almacenen sus
propios archivos. - Ordene los archivos por categoría en discos
Zip distintos (por ejemplo, fotografías, descargas,
música, etc.).
Archivado en discos Zip
El archivado es un método de almacenamiento que
se utiliza para eliminar archivos que no se utilizan, pero que
siguen siendo necesarios, de la unidad de disco duro. Entre estos
archivos podríamos incluir:
- Información fiscal de
años anteriores - Información bancaria de años
anteriores - Mensajes importantes de correo
electrónico - Proyectos escolares del semestre anterior
- Documentos de investigación
Utilización de la unidad Zip como ayuda para
actualizar el ordenador
La unidad Zip facilita el guardado de archivos en discos
Zip antes de actualizar el ordenador y, a continuación, la
restauración de dichos archivos cuando ha finalizado la
actualización. Iomega ofrece actualmente una herramienta
de migración
a Windows XP que
le ayuda a la hora de actualizar el ordenador con Windows
XP.
Inserción de discos Zip
Cuando introduce un disco Zip, la luz verde de actividad
de la unidad Zip parpadea durante unos momentos y después
se apaga. (Si la luz sigue parpadeando lentamente, pulse el
botón de expulsión para extraer el disco Zip e
insértelo de nuevo.)
Compatibilidad con discos Zip de 250 MB y de 100
MB
La unidad Zip de 750 MB ofrece compatibilidad con
versiones anteriores, lo cual le permite realizar operaciones de
lectura y escritura en discos Zip de 750 MB y de 250 MB,
así como de sólo lectura de discos Zip de 100 MB.
El rendimiento al escribir en discos de 250 MB se ve reducido de
forma significativa, debido a la capacidad superior de la unidad
Zip de 750 MB. Para maximizar el rendimiento de la unidad Zip de
750 MB, debe utilizar discos Zip de 750 MB.
A continuación, se enumeran algunos de los
aspectos a tener en cuenta al utilizar discos y unidades Zip de
750 MB, 250 MB y 100 MB.
- Si la unidad Zip parece bloquearse al escribir en un
disco Zip de 750 MB o 250 MB, asegúrese de que la unidad
funciona correctamente comprobando que la luz verde de
actividad está parpadeando. (Si el parpadeo es lento y
regular, indica que se ha producido un problema con la unidad.
Si ocurre esto, pulse el botón de expulsión para
extraer el disco e insértelo de nuevo.) - Puede utilizar la opción Formato corto si
necesita formatear un disco Zip de 750 MB o de 250 MB en la
unidad Zip de 750 MB; o la opción Formato largo para
discos Zip de 750 MB. La unidad Zip de 750 MB no admite el
Formato corto para discos Zip de 100 MB ni el Formato largo
para discos Zip de 100 MB o de 250 MB. - Los discos Zip de 750 MB no se pueden utilizar con
unidades Zip de 250 MB o de 100 MB; las unidades Zip de 250 MB
o de 100 MB expulsan de forma automática los discos de
750 MB. - Puede leer y copiar archivos desde un disco Zip de
100 MB, pero no puede escribir en el disco con una unidad Zip
de 750 MB.
Sin el software IomegaWare instalado
La realización de cualquier función aparte
de la lectura de un disco Zip de 100 MB provocará que el
sistema operativo muestre un cuadro de diálogo de
advertencia en el que se indica que la operación no ha se
ha realizado correctamente.
Con el software IomegaWare instalado
Al
insertar un disco Zip de 100 MB en la unidad Zip de 750 MB,
recibirá un mensaje de advertencia en el que se indica que
no puede escribir en el disco. El cuadro de diálogo de
advertencia tiene una casilla de verificación "No volver a
recordar" que puede activarse; en caso contrario, el mensaje de
advertencia aparecerá cada vez que inserte un disco Zip de
100 MB. Si intenta copiar, mover, cambiar el nombre o eliminar
algún elemento del disco Zip de 100 MB, se mostrará
un mensaje de advertencia que le indica que la operación
no se ha realizado correctamente.
Si trata
de crear un acceso directo, un archivo o una carpeta, cambiar la
información del volumen o los
atributos de un disco Zip de 100 MB, aparecerá un cuadro
de diálogo de error del sistema operativo en el que se
indica que el disco está protegido contra escritura. Esta
protección contra escritura no se puede
eliminar.
Desconexión de la unidad Zip de 750 MB
Al apagar el sistema, puede desconectar la
alimentación de la unidad Zip. La unidad no sufrirá
daños si la alimentación permanece activada. Una
forma sencilla de apagar la unidad Zip es desconectando la fuente
de alimentación.
Si desconecta la alimentación de la unidad, pero
deja la fuente de alimentación enchufada, el consumo de
energía es inferior a 2 vatios (menos de la mitad de la
energía necesaria para una bombilla). La forma más
sencilla de desconectar la alimentación completamente es
conectar la fuente de alimentación en la misma regleta que
el ordenador y, a continuación, utilizar el interruptor de
la regleta para desconectar la alimentación del ordenador
y de la unidad Zip. Antes de desconectar la unidad Zip, extraiga
los discos de la misma.
Estos discos aparecieron en el mercado en el
año 1996, llamados MO(magneto- ópticos)con la
posibilidad de escribir y borrar en ellos tantas veces como sea
necesario, debido a que apareció la necesidad de poder
actualizar el software sin la necesidad de tirar los
discos.
Estos discos están formados por una fina capa de
material magnetisable y reflectante, protegida entre 2 capas de
material de plástico transparente. El material
magnetizable tiene la función de almacenar la
información en pistas concéntricas, a diferencia de
los ópticos que se graban en espiral. Por esto, estos
discos se leen y graban a una velocidad angular constante,
similar a los discos magnéticos. Esto significa que
siempre que se lee la misma cantidad de sectores por segundo, y
de esta manera la cantidad de bits leídos por segundo
siempre es la misma.
Estos discos reúnen las características
principales de dos tipos de almacenamiento, óptico y
magnético.
Cada disquete óptico consta de dos
capas:
La primera esta formada con partículas
magnéticas, que antes de su primera utilización
tienen una magnetización uniforme que representa un cero
lógico en todos los bits de posición.
La segunda capa es de aluminio reflectante, y se utiliza
para reflejar los rayos láser.
Los materiales magnéticos de la primera capa
poseen varias propiedades curiosas: una de ellas es el efecto
Curie-Weisse, que consiste en la perdida de su
organización magnética a determinadas temperaturas.
Otra es la polarización de la luz que cambia
al pasar por un campo magnético estas propiedades
son aprovechables en los discos
ópticos-magnéticos.
La escritura tiene dos fases:
- Consiste en calentar un sector (512 bytes
normalmente) del disco por medio de un láser de alta
densidad que se enfría bajo la influencia de un campo
magnético. A medida que va bajando la temperatura
también lo hace la influencia del campo
magnético, y los datos se van fijando sobre el disco.
Alternando el magnetismo y
los sectores a calentar por el láser escribimos todos
los bytes en nuestro disco. - Para leer los datos se utiliza un rayo láser
de baja intensidad, que detecta la polaridad de las
partículas del disco, traduciéndose los cambios
de esta en pulsos eléctricos.
Para reescribir en una zona ya utilizada hay que
efectuar un borrado y realiza el mismo procedimiento ya
descripto.
La capacidad de estos discos es de 200 y 500
Mbytes.
Método de escritura
La escritura termo magnético involucra el uso de un haz de
láser que modifica la temperatura de Curie de la
película magnética. La temperatura de Curie de un
material magnético es la temperatura a la cual el material
pierde su campo magnético coercitivo. Esto sucede entre
los 150 y 200 ºC para la mayoría de las
películas magnéticas usadas. Cuando esto ocurre, el
material pierde toda memoria de su magnetización anterior
y puede adquirir una nueva magnetización si se lo
enfría en presencia de un campo magnético
externo.
La grabación se realiza invirtiendo un dominio
magnético para indicar un uno y dejándolo igual
para marcar un cero. Para poder hacer esto, se necesita
inicializar todos los dominios en cero. Esto significa que para
grabar datos, es necesaria una pasada de borrado que debe ser
realizada antes de la escritura para inicializar los
dominios.
Lectura
Para leer los datos almacenados en un disco magneto óptico
se debe interpretar el cambio en la reflexión de la luz
reflejada en un haz reflejado. Este fenómeno físico
en el cual se basa la tecnología de los discos magneto
óptico regrabables, es conocido como el efecto Kerr. Este
se manifiesta en un cambio en el estado de
la polarización de la luz mediante la interacción
con un medio magnetizado.
También existe otro método de lectura que
esta basado en el efecto Faraday, que en algunos aspectos es
similar al de Kerr.
Tecnología de cambio de fase:
Esta tecnología, que es la utilizada por los CD
ópticos re-escribibles llamados CD-E (CD-Erasable), hoy
designados CD-RW (CD ReWritable), se basa en la propiedad que
posee una capa de material como el teluro (mezclado con germanio
o antimonio), de cambiar del estado amorfo
(0) al cristalino (1) si se alcanza la "temperatura
transición" (100 ºC ó más); y de volver
de cristalino a amorfo, si se alcanza la "temperatura de fusión" y
se deja enfriar. Para escribir un uno en un punto de una pista
del disco, un láser con baja potencia lo
calienta rápidamente hasta la temperatura de
transición. Si el estado físico del punto era
amorfo, pasa a cristalino; y si ya está en este estado,
quedará igual. Un cero se escribe calentando el punto
hasta la temperatura de fusión,
usando el láser con alta potencia. Al
enfriarse pasa al estado amorfo, y si estaba en ese estado
volverá al mismo.
La lectura de las pistas así grabadas se realiza
con el mismo cabezal, recorriéndoles con el láser
de Potencia diez veces menor. La luz láser reflejada al
ser sensada permite detectar, por diferencias de reflectividad,
los cambios de un estado físico al otro, a lo largo de la
pista. Un punto en estado cristalino refleja el 70% de la luz
incidente, y en estado amorfo el 18%.
Se debe aclarar que esta tecnología es puramente óptica,
sin magnetismo,
requiriéndose una sola pasada para escribir, a diferencia
de la MO, que necesita borrar (escribir todos ceros) y luego
escribir los unos.
Jaz (Iomega) – 1 GB ó 2 GB
Pros: capacidad muy elevada, velocidad,
portabilidad
Contras: inversión inicial, no tan resistente
como un magneto-óptico, cartuchos relativamente
caros
Las cifras de velocidad del Jaz son absolutamente
alucinantes, casi indistinguibles de las de un disco duro
moderno: poco más de 5 MB/s y menos de 15 ms. La
razón de esto es fácil de explicar: cada cartucho
Jaz es internamente, a casi todos los efectos, un disco duro al
que sólo le falta el elemento lector-grabador, que se
encuentra en la unidad.
Por ello, atesora las ventajas de los discos duros: gran
capacidad a bajo precio y velocidad, junto con sus
inconvenientes: información sensible a campos
magnéticos, durabilidad limitada en el tiempo, relativa
fragilidad. De cualquier forma, y sin llegar a la extrema
resistencia de
los discos Zip, podemos calificar este soporte de duro y fiable,
aunque la información nunca estará tan a salvo como
si estuviera guardada en un soporte óptico o
magneto-óptico.
Aplicaciones
Almacenamiento masivo de datos que deben guardarse y
recuperarse con la mayor velocidad posible, lo cual lo hace ideal
para la edición de vídeo digital (casi una hora en
formato MPEG); en general, sirve para lo mismo que los discos
duros, pero con la ventaja de su portabilidad y fácil
almacenaje.
En cuanto a defectos y críticas, aparte de que
los datos no duren "para siempre", sólo tiene un
inconveniente: el precio. La unidad lectora-grabadora de 1 GB
vale una respetable cantidad de dinero.
Las unidades JAZ también son fabricadas por
IOmega, aunque son incompatibles con las ZIP ya que el disco que
utilizan es diferente al de aquellas.
Un disco JAZ almacena 1 GB, con una velocidad de
transferencia similar a la de un disco rígido con modo PIO
0, aunque el costo de la unidad y de los discos hacen que el
costo por megabyte sea superior.
Las cintas o tape-backup presentan una solución
para guardar grandes cantidades de información pero el
costo de la unidad grabadora las deja fuera de competencia
frente a otras unidades.
Orígenes
Los discos ópticos aparecieron a fines de la
década de los 80’, siendo utilizado como un medio de
almacenamiento de información para la
televisión. Su alta capacidad y su fácil
transportabilidad, hicieron que este dispositivo se popularice y
comience a comercializarse en 1988 y a utilizarse en las
computadoras.
La primera generación de discos ópticos se invento
en Philips, y el desarrollo se
realizo con colaboración de Sony.
Los discos ópticos utilizan dos tecnologías para el
almacenamiento de datos: WORM (Write Once Read Many) y
CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory).
Los discos magneto ópticos utilizan la tecnología
WMRA (Write Many Read Always), que permite leer y escribir tantas
veces como sea necesario.
Discos ópticos
Un disco sobre el que se lee y escribe con luz. En esta
categoría se incluye los CD-ROMs, que son grabados en el
momento de su fabricación y no pueden ser borrados. Los
Worms(Write Once Read Many) que son grabados en el entorno del
usuario y tampoco pueden ser borrados. Y los borrables, que son
aquellos que pueden ser reescritos una y otra vez, para esto se
utiliza la tecnología Magneto Óptica(MO) y cambio
de fase. Estos temas se explicarán a continuación
en detalle.
Tipos de discos compactos
SOPORTE | CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO | DURACIÓN MÁXIMA DE | DURACIÓN MÁXIMA DE | NÚMERO DE CDs A LOS QUE |
|
|
|
|
|
Disco compacto (CD) | 650 Mb | 1 h 18 min. | 15 min. | 1 |
DVD una cara / una capa | 4,7 Gb | 9 h 30 min. | 2 h 15 min. | 7 |
DVD una cara / doble capa | 8,5 Gb | 17 h 30 min. | 4 h | 13 |
DVD doble cara / una capa | 9,4 Gb | 19 h | 4 h 30 min. | 14 |
DVD doble cara / doble capa | 17 Gb | 35 h | 8 h | 26 |
¿Qué son los discos
ópticos, qué tipos existen, y cuáles son sus
usos?
Los discos ópticos presentan una capa interna
protegida, donde se guardan los bits mediante distintas
tecnologías, siendo que en todas ellas dichos bits se leen
merced a un rayo láser incidente. Este, al ser reflejado,
permite detectar variaciones microscópicas de propiedades
óptico-reflectivas ocurridas como consecuencia de la
grabación realizada en la escritura. Un sistema
óptico con lentes encamina el haz luminoso, y lo enfoca
como un punto en la capa del disco que almacena los
datos.
Las tecnologías de grabación (escritura) a
desarrollar son:
- por moldeado durante la fabricación, mediante
un molde de níquel (CD-ROM y DVD
ROM), - por la acción de un haz láser (CD-R y
CD-RW, también llamado CD-E), - por la acción de un haz láser en
conjunción con un campo magnético (discos
magneto-ópticos – MO).
Los discos ópticos tienen las siguientes
características, confrontadas con los discos
magnéticos:
- Los discos ópticos, además de ser
medios removibles con capacidad para almacenar masivamente
datos en pequeños espacios -por lo menos diez veces
más que un disco rígido de igual tamaño-
son portables y seguros en la
conservación de los datos (que también permanecen
si se corta la energía
eléctrica). El hecho de ser portables deviene del
hecho de que son removibles de la unidad.
Asimismo, tienen bajo costo por byte almacenado. Los CD-ROM se
copian (producen) masivamente.
La mayor capacidad de los discos ópticos frente a los
magnéticos se debe al carácter
puntual del haz láser incidente, y a la precisión
del enfoque óptico del láser. Ello permite que en
una pista los bits estén más juntos (mayor
densidad lineal), y que las pistas estén más
próximas (más t.p.i).
Los CD son más seguros en la conservación
de los datos, dado que la capa que los almacena es inmune a los
campos magnéticos caseros, y está protegida de la
corrosión ambiental, manoseo, etc., por
constituir un "sándwich" entre dos capas transparentes de
policarbonato. Por otra parte, la cabeza móvil -que porta
la fuente láser y la óptica asociada- por estar
separada a 1 mm. de la superficie del disco, nunca puede tocarla.
Por ello no produce en ella desgaste por rozamiento, ni existe
riesgo de
"aterrizaje", como en el disco rígido con cabezas
flotantes. Tampoco el haz láser que incide sobre la
información puede afectarla, dada su baja
potencia.
Son aplicaciones comunes de los discos ópticos:
las bases de datos en
CD ROM para
bibliotecas de
datos invariables (enciclopedias, distribución de
software, manuales de
software, demos, etc.), y para servidores de
archivos en una red local, así
como el uso de CD-R (grabables por el usuario) para copias de
resguardo seguras, y las bibliotecas de
imágenes.
Puede estimarse entre 10 y 15 años la permanencia
de la información en un CD ROM
común, dado que la superficie de aluminio que contiene la
información se oxida muy lentamente en ese lapso, salvo
que sea sometida a una protección anti-óxido
especial, o sea de oro. En un CD-R este tiempo será mucho
mayor, por presentar oro la fina capa metálica
interior.
En informática se usan los siguientes tipos de
discos ópticos, tratados luego en
detalle:
- Grabado masivamente por el fabricante, para ser
sólo leídos: como lo son el CD ROM (Disco
compacto de sólo lectura) y el DVD ROM
(Digital Versatil Disc de sólo lectura). En
éstos, a partir de un disco "master" grabado con luz
láser, se realizan múltiples copias obtenidas por
inyección de material (sin usar láser). Se
obtienen así discos con una fina capa de aluminio
reflectante -entre dos capas transparentes protectoras-. Dicha
capa guarda en una cara unos y ceros como surcos discontinuos,
que forman una sola pista en espiral. La espiral es
leída con luz láser por la unidad de CD del
usuario. - Grabable una sola vez por el usuario: el CD-R (CD
Recordable) antes llamado CD-WO (Write once) En la escritura,
el haz láser sigue una pista en espiral pre-construida
en una capa de pigrnento. Donde el haz incide, su calor
decolora para siempre el punto de incidencia. En la lectura,
esta capa deja pasar el haz láser hacia la capa
reflectora dorada que está más arriba,
reflejándose de forma distinta según que el haz
haya atravesado un punto decolorado o no, detectándose
así unos y ceros. Ambas capas están protegidas
por dos capas transparentes. Una vez escrito, un CD-R puede
leerse como un CD-ROM. - Borrables-regrabables: en la tecnología de
grabación magneto-óptico (MO), la luz
láser calienta puntos (que serán unos) de una
capa -previamente magnetizada uniformemente- para que pierdan
su magnetismo original (este corresponde a ceros). Al mismo
tiempo, un campo magnético aplicado produce sólo
en dichos puntos una magnetización contraria a la
originaria (para así grabar unos).
Estas diferencias puntuales de magnetización son
detectadas en la lectura por la luz láser (con menos
potencia), dado que provocan distinta polarización de la
luz láser que reflejan. Otro tipo de CD ópticos
re-escribibles son los CD-E (CD-Erasable), hoy designados CD-RW
(CD ReWritable), con escritura "por cambio de fase" (de
cristalina a amorfa o viceversa) de los puntos de la capa del
disco que guarda los datos. Se trata de una tecnología
puramente óptica, sin magnetismo, que requiere una sola
pasada para escribir una porción o la pista en espiral
completa. En la tecnología PD (Phase change/Dual) que
también es por cambio de fase, la unidad escribe pistas
concéntricas. "Dual" indica que la unidad también
puede leer CD con pistas en espiral (CD-ROM, CD-R,
CD-RW).
Debido a la cantidad de información que manejamos
actualmente, los dispositivos de
almacenamiento se han vuelto casi tan importantes como el
mismísimo computador.
Aunque actualmente existen dispositivos para almacenar
que superan las 650 MB de memoria, aún seguimos
quejándonos por la falta de capacidad para transportar
nuestros documentos y para
hacer Backups de nuestra información más
importante. Todo esto sucede debido al aumento de software
utilitario que nos permite, por dar un pequeño ejemplo,
convertir nuestros Cds en archivos de Mp3.
El espacio en nuestro Disco duro ya no es suficiente
para guardar tal cantidad de información; por lo que se
nos es de urgencia conseguir un medo alternativo de
almacenamiento para guardar nuestros Cds en Mp3 o los
programas que descargamos de Internet.
La tecnología óptica
la tecnología óptica de almacenamiento por
láser es bastante más reciente. Su primera
aplicación comercial masiva fue el superexitoso CD de
música, que data de comienzos de la década de
1.980. Los fundamentos técnicos que se utilizan son
relativamente sencillos de entender: un haz láser va
leyendo (o escribiendo) microscópicos agujeros en la
superficie de un disco de material plástico, recubiertos a
su vez por una capa transparente para su protección del
polvo.
Realmente, el método es muy similar al usado en
los antiguos discos de vinilo, excepto porque la
información está guardada en formato digital (unos
y ceros como valles y cumbres en la superficie del CD) en vez de
analógico y por usar un láser como lector. El
sistema no ha experimentado variaciones importantes hasta la
aparición del DVD, que tan sólo ha cambiado la
longitud de onda del láser, reducido el tamaño de
los agujeros y apretado los surcos para que quepa más
información en el mismo espacio.
Disco de vídeo digital, también conocido
en la actualidad como disco versátil digital (DVD), un
dispositivo de almacenamiento masivo de datos cuyo aspecto es
idéntico al de un disco compacto, aunque contiene hasta 25
veces más información y puede transmitirla al
ordenador o computadora unas 20 veces más rápido
que un CD-ROM. Su mayor capacidad de almacenamiento se debe,
entre otras cosas, a que puede utilizar ambas caras del disco y,
en algunos casos, hasta dos capas por cada cara, mientras que el
CD sólo utiliza una cara y una capa. Las unidades lectoras
de DVD permiten leer la mayoría de los CDs, ya que ambos
son discos ópticos; no obstante, los lectores de CD no
permiten leer DVDs.
En un principio se utilizaban para reproducir
películas, de ahí su denominación original
de disco de vídeo digital. Hoy, los DVD-Vídeo son
sólo un tipo de DVD que almacenan hasta 133 minutos de
película por cada cara, con una calidad de
vídeo LaserDisc y que soportan sonido digital
Dolby surround; son la base de las instalaciones de cine en casa
que existen desde 1996. Además de éstos, hay
formatos específicos para la computadora que almacenan
datos y material interactivo en forma de texto, audio o
vídeo, como los DVD-R, unidades en las que se puede grabar
la información una vez y leerla muchas, DVD-RW, en los que
la información se puede grabar y borrar muchas veces, y
los DVD-RAM,
también de lectura y escritura.
En 1999 aparecieron los DVD-Audio, que emplean un
formato de almacenamiento de sonido digital de
segunda generación con el que se pueden recoger zonas del
espectro sonoro que eran inaccesibles al CD-Audio.
Todos los discos DVD tienen la misma forma física
y el mismo tamaño, pero difieren en el formato de
almacenamiento de los datos y, en consecuencia, en su capacidad.
Así, los DVD-Vídeo de una cara y una capa almacenan
4,7 GB, y los DVD-ROM de dos caras y dos capas almacenan hasta 17
GB. Del mismo modo, no todos los DVDs se pueden reproducir en
cualquier unidad lectora; por ejemplo, un DVD-ROM no se puede
leer en un DVD-Vídeo, aunque sí a la
inversa.
Por su parte, los lectores de disco compacto, CD, y las
unidades de DVD, disponen de un láser, ya que la lectura
de la información se hace por procedimientos
ópticos. En algunos casos, estas unidades son de
sólo lectura y en otros, de lectura y
escritura.
¿Qué son los DVD-ROM, leídos con
láser azul?
Los DVD-ROM (Digital Versatil Disk) de "simple capa"
tienen el mismo tamaño que un CD-ROM de 680 MB, y se basan
en la misma tecnología de grabación y lectura que
éstos, pero pueden almacenar 4,7 GB de datos (7 veces
más), video o audio.
Típicamente pueden transferir unos 0,6 NO/seg (como un
CDx4) para entretenimientos, y 1,3 MB/seg para computación (como un CDx1O). Esto se ha
logrado:
- Disminuyendo a la mitad la longitud de los "pits" en
relación a un CD-ROM. - Llevando al doble que un CD-ROM el número de
vueltas por pulgada radial de la espiral. - Usando un haz láser de color azul, de
menor longitud de onda que el rojo, a- fin de poder sensar
"pits" de menor longitud.
El DVD estándar que se comercializará en
el mercado es fruto
del acuerdo entre Phillips – Sony (creadores del "Multimedia CD"-
MMCD), y Toshiba (que con otros grupos desarrolló el Super
Density – SD). Este DVD puede almacenar 2 hs de video de calidad,
con títulos y sonido. Asimismo, los 4,7 GB permiten
guardar 135 minutos de films (duración típica de
una película de cine) en
reemplazo de una cinta de video. Esto es así, dado que con
compresión MPEG2 se requiere, para transferir imagen, sonido y
títulos, cerca de 0,5 MB/seg. Si efectuamos: 135 min x 60
seg/min x 0,5 MB/seg., resulta un valor cercano a 4,7
GB.
Los DVD-ROM de "doble capa" presentan (figura 2.54) una
capa semi-transparente reflectiva con oro (que puede guardar 3,8
GB), la cual se encuentra debajo de la capa reflectora (4,7 GB)
metalizada con plata. Sumando ambas capacidades resultan en total
8,5 GB.
Para leer la capa semi-transparente el haz láser
es enfocado en ella con baja potencia, mientras que la lectura de
la capa reflectiva se realiza enfocando en ésta el haz,
ahora con mayor potencia, para que atraviese la capa
semi-transparente al incidir, y cuando se refleja.
También se están fabricando DVD-ROM de
"simple capa" y "doble cara", para ser leídos en ambas
caras, con lo cual se logra 4,7 GB x 2 = 9,4 GB; y DVD-ROM de
"doble capa" y "doble cara", de 8,5 x 2 = 17 GB. Estos CD
están muy expuestos a las rayaduras, por ser más
finas las capas protectoras transparentes.
¿Qué son los DVD-RAM?
Un DVD-RAM es análogo a un CD-RW re-escribible
antes descripto, pero tiene mayor capacidad, merced al empleo de un
láser de menor longitud de onda que los usados.
Debido a las limitaciones de fabricación masiva
de láseres azules de potencia de corta longitud de onda,
la capacidad de los DVD-RAM es de 2,6 GB frente a los 4,7 GB de
los DVD-ROM.
Potencialmente, los DVD-RAM pueden ser competidores de
las cintas magnéticas para "backups" si el costo por byte
almacenado lo justifica.
CD-ROM
Estos discos se basan en la misma tecnología que se
utiliza en los CDs de audio, y fue la primera que se desarrollo.
Este medio de almacenamiento tiene la desventaja de que no es
posible reescribir en ellos, esto lo hace un medio ideal para
distribuir software. Estos discos pueden producirse en masa, a
muy bajo costo y con una maquinaria totalmente
automatizada.
Los CD-ROMs se elaboran utilizando un láser de
alto poder para formar agujeros en un disco maestro, luego se
hace un molde que se usa para imprimir copias en discos plásticos.
Luego se aplica en la superficie una delgada capa de aluminio,
seguida de otra de plástico transparente para
protección.
Los CD-ROMs se leen mediante un detector que mide la
energía reflejada de la superficie al apuntar a esta un
láser de bajo poder. Los agujeros, que se denominan huecos
(pits), y las áreas sin laserizar entre estos, que se
denominan zonas planas (lands), producen una diferente
reflectividad del haz de láser, lo que hace posible
distinguir entre ambos y recibir dos estados posibles: 0 y 1.
Pero no se indica un 0 o un 1 con un land o un pit, sino que un
pit indica el cambio de estado, o sea de 0 a 1 o de a 1 a 0, y
según la cantidad de lands que haya, el estado se mantiene
estable, o sea mientras no se cambie de estado se mantiene una
zona de lands. De esta manera, se trata de realizar la
mínima cantidad de huecos(pits) posibles en el disco, y
así poder escribir más
rápidamente.
Puede estimarse entre 10 y 15 años la permanencia
de la información en un CD ROM común, dado que la
superficie de aluminio que contiene la información se
oxida muy lentamente en ese lapso, salvo que sea sometida a una
protección anti-óxido especial, o sea de
oro
Los CD-Roms están constituidos por una pista en
espiral que presenta el mismo número de bits por
centímetro en todos sus tramos(densidad lineal
constante),para aprovechar mejor el medio de almacenamiento, y no
desperdiciar espacio como sucede en los discos magnéticos.
Es por esto que en la lectura y grabación de un CD, a
medida que el haz láser se aleja del centro del disco, la
velocidad debe disminuir, ya que en el centro el espiral es de
menos longitud que en los bordes. Alternando las velocidades se
logra que la cantidad de bits leídos por segundo sea
constante en cualquier tramo, sea en el centro o en los bordes.
SI esta velocidad sería constante, se leerían menos
bits por segundo si la zona esta más cerca del centro, y
más si esta más cerca de los bordes. Todo esto
significa que un CD gira a una velocidad angular
variable.
Para poder lograr que los CDs tengan igual densidad en
cualquier tramo de la espiral, en la grabación , el haz
láser emitido por la cabeza( que se mueve en línea
recta radial desde el centro al borde del plato) genera la
espiral a velocidad lineal constante(CLV), esto significa que la
cantidad de bits grabados por segundos será
constante.
Pero para poder lograr esto, y mantener una densidad
lineal constante y la pista en espiral, será necesario que
el CD gire a una velocidad angular variable(explicado
anteriormente). Por lo tanto, por girar un CD a una velocidad
angular variable, y ser escrito a velocidad linear constante, se
escriben y leen la misma cantidad de bits por segundo y por
centímetro, cualquiera sea la posición del mismo.
Mientras que cada vuelta de la espiral contendrá
más o menos bits según si este más cerca del
centro o del borde.
Uno de los problemas del CD-ROM es que la
impresión de discos de aluminio con cubierta
plástica no es muy precisa, por lo cual la
información digital contiene, por lo general, muchos
errores. Existen dos formas para corregir estos
errores:
- La cabeza lectora de la unidad contiene un espejo de
precisión manejado por un mecanismo que se utiliza para
encontrar errores en la superficie del disco. - Los datos se graban utilizando un algoritmo
denominado ‘código de corrección de errores de
Reed Solomon’. Este es similar al algoritmo de
Hamming, pero al utilizar mas bits de paridad, puede corregir
mayor cantidad de errores.
Un tipo de CD-ROM de 60 min de duración
(también son comunes los de 74 min) presenta la espiral
constituida por 270000 marcos conteniendo cada uno 2048 bytes (2
K) para datos. En total se pueden almacenar: 527 Mb. La espiral
presenta unas 16000 vueltas por pulgada radial(t.p.i). Se debe
tener en cuenta que en el espesor de un cabello entran 50
vueltas.
Antes de grabar el disco "maestro",un programa fracciona
cada archivo a grabar en marcos de 2048 bytes de datos, y les
agrega, conforme a los campos de un marco.:
- unos y ceros indicadores
de comienzo de marco , que sirven para sincronismo con la
lectora de CD. - una secuencia de bits que irá en la cabecera
(header) de cada marco para poder localizarlo.
Para poder localizar un marco dentro del CD , este se
identifica por una dirección formada por 3 variables.
Teniendo en cuenta el CD de 60 minutos (antes explicado), las
primeras dos variables de
la dirección son los minutos y los segundos
horarios(mm:ss), los cuales obviamente varían desde 0
hasta el 59. El comienzo del espiral, o sea el centro del CD,
tiene la dirección 00:00, este va progresando según
va creciendo el espiral, hasta llegar a la dirección
59:59. Pero estas direcciones no son suficientes para localizar
cada marco, de ahí viene la utilidad de la tercer
variable. Esta variable, indica el numero de marco, teniendo en
cuenta los minutos y segundos, y sus valores pueden
ser desde el 0 hasta el 74. O sea, que por cada segundo , hay 75
marcos. De esta manera hay 60 valores
posibles para los minutos y los segundos, y 75 para cada marco,
hay 270 000 direcciones posibles, por lo cual existe una
dirección para cada marco.
Teniendo en cuenta esto, podemos deducir, que por
ejemplo el marco 155, tendrá la dirección 0:2 4.
Esto se deduce ya que sí por c/seg existen 75 marcos, si
la dirección es 2 seg, esta pertenece al marco 150,
entonces para direccionar el marco 155, el marco es el numero
4.
Existen unidades lectoras de CD-ROM de tipo 2x, 4x,
6x,… velocidad simple de una unidad de CD de audio
estándar respectivamente.
Si bien los CD-ROM son los CD más usados para
almacenar programas y datos, las unidades lectoras de CD actuales
también permiten leer información digital de otros
tipos de CD basados en la misma tecnología, con vistas a
aplicaciones en multimedia, como
ser:
CD-DA (Digital Audio): es el conocido CD que escuchamos
en un reproductor de CD para audio. Podemos escuchar la
música que contiene mientras trabajamos con una PC, o bien
mezclarla en usos multimedia.
CD-I son las iniciales de disco compacto interactivo. De
tecnología semejante al CD-ROM, puede combinar datos,
audio y video, conforme a un estándar multimedia propuesto
por Phillips y Sony en 1986. Este también define
métodos para codificar y decodificar datos comprimidos, y
para visualizarlos. Almacena 72 minutos de audio digital
estéreo ó 19 horas de conversación de
calidad en mono, ó 6000 a 1500 imágenes de video –
según la calidad deseada- que pueden buscarse
interactivamente y mezclarse. Requiere una plaqueta inteligente
especial en el computador. Al usuario le es factible interactuar
mientras el CD es reproducido -en una unidad lectora compatible-
mediante el mouse, o un
dispositivo para disparar sobre un punto infrarrojo emitido
("thumbstick").
CD-ROM XA (de extended Architecture): es un
estándar para sonido e imagen propuesto por Phillips, Sony
y Microsoft,
extensión de las estructuras de
un CD-ROM, que especifica la grabación comprimida de
sonido en un CD-ROM por el sistema ADPCM, también empleado
en CD-I. Esto hace que un CD-ROM XA sea un puente entre CD-ROM y
CD-I.
Photo CD: el estándar elaborado en 1990 por
Phillips y Eastman Kodak especifica el procedimiento para
convertir fotografías de 35 mm en señales digitales
para ser grabadas en un CD-R en una o varias sesiones. La
grabación se realiza durante el revelado de la
película. Así se guardan cientos de fotos color en un
CD-R. Los Photo CD y Video CD son CD-ROM XA "Bridge Format", que
pueden leerse en lectoras CD-I como en lectoras propias de
computadoras.
DVI Es un tipo de CD ROM que integra video, televisión, gráficos con animación, audio
multicanal y textos. Necesita plaquetas adicionales. Merced a una
técnica de compresión de datos, éstos ocupan
120 veces menos lugar, permitiendo ver una hora de video de 30
imágenes por segundo. A esta velocidad, dado que una
imagen de TV ocupa 600 KB, para ver un segundo se requieren 600
KB x 30 = 18 MB. De no existir compresión, los 600 MB de
un CD ROM sólo permiten unos 600/18 30 seg. de
visión. Los reproductores de CD actuales pueden leer
CD-ROM, CD-R (de varias sesiones), CD-ROM XA, Photo CD, Video-CD,
CD-I, CD-plus, y CD-DA.
¿Cómo se fabrican los CD-ROM, y se graban
los sectores de la espiral?
En un CD-ROM la espiral que codifica la
información grabada es moldeada (en máquinas
que fabrican en serie miles de CD iguales) en un molde de
níquel, en el cual a temperatura se inyecta
plástico.
A dicha espiral así moldeada se le deposita una
fina capa de aluminio, y es protegida por una capa transparente
superior. Más en detalle, con el disco visto desde abajo,
la superficie grabada presenta una sucesión de hoyos
("pits") separados por espacios planos ("lands"), que forman una
pista en espiral.
De este modo, un CD-ROM es grabado por el fabricante -en
serie con otros iguales- pudiendo posteriormente ser sólo
leído por el usuario en su unidad lectora de CD-ROM. En
ésta un haz láser puntual sigue la pista en espiral
metalizada que contiene la información, y al ser reflejado
por dicha pista permite detectar la longitud de los "pits" y
"lands" que codifican la información
almacenada.
Por presentar un CD-ROM más bytes para código
detector de errores que un disco CD-DA, no es factible leerlo en
una reproductora para CD de audio.
La información digital (bits) en un CD-ROM -al
igual que en un CD DA- se debe grabar en bloques (también
llamados sectores) contiguos de una espiral.
Un tipo de CD-ROM de 60 min de duración
(también son comunes los de 74 min) presenta la espiral
constituida por 27000 sectores conteniendo cada uno 2048 bytes (2
K) para datos. En total se pueden almacenar:
2048 bytes x 270.000 = 552.960.000 bytes =
552.960.000/1.048.576 MB = 527 MB.
Antes de grabar el disco "master", punto de partida para
fabricar miles de CD ROM, un programa fracciona cada archivo a
grabar en sectores de 2048 bytes de datos, y les agrega, conforme
a los campos de un sector:
- unos y ceros indicadores
de comienzo de bloque, que sirven para sincronismo con la
lectora de CD. - una secuencia de bits que irá en la cabecera
(header) de cada bloque para poder localizarlo. - los códigos ECC de Reed y Salomon para
detectar/corregir errores que van al final de cada
bloque.
Cada uno de los 270.000 bloques así conformados
se va grabando en un disco "master" de vidrio, recubierto en una
de sus caras por una película que atacará un haz
láser, para formar en ella una espiral constituida por
hoyos ("pits"). Para ello, se inserta el disco "master" de vidrio
en un dispositivo de grabación, que presenta un cabezal
que porta un haz láser de potencia, el cual se mueve en
línea recta desde el centro al borde del disco. Este
movimiento combinado con el de giro del disco, da como resultado
que sobre la superficie del disco pueda formarse una espiral que
crece desde el centro. Cada vez que el haz es activado, el calor
que genera la punta microscópica del mismo (menor que una
milésima de mm.) ataca la película que recubre el
vidrio del "master" -en la cual está enfocado- generando
en ella un hoyo que conformará la espiral.
Más en detalle, una computadora envía al
cabezal, uno por uno, los bits a grabar, y en correspondencia se
enciende o apaga el haz láser. Si el haz se activa, quema
un punto microscópico en la pista en espiral que se va
generando (de ancho algo menor que el punto), creando en ella un
hoyo. De esta forma dicha pista se va conformando por hoyos
("pits"), separados por espacios no atacados por el haz, los
"lands".
En un tipo de grabación corriente, un "land"
representa un uno, y el "pit" que le sigue representa uno o
más ceros, según sea la longitud de dicho "pit" (y
el tiempo involucrado).
La espiral presenta unas 16.000 vueltas por pulgada
radial (t.p.i). En el espesor de un cabello entran 50 vueltas. En
total tiene 22.190 vueltas.
Cada archivo queda grabado en sectores sucesivos (que
forman lo que suele denominarse un "track", aunque la pista en
espiral es una sola). A continuación de un archivo sigue
otro en la espiral, como en una cinta
magnética.
Luego de grabar el disco "maestro" se fabrican
réplicas metálicas (resistentes a la
manipulación) de su superficie, por duplicación
electrolítica, resultando otros discos de metal,
"negativos" y "positivos" del "maestro" original. Este
servirá de molde para fabricar en serie los CD de
plástico. Para fabricar cada CD, por inyección de
plástico (policarbonato que se derrite en el molde de
níquel citado), se moldean la espiral -réplica de
la existente en el "master"- junto con la capa inferior que le
sirve de protección, constituyendo una sola pieza
transparente. Por ser el molde un "positivo" del master, la
espiral moldeada será un "negativo", o sea los "pits" como
"mesetas montañosas" en su superficie superior. Esta
superficie "montañosa" en espiral, debe ser metalizada
(figura 2.35 b) con una fina capa reflectante de aluminio (u
oro); y en otro paso deberá ser cubierta por una capa
protectora de resina acrílica, sobre la cual se
imprimirá la etiqueta, que conforma el "el techo" plano
del CD. Visto el CD de–,de abajo presenta una superficie plana,
sobre la cual está la espiral "montañosa"
recubierto por la capa de metal, y sobre ésta la capa
protectora transparente donde va la etiqueta.
Es una ampliación de la 2.35 b, con un corte en
"mesetas". Sirve para mostrar que en una lectura, el haz
láser -que llega al CD por su cara inferior y atraviesa su
capa transparente protectora inferior- si pasa por una "meseta"
es reflejado por la capa de aluminio que la recubre, siendo
así la meseta sensada desde abajo por el haz como un hoyo
("pit"). Los hoyos vistos desde la cara inferior del
CD.
La pista en espiral de un CD presenta el mismo
número de bits por centímetro en todos sus tramos
(densidad lineal constante), para aprovechar mejor el medio de
almacenamiento. Un disquete gira a velocidad angular constante
(CAV: constant angular velocity), como ser, cada vuelta siempre
en 1/5 seg. Si tiene 18 sectores por pista, en cada vuelta
leerá 18 sectores en 1/5 seg, cualquiera sea la pista. De
esta forma, con CAV, se logra fácil que la cantidad de
bits que se leen por segundo (velocidad de transferencia interna)
sea la misma, sin importar qué pista sea.
Análogamente en un CD-ROM, por tener su pista en
espiral igual densidad en cualquier tramo, a medida que ella es
leída desde el centro al borde, -y por ende también
cuando es grabada- la velocidad de giro debe disminuir
continuamente, para que la cantidad de bits leídos por
segundo sea constante en cualquier tramo. Dado que la espiral
tiene igual cantidad de bits por cm en cualquier tramo, una
vuelta interna guardará menos bits que otra más
externa, por tener menor longitud. Si la espiral se leyera a
velocidad de giro constante, durante una revolución
del disco, una vuelta más interna de la espiral
proporcionaría menos bits que otra más externa. De
ser así, la lectura de una vuelta más interna de la
espiral al ser leída proveería menos bits por
segundo que otra más externa.
Para tener igual densidad en cualquier tramo de la
espiral, en la grabación del "master", el punto luminoso
del haz láser emitido por la cabeza (que se mueve en
línea recta radial desde el centro al borde del plato,
incidiendo siempre perpendicular al disco) genera la espiral a
velocidad lineal constante (constant linear velocity-CLV, en
cm/seg), para que sea constante la cantidad de bits grabados (y
por ende leídos y transferidos) por segundo. Para que esto
ocurra, el disco en el centro gira a una cierta velocidad angular
(vueltas por segundo), que debe disminuir permanentemente a
medida que la cabeza se aleja rectilíneamente hacia el
borde del disco.
Resulta así, que la velocidad de rotación
variable de un CD no se debe a su pista en espiral. Del mismo
modo (figura 2.3), en un disquete, un sector más interno
ocupa menos longitud de pista (mayor densidad de bits por cm) que
otro más externo (menor densidad).
Sintetizando: por girar un CD a velocidad angular
variable, y ser escrito a velocidad linear constante, se escriben
(y leen) la misma cantidad de bits por segundo y por
centímetro, cualquiera sea el sector del mismo Los
sectores grabados, por contener igual cantidad de bytes,
presentarán igual longitud en centímetros, dado que
la cantidad de bits por centímetro es igual en cualquier
porción de la espiral. El número de sectores
escritos en cada vuelta de la espiral es un número
variable, y en general no entero.
¿Cómo se lee un CD en una unidad lectora
de CD-ROM, sea simple, 2x, 4x,… 12x …?
El hardware de una unidad
lectora de CD (CD drive o CD player) comprende,
básicamente:
- Mecanismos y motor de bandeja para insertar y retirar
el CD. - Electrónica de este periférico (IDE o
SCSI), basada en un microcontrolador, con programas en EPROM
para gobernar la mecánica y la electrónica de la
unidad, y para detectar y corregir errores de
lectura. - Motor de giro del disco.
- Motor para movimiento (radial), hacía delante
o atrás, de la base que soporta el cabezal de
lectura. - Diodo láser y óptica
auxiliar. - Optica móvil de enfoque (con
motor). - Subsistema de óptica móvil para
seguimiento de la pista. - Diodos foto-sensores de las
señales ópticas reflejadas en el CD, y
óptica auxiliar.
En un tipo de mecanismo corriente, al apretar un
botón la bandeja de inserción ("caddy") sale hacia
fuera, y el CD es puesto en ella. Al pulsar nuevamente dicho
botón, la bandeja vuelve hacia adentro.
En un determinado momento de su trayecto empuja
también hacia adentro a dos "mandíbulas" que se
cierran paulatinamente (como una dentadura), hasta que el agujero
central del disco queda prisionero (a través del hueco la
bandeja) entre dos piezas circulares giratorias imantadas,
vinculadas a esas mandíbulas. Así el disco queda
centrado, y levantado respecto de la bandeja, a fin de no rozarla
al girar.
Más en detalle, al final del recorrido de la
bandeja -cuando se cierran por completo las mandíbulas- la
pieza circular ligada a la mandíbula superior atrae
magnéticamente al cuerpo de la pieza circular de la
mandíbula inferior, vinculada al eje de un motor de giro,
para asegurar que el borde interno del disco quede aprisionado
entre dichas piezas, a fin de que pueda girar correctamente y
esté centrado, como se planteó.
La mandíbula inferior presenta una base que
contiene el motor de giro, el cabezal con el láser, y un
sistema con dos guías para desplazar hacia atrás o
adelante (mediante otro motor) el cabezal respecto a esta base,
en dirección radial al disco. Además existe un bus
flexible, para conectarla a la electrónica IDE.
Para que en todos los puntos grabados en espiral en el
CD pueda incidir el haz láser generado por el cabezal, a
medida que éste avanza radialmente hacia el borde del CD,
se disminuye la velocidad de giro del disco; e inversamente, si
el cabezal avanza hacia el centro, el CD debe girar más
rápido. O sea, que al pasar el haz de un punto al
siguiente de la espiral grabada, la velocidad de giro del disco
ya varió.
El cabezal está a 1 mm. de la superficie del CD,
generando un haz láser infrarrojo no visible, de baja
potencia (pero peligroso para la vista), con un sistema de
autoenfoque automático permanente en la capa de aluminio
del CD, para incidir sobre "pits" y "lands" de la espiral grabada
en esta capa.
Si en su movimiento rectilíneo radial a velocidad
constante, el punto luminoso del haz incide en un "land" de la
espiral grabada (cuya velocidad de rotación varía
constantemente), el haz láser es reflejado por el
aluminio, con mayor intensidad que si incide en un
"pit".
Un diodo fotosensor detecta estas diferencias de
intensidad de luz láser reflejada, a fin de recuperar
-bajo la forma de impulsos eléctricos- los ceros y unos
almacenados. Dichos pulsos según su duración
representan distinto número de ceros, mientras que tanto
el comienzo como el final de un pulso representa un
uno.
A un nivel de mayor detalle, en el cabezal existe un
sistema de lentes móviles no dibujado -gobernado por la
electrónica de la unidad lectora de CD, basada en un
microprocesador-
que tiene como función enfocar el haz láser en cada
punto de la espiral grabada, formada en la capa metálica
del CD. Esto es necesario, dado que el CD no es perfectamente
plano, por presentar deformaciones (± 0,6 mm) por el
proceso de
fabricación. También dicha electrónica
comanda otro subsistema para desplazar levemente el haz sobre la
superficie grabada del CD, de modo que en la lectura el haz siga
correctamente sobre la pista en espiral grabada.
Los CD que almacenan 650 MB y 1,3 GB se graban
típicamente según al método PPM (pulse
position modulation) por el cual se representa un uno
haciéndole corresponder un "land" de la espiral, al cual
sigue un número de ceros representados por la longitud del
"pit" que sigue a dicho "land". Los bytes a grabar están
recodificados según el código EFM, a
tratar.
En la lectura de un CD el diodo láser del cabezal
genera un haz de luz láser infrarrojo perpendicular a la
superficie del disco. En su camino hacia el disco,
atravesará un prisma triangular sin desviarse, y luego
pasará por otra lente (o por una bobina en la cual circula
corriente eléctrica) para que el haz sea enfocado como un
punto en la capa reflectante de aluminio donde están los
pits y lands de la espiral. Al incidir el haz en la primer capa
transparente protectora del CD, tiene un diámetro de 1
mm.
Atravesando esta capa los rayos se difractan
(desvían), llegando luego a tener el haz un
diámetro de unas 0,8 milésimas de mm. Cuando incide
sobre la pista en espiral (cuyo ancho es de 0,5
milésimas).
En PPM un "land" es menor que 0,8 milésimas, por
lo que el haz mmca puede incidir totalmente en un "land": parte
de los rayos incidirán en el "land", y parte en el "pit"
vecino. Dado que un "pit" está a una profundidad de un
cuarto de longitud de onda de un "land", la porción de
rayos que inciden en el "pit", antes de hacerlo recorren un
cuarto de onda más que los que inciden en el "land". El
haz luego de incidir en el aluminio, se reflejará. Los
rayos que incidieron en el "pit" después de reflejarse
harán nuevamente un cuarto de onda más de camino
que aquellos que incidieron en el "land".
En definitiva, los rayos incidentes en el "pit"
recorrerán media onda (un cuarto más un cuarto)
más que los incidentes en el "land". El efecto resultante,
es que el haz que incide parte en un "land" y parte en un "pit",
al ser reflejado, llega al diodo fotosensor con muy poca
intensidad luminosa (luego de pasar por el objetivo y ser
reflejado por la cara de un cristal que por su inclinación
oficia de espejo), por anularse entre sí los rayos
desfasados en media onda provenientes del "land" y del
"pit".
En cambio, cuando el haz incide en un "pit" en cada
punto del mismo todos los rayos reflejados recorrerán la
misma distancia, reforzándose mutuamente (todos en fase)
provocando una fuerte intensidad luminosa al llegar al
fotodiodo.
El método de registro PWL (Pulse Width
Modulation) permite una mayor densidad de almacenamiento. Los
"lands" dejan de servir para codificar un solo uno, pudiendo
codificar uno o más ceros como los "pits". La
transición de "pit" a "land" o la inversa codifica un uno;
y la distancia entre dos transiciones (dos unos) representa un
cierto número de ceros, según sea su longitud (y el
tiempo transcurrido).
Existen unidades lectoras CD-ROM de tipo 2x, 4x, 6x y
8x,…. de doble, cuádruple, séxtuple,
óctuple, … velocidad que la velocidad simple de una
unidad CD de audio estándar, respectivamente. Las mismas
tienen, en consecuencia, tiempos de acceso y transferencia
respectivamente más rápidos que la velocidad CD
estándar.
Por ejemplo, las del tipo 6x tienen un tiempo de acceso
de unos 120 mseg (para 1/3 de carrera del cabezal entre extremos,
que se duplica si la carrera es entre extremos), y velocidad de
transferencia de 900 Kbytes/seg, casi 1 MByte/seg (contra 600
Kbytes/seg de las 4x, en correspondencia con el 50% de diferencia
de velocidad). Las unidades 6x presentan un buffer de datos de
256 Kbytes.
En la performance de una lectora intervienen la eficiencia del
controlador y e1 tamaño del buffer.
¿Cómo son y se escriben los CD para
grabación por un usuario designados CD-R?
Un CD-R (CD Recordable, o sea grabable) puede grabarse
por cualquier usuario que tenga conectado en su computadora el
periférico "unidad grabadora de CD" (u optar por pagar
este servicio).
En ésta, un haz láser graba en una espiral
parcialmente pregrabada de fábrica –construida en
una capa de material orgánico- un equivalente de "pits" y
"lands", requeridos para almacenar los datos. Dicha espiral ya
viene formateada por hardware con las direcciones de los
sectores, y sirve de guía para el láser. El CD-R
sobre dicha capa orgánica con la espiral, que es
translúcida, presenta otra capa de oro para reflejar el
haz láser en cada lectura. Estas dos capas están
protegidas por otras de policarbonato. La capa orgánica
translúcida es de resina o pigmento verde (generalmente
cyanina). Durante el proceso de grabación de los datos, el
equivalente de un "pit" se establece al decolorarse -merced al
calor puntual generado por el haz láser- puntos de la capa
orgánica de pigmento (típicamente verde). 0 sea que
un CD-R simula ópticamente los "pits" y "lands"
físicos de un CD-ROM.
Después de ser grabado, un CD-R se convierte de
hecho en un CD-ROM, que puede leerse en cualquier unidad lectora
de estos discos -de la forma antes descripta- sin posibilidad de
ser regrabado.
Para la lectura de cada punto de la espiral, el haz
láser incidente atraviesa la capa de policarbonato
transparente y la capa de pigmento, hasta llegar a la capa
superior metalizada cm oro, donde se refleja (en ella está
enfocado). El haz reflejado -correspondiente al punto
leído- es sensado por un fotodiodo, pasando ahora primero
por la capa de pigmento y luego por la transparente. Según
que el punto de la capa de pigmento por donde pasó el haz
incidente (y retomó reflejado) esté decolorado
("pit") o no ("land"), el haz reflejado tendrá distinta
intensidad, lo cual será detectado por el fotodiodo.
Puntos sucesivos de igual intensidad luminosa constituirán
un "pit" o un "land", según el valor de la intensidad
detectada.
No es necesario grabar toda la espiral de un CD-R de una
sola vez (sesión). Es factible hacerlo en tantas
"sesiones" como archivos se quiera incorporar a lo largo del
tiempo, hasta completar la capacidad del CD-R (como ser, 650
MB).
Una vez grabada una porción de la espiral, no
puede borrarse y ser regrabada. Por tal motivo, los CD-R
también se denominan CD-WO (Write Once, o sea de una
escritura). Esta imposibilidad de regrabación ha motivado
su uso en el ámbito contable y financiero, pues garantiza
datos no borrables para auditorias.
Por lo general, los CD-R se reconocen a primera vista, por el
color dorado de su etiqueta.
Los primeros 4 mm de ancho radial de una espiral de un
CD-R o de un CD-ROM constituyen el "lead in", que antecede a la
zona de datos. Esta es de unos 29 mm de ancho, y le sigue el
"lead out" de 1 mm.
En un CD-R, el "lead-in" es precedido por dos
áreas necesarias para alinear el haz láser a fin de
poder grabar lo que sigue. Cada sesión de grabado de la
espiral debe comenzar con la escritura de un "lead in", y
terminar con la de un "lead out". A su vez, cada "lead in" debe
contener la tabla de contenidos ("Tabla of contents" TOC),
índice de los datos grabados en la sesión
correspondiente.
Debe mencionarse que un CD-R grabado en "multisesiones"
debe ser leído por un lector de CD-ROM apropiado (como son
los actuales). De no serlo, sólo leerá la primer
sesión.
Existen grabadoras/lectoras de CD-R de varias
velocidades (x1, x2, x4 … ). A mayor velocidad debe usarse un
láser más potente para producir más calor,
de forma de poder atacar adecuadamente los puntos requeridos en
la espiral. Existen discos vírgenes CD-R para distintas
velocidades, cuyo sustrato disipa distinta cantidad de calor en
correspondencia con su velocidad de grabación.
Los discos WORM ("Write Once Read Many") fueron los
precursores de los CD-R. La tecnología WORM no está
normalizada: ciertos discos sólo pueden insertarse en
unidades de un determinado fabricante. Estos discos son de 5
1/4", y vienen en "cartuchos" semejantes a los de plástico
que protegen los disquetes magnéticos de 3 1/2", para ser
insertados en las unidades correspondientes. Además
existen discos con datos grabados en espiral, y otros con pistas
concéntricas. Según la norma seguida por los
fabricantes, un cartucho de 5 1/4" puede tener ya sea 640 MB
ó 1,2 GB. Discos de 12" usados en redes pueden guardar
más de 6 GB.
Por su capa orgánica los CD-R no deben ser
expuestos a excesivo calor (por ejemplo dentro de un
automóvil o sol directo) o humedad, pues pueden reducir su
vida útil, o ser inutilizables por filtraciones de
cyanina. También se debe cuidar de no escribir con
bolígrafo su etiqueta, dado que la presión
ejercida puede dañarlos. Una unidad CD-R puede leer un
CD-ROM, y viceversa.
¿Cómo se direcciona y localiza un sector
de la espiral en un CD-ROM o en un CD-R ?
Tanto en el CD-ROM grabado en serie por inyección
de material, como en el CD-R grabado en una unidad de
grabación, la lectura de los archivos contenidos es casi
directa (random), sin tener que empezar a buscar desde el
comienzo de la espiral, merced a que los sectores grabados en
ésta son localizables por su dirección.
Cada sector de un CD-ROM o de un CD-R se identifica por
una dirección formada por tres números. Volviendo
al CD antes ejemplificado de 60 minutos y 270.000 sectores, los
dos números primeros de una dirección son los
minutos y segundos horarios (mm:ss); cada uno puede variar entre
00 y 59 (para indicar 60 números distintos). A partir del
comienzo de la espiral minutos y segundos van progresando en
forma absoluta desde 00:00 hasta 59:59 como indicadores de
direcciones de los sucesivos sectores de la misma, y sirven de
primer referencia para localizarlos.
Pero para individualizar cada sector hace falta un
tercer número, dado que, por ejemplo, si en un CD x1 lee
75 sectores por segundo, suponiendo que un sector se lea luego de
transcurridos 23 min. 40 seg. del comienzo (00:00) de la espiral,
los 74 sectores siguientes en su dirección
contendrán los números 23:40, puesto que la menor
medida de tiempo en este sistema es el segundo. A fin de
individualizar cada uno de los 75 sectores con dirección
23:40 se agrega otro número designado número de
sector, que va de 0 a 74. Entonces, ese primer sector que
está justo en 23:40 tendrá por dirección
23:40 0; el siguiente 23:40 1; y así hasta el 23:40 74,
luego del cual seguirá el de dirección 23:41 0,
etc. En esencia, es como dividir el segundo en 75 fracciones,
puesto que en un CD x1 cada sector se lee en 1/75 de
segundo.
Minutos y segundos pueden combinarse para formar 60 x 60
= 3.600 combinaciones de números distintos. Cada una de
ellas puede asociarse a un número de sector, que va entre
0 y 74 (o sea se pueden indicar 75 números distintos). Por
lo tanto, en total pueden formarse 3.600 x 75 = 270.000
combinaciones (direcciones) distintas, una para cada
sector.
Conforme a lo anterior, las direcciones irán
progresando como sigue:
00:00 0 00:00 1 00:00 2 … 00:00 73 00:00 74; y para el
siguiente segundo:
00:01 0 00:01 1 00:01 2 … 00:01 73 00:01 74; y para el
siguiente segundo:
00:02 0 00:00 1 00:02 2 … 00:02 73 00:02 74; y para el
siguiente segundo:
00:59 0 00:59 1 00:59 2 … 00:59 73 00:59 74; y para el
siguiente segundo:
01:00 0 01:00 1 00:00 2 … 01:00 73 01:00 74; y para el
siguiente segundo:
01:01 0 01:01 1 00:01 2 … 01:01 73 01:01 74; y para el
siguiente segundo:
01:02 0 01:02 1 00:02 2 … 01:02 73 01:02 74; y para el
siguiente segundo:
Los últimos 75 sectores, del total de 270.000 de
la espiral de 60 min. de duración deben tener por
dirección:
59:59 0 59:59 1 59:59 2 … 59:59 73 59:59 74
De esta forma, el sector 155 contado desde el comienzo
de la espiral, tendrá por dirección 0:2 4
Suponiendo que se conoce la dirección del sector al que se
ordena acceder (lo cual implica haber consultado un archivo de
subdirectorio, según se verá), el microprocesador
de la unidad lectora dará la orden de traslado
rápido del cabezal (según la recta en que se
desplaza) a la porción de la espiral donde se encuentra
dicho sector, en función de los minutos y segundos de su
dirección. Luego, el haz láser del cabezal
(enfocado en la capa metálica) traspasará la capa
transparente protectora, y leerá direcciones de sectores
de dicha porción, para que se puedan hacer ajustes finos
del posicionamiento del cabezal (y de la velocidad de
rotación), hasta encontrar el sector al que se quiere
acceder.
El tiempo medio de acceso a un sector de la espiral
depende que el CD sea x1, x2, x4, etc. Así
tenemos:
CD x 1 (velocidad simple), lee 75 sectores/seg, (como
los CD-DA) y transfieren 150 KB/seg.
CD x 2 (velocidad doble): tiempo de acceso 400 mseg; lee
150 sectores / seg y transfiere 300 KB / seg.
CD x 4 (cuádruple velocidad): tiempo de acceso
240 mseg; lee 300 sectores/seg y transfiere 600
KB/seg.
CD x 6 (séxtuple velocidad): tiempo de acceso 170
mseg, y transfiere 900 KB/seg.
CD x 8 (óctuple velocidad'): tiempo de acceso 160
mseg, que transfiere 1,2 MB/seg.
Como en los discos rígidos, las mayores
velocidades de giro de los CD x2, x4, etc. implican mayores
velocidades de transferencia, dado que el haz láser lee
más bit/seg., lo cual se traduce en que pasarán
más rápido a la electrónica de la lectora de
CD, y por ende a memoria principal. En multimedia muchas
aplicaciones pueden tener serios problemas de continuidad de
sonido e imagen si usan CD x1 ó x2.
La performance de un reproductor de CD-ROM
también depende del tamaño del buffer de su
interfaz (típicamente de 256 KB), y de la calidad de su
electrónica.
¿Qué es la codificación EFM usada
en los CD-ROM?
El número de ceros entre dos unos, por
limitaciones técnicas,
no puede ser mayor que once, ni menor que tres. Nos encontramos
con una convención y problemática semejantes a las
existentes con la codificación RLL de los discos
rígidos. Para los CD (de audio o de datos) se usa la
codificación EFM ("Eight to Fourteen Modulation"). En
ésta, grupos de 8 bits a grabar se convierten a 14 bits,
según la tabla de la izquierda.
De esta forma, 16 ceros seguidos se codifican mediante
28 bits en EFM, entre los cuales existirán 6 unos. Para
poder separar dos bytes consecutivos, de forma que codificados en
EFM no puedan existir menos de dos ceros entre dos unos, se
agregan 3 "merge bits", pasándose así de 14 a 17
bits por cada grupo de
8.
En esencia, la codificación EFM es un caso
particular de la llamada "modulación" PCM (Pulse Code Modulation)
usada para codificar información digital.
¿Cómo son en detalle los sectores de un CD
y el código CIRC?
El hecho de que un CD de audio digital (CD-DA o CD
player) pueda ser escuchado en la lectora de CDROM de una PC
implica que la información está estructurado de
manera semejante en ambos. En lo que sigue, se describirá
la trama interna de un CD-DA, para luego mostrar su diferencia
con el CD-ROM.
Los formatos de los sectores de los distintos tipos de
CD tienen un origen común en el CD-DA. En éste un
sector comprende 98 sub-bloques ("frames") iguales codificados en
EFM.
Cada "frame" comienza con 27 bits para sincronismo, y
luego siguen 17 bits en EFM (1 byte real, con bits PQRSTUVW) para
control. Después siguen 476 bits en EFM (28 bytes reales)
compuestos por 24 bytes de datos mezclados con 4 bytes
adicionales para el código detector-corrector de errores
designado CIRC (Cross Interleaved Reed-SalomoW Code). Luego
siguen otros 68 bits EFM (4 bytes) de CIRC.
Los bytes de CIRC sirven para asegurar que sólo
puede haber un bit errado no corregido por cada 108
bits = 100 millones de bits (1/108 = 10-8)
en un CD-DA, lo cual no es perceptible escuchando música,
pues cada segundo se leen 75 sectores. Si un sector está
malo el oído no lo
nota, dado que el reproductor de CD esta programado para repetir
en este caso el sector anterior.
En total, un "frame" (cuadro/trama) consta de: 27 + 17 +
476 + 68 = 588 bits (en codificación EFM). De acuerdo con
lo anterior, un sector -por contener 98 "frames" con 24 bytes
reales para datos cada uno- puede almacenar en total: 24 x 98 =
2352 bytes de datos.
Dado que la capacidad máxima de un CD-DA puede
ser 680 MB, ello implica que consta de: 680 x 1.048.576
bytes/2352 bytes = 300.000 sectores (1 MB = 1.048.576
bytes).
Conforme a lo descripto, la espiral de un CD esta
compuesta por una sucesión continua de "frames", siendo
que cada 98 "frames" consecutivos forman un sector (bloque). No
existe separación alguna entre un sector y el siguiente.
Se utiliza la zona de datos del primer "frame" de cada sector
para guardar información que identifica dicho sector.
(mm:ss y número de sector).
Otra forma de representar un sector sin detallar
"frames" concentra en un solo campo los 2352 bytes de datos del
mismo antes calculados, que en realidad están repartidos
en sus 98 "frames". También los 4 bytes de CRC, que
aparecen una vez junto con los datos y otra vez solos en cada uno
de los 98 "frames", se concentran en dos campos contiguos, cada
uno agrupando un total de 4 x 98 = 392 bytes Los 8 bits PQRSTUVW
del byte de control de cada "frame", llamado "subcódigo",
en un sector totalizarán: 1 x 98 = 98 bytes de control.
Los bits de sincronismo de cada "frame" no aparecen. De los 2352
bytes se usan 16 para sincronismo e identificación del
sector, quedando 2336 bytes para datos.
Todos los bits P de los 98 "frames" de un sector,
constituyen el "subcanal P" del mismo (que se conoce totalmente
cuando se termina de leer dicho sector), el cual indica si el
sector contiene música o datos para computación. Los datos de un subcanal P a
lo largo de un CD (compuesto por los bits P de todos los
sectores) pueden Regar a 4 MB. Del mismo modo, los 98 bits
designados Q conforman el "subcanal Q".
En los subcanales o subcódigos P y Q, que entre
otras cosas indican si la grabación es de 2 ó 4
canales, el tipo de pre-énfasis empleado en la
grabación musical, si se trata de sectores en blanco entre
temas musicales, el número de tema grabado, y la
codificación que sirve para visualizar en el reproductor
tiempos en mm:ss.
Con los 6 bits R a W de los 98 sub-bloques se forma un
subcanal auxiliar menos utilizado, con información para
sincronización, identificación y otros
fines.
Usando los subcanales es factible almacenar,
además de la música, imágenes fijas (unas
700) o móviles.
Cada sector consta de 588 x 98 = 57.624 bits.
Multiplicando este valor por los 300.000 sectores de un CD,
resulta un total cercano a los 20 mil millones de bits, de los
cuales sólo 680 MB son para datos del usuario Este tipo de
CD puede guardar 650 MB en un disco de 74 minutos, y 553 MB en
discos de 60 minutos.
Hasta acá el CD-DA. Los CD-ROM y los CD-R
presentan la misma Estructura de 98 "frames" por
sector.
Pero el error de un bit cada 108, admisible
en un CD-DA, no puede ocurrir en un CD-ROM usado en
computación, en especial si contiene archivos de
programas. En un CD-ROM conservar la integridad de los datos
guardados es más crítica que en un disco
rígido, dado que si en este último se tiene
sectores malos, esto puede subsanarse copiándolos en otros
sectores, lo cual no es factible de realizar con los datos de un
CD-ROM.
Por ello, en el formato "modo 1" de un CD-ROM, que es el
más universal, además del código CIRC
existente en cada "frame" (igual al visto en un CD-DA), se usan
288 bytes de los 2352 bytes para datos, a fin de realizar una
corrección adicional sobre todo el sector. Esta se lleva a
cabo luego que se hicieron las correcciones CIRC en cada "frame"
del sector, mediante sus dos CIRC. Estos 288 bytes constan de 4
bytes de código detector errores (EDC), más 8 bytes
cm ceros, más 276 bytes de código corrector. De
este modo, sólo es factible un bit errado por cada
10.000.000.000.000 de bits (1/1013 =
10-13), o más. Un lector de CD-DA no puede
interpretar estos 288 bytes (escritos con los datos), por lo que
no puede leer un CD-ROM. A diferencia, un lector de CD-ROM puede
leer un CD-DA.
En un CD-ROM, en un CD-R, como en un CD-DA, de los 2352
bytes de datos del sector, deben destinarse al comienzo, en la
zona de datos del primer frame, 12 bytes para sincronismo del
sector (que existen además de los bits de sincronismo de
cada "frame" del mismo), y 4 bytes para el encabezamiento
("header"). Este contiene en 3 bytes los valores de
minutos (mm), segundos (ss), y números (de 0 a 74)
descriptos, que identifican cada sector. El cuarto byte indica el
"modo".
Por lo tanto, cada sector de un CD-ROM "modo 1" guarda
en neto: 2352 – 12 – 4 – 288 = 2048 bytes reales (2 K) de
datos.
Puesto que un sector de un CD-DA o CD-ROM, o CD-R
presenta 98 "frames" de 24 bytes de datos, y se leen 75
sectores/seg (CD-ROM x1), para esta velocidad de lectura
corresponde una velocidad de transferencia de (98 x 24)
Bytes/sector x 75 sectores/seg = 176.400 Bytes/seg. (que se
duplica, triplica, etc., para 2x, 3x … ).
De uso menos frecuente en computación es el
formato "modo 2" de 2336 bytes para datos por sector, para
aprovechar casi 15% más el espacio que en el modo 1, dado
que, (como en los CD-DA) no se emplean 288 bytes adicionales para
una ulterior corrección. Este formato es eficaz en
aplicaciones donde el error de 1 bit en 108 citado no
es crítico, como ser en el ahnacenanúento de
imágenes.
También existe el formato CD-ROM X-A (de extended
Architecture), para multimedia, que agrega un campo de 8 bytes
("sub-header"), quedando libres 2324 bytes para datos. Permite
reunir secuencias de video sincronizadas con texto y sonido
comprimidos.
Los reproductores de CD actuales pueden leer CD-ROM,
CD-R (de varias sesiones), CD-ROM X-A, Photo CD, Video-CD, CD-I,
CD-plus, y CD-DA.
¿Qué es el formato lógico
HSG/ISO 9660 para
organización interna de un CD-ROM usado en sistemas
operativos para almacenar archivos?
Las siglas HSG hacen mención al High Sierra
Group, grupo de fabricantes de hard y soft que se reunió
en el High Sierra Hotel de Nevada en 1985, para establecer normas
de compatibilidad entre CDs. Estas con muy pocas variantes
constituyera luego el estándar ISO 9660. De
ahí la denominación HSG/ISO 9660. Este
estándar sirve para acceder a archivos en un CD-ROM, a
través del DOS u otro sistema operativo de uso en una PC.
Según el mismo, un sistema operativo -para almacenar la
información o leerla- "ve" un CD-ROM conformado por una
sucesión de sectores lógicos de 2048 bytes (2KB)
como en una cinta magnética, constituidos a su vez por 4
bloques lógicos de 512 bytes.
Un archivo se guarda en una secuencia continua de
bloques lógicos.
Tanto los sectores lógicos como los bloques
lógicos se numeran 0,1,2… Estos números
identificatorios se denominan Logical Sector Numbers (LSN), y
Logical Blocks Numbers (LBN), respectivamente.
Resulta, pues, que el tamaño de un sector
lógico (2 KB) coincide cm el de un sector antes definido,
también llamado sector físico, siendo que en un
sector físico entran 4 bloques lógicos de 512
bytes.
El sector lógico 0 (SLN 0) se encuentra luego que
pasaron 150 sectores físicos, en el sector físico
de dirección 00:02 0, o sea en el sector que está a
2 seg. del comienzo del CD, suponiendo que pasan 75 sectores por
segundo por el punto de incidencia del rayo láser enfocado
en la espiral.
Mediante un simple cálculo,
con el SLN se puede hallar la dirección del sector
físico que le corresponde.
Según se vio, en un disquete o en un disco
rígido un archivo puede estar fraccionado: parte en
sectores consecutivos de un cilindro, y parte en sectores
consecutivos de otro(s) cilindro(s). Ello depende del espacio
existente cuando fue creado, de su extensión, y del hecho
de que si el archivo fue ampliado en distintas oportunidades, en
el lapso transcurrido entre éstas fueron creados o
borrados otros archivos.
En un CD la espiral una vez grabada no puede borrarse
(sea del tipo CD-ROM grabado por inyección en un molde
patrón, o un CD-R). Cada archivo guardado en el CD consta
de varios sectores consecutivos de la espiral, sin posibilidad de
fragmentación, ni de cambios (gran estabilidad). Resulta
así sencillo ubicar en un CD todos los bloques
lógicos que constituyen un archivo, pues basta indicar la
ubicación del primero de ellos y el número total de
tales bloques.
Por lo tanto, un CD no requiere de una tabla tipo FAT,
necesaria para seguir la continuidad de un archivo que se
encuentra fraccionado en distintos cilindros de un disco o
disquete.
La denominada "Path table" ("tabla de alternativas") de
un CD, contiene -por orden alfabético- los nombres de
todos los directorios y subdirectorios, junto con el
número de sector lógico (SLN) donde cada uno de
ellos empieza, con lo cual puede determinarse en qué
sector físico están. Puede haber varias tablas. Si
una copia de esta tabla pasa a memoria principal, en ella se
selecciona el subdirectorio buscado, y luego es factible perder
tiempo únicamente para acceder a un solo sector del CD,
donde dicho subdirectorio se encuentra, a fin de localizar por su
nombre un archivo que forma parte del mismo. Para traer a memoria
la "Path Table", el sistema operativo debe averiguar en
qué sector del CD ella está. A tal fin primero debe
llevar a memoria el Descriptor de Volúmen estándar
(VD), que siempre debe existir en el SLN 0. Este sector y hasta
el SLN 15 están reservados para el área del
sistema; o sea que ésta consta de 32 KB (16 sectores de
2KB). Luego, se extiende el área de datos hasta el fin del
CD. Este VD también permite localizar el SLN del
área de datos donde se encuentra el "directorio
raíz" del CD, a partir del cual comienza la estructura
jerárquica de subdirectorios y archivos contenidos en el
CD, como en los discos y disquetes.
Conforme al estándar HSG, pueden existir en el
área del sistema un "boot sector", y hasta 5 descriptores
de volumen
distintos, que informan sobre distintos atributos del CD, siendo
obligatoria la existencia del VD estándar. Esta
información debe estar en sectores consecutivos, a partir
del SLN 0, al final de los cuales un sector lógico debe
indicar el fin de la secuencia de sectores ocupados en el
área del sistema.
Los descriptores de volumen posibilitan la
creación de varios directorios en un CD (o para un grupo
de CD).
¿En qué consisten las técnicas
magneto-ópticas (MO) y de cambio de fase usadas en discos
ópticos borrables?
Los discos borrables magneto-ópticos (M0)
presentan una fina capa de material magnetizable y reflectante,
protegida entre dos capas de material plástico
transparente. La capa magnetizaba guarda la información en
pistas concéntricas, que se graban y leen a velocidad
angular constante (CAV: constant angular velocity) como ocurre en
los discos magnéticos. También como en
éstos, mientras el disco gira, el cabezal primero se
posiciona en la pista a la que se quiere acceder, quedando
inmóvil sobre ella (al igual que el cabezal de los discos
magnéticos), y luego busca al sector (de 512 ó 1024
bytes) direccionado.
En la escritura un cabezal con un haz láser
auxilia con calor puntual la grabación N-S o S-N que
llevará a cabo un campo magnético. Dicho haz, en la
lectura de un sector, al ser reflejado por la capa magnetizada
servirá para detectar si el punto donde incidió
tiene polarización magnética correspondiente a un
uno o cero.
El tiempo de acceso puede ser hoy de 30 mseg. para
discos MO de 3 1/2", y velocidades de 3000 r.p.m.
Los discos MO se alojan en los denominados "cartuchos"
("cartridges"), semejantes a los que protegen disquetes
magnéticos. Pueden grabarse y leerse en ambas caras, pero
en el presente de a una por vez, debiéndose extraer el
disco para darlo vuelta y reinsertarlo. Existen discos MO de 5
1/4", con 325 ó 650 MB por cara; y de 3 1/2" con 128 MB
por cara.
Dado que no existen aún normas acordadas
mundialmente, puede ocurrir que un disco MO de un fabricante no
funcione en una unidad para tales discos de otra marca.
Como se detallará, en la grabación de unos
y ceros de un sector, debe generarse un campo magnético de
polaridad adecuada mediante un electroimán, como en los
discos magnéticos.
Pero para que tal grabación sea posible, debe
acompañar al campo magnético un haz láser
puntual de cierta potencia, perpendicular a la pista, que
caliente los puntos de ésta (dominios mgnéticos)
que son magnetizados como ceros o unos. Esto permite una mayor
densidad de grabación, especial en el números de
pistas por pulgada (t.p.i).
En la lectura de una pista, no interviene el
electroimán citado. Este sensado se hace con un haz
láser de baja potencia, cuya reflexión permite
diferenciar campos magnéticos, ya sean de unos o ceros
grabados.
Otra diferencia de los MO respecto de los
magnéticos, radica en que la superficie de material
magnetizable y reflectiva (actualmente de Cobalto-Platino) que
contiene la información grabada, está protegida por
una capa de plástico translúcida.
Para regrabar (o grabar en un disco virgen)
información en un sector, una forma de hacerlo es
realizando dos pasos (previamente el cabezal debe acceder al
sector a grabar):
1. Un denominado borrado, que en definitiva es una
escritura de todos ceros en la porción de la capa
magnetizable a grabar. Consiste en calentar con el láser'
los puntos microscópicos magnetizados que guardan tanto
los unos como los ceros existentes en la porción a grabar
(lo mismo si se graba por primera vez), al mismo tiempo que se
aplica un campo magnético con el electroimán que
actúa desde la cara superior del disco. El láser
puntual calienta (a unos 150 ºC durante menos de una
millonésima de segundo) cada punto a fin de
desmagnetizarlo, para que luego quede polarizado
magnéticamente S-N como un cero, merced a la acción
del campo magnético del electroimán citado. Aunque
dicho campo actúe sobre otros puntos vecinos, sólo
puede ser cambiada la polaridad magnética del punto que es
calentado por el láser.
Se trata, pues, de una escritura termomagnética
"asistida" por láser.
La bobina del electroimán sobre el disco genera
el campo rnagnetizador externo -usado sólo para grabar-
que es vertical a la pista accedida. El calor es disipado por la
capa grabada hacia todo el CD.
2. Escritura de unos, para lo cual el disco debe hacer
casi una revolución
para volver al inicio de la zona del sector a grabar. En este
paso el electroimán invierte la polaridad del campo
magnético que genera, y el haz puntual es activado por el
microprocesador, sólo para calentar puntos que deben ser
cambiados a unos (magnetizados como ceros en el paso anterior)
conforme a la información que debe ser realmente escrita.
Esto se hace igual que en el paso 1. Lo único que cambia
es la dirección de la corriente en el electroimán.
En dichos puntos la dirección de magnetización se
invierte en la dirección del campo magnético
externo. La energía calorífico absorbida es
disipada merced a la conducción técnica del
sustrato del disco.
Tanto en la escritura de unos o ceros la
polarización resultante N-S o S-N es perpendicular a la
superficie, como en los discos rígidos 2 actuales, a fin
de lograr una mayor densidad de grabación.
En una lectura, el cabezal se posiciona en la pista a
leer, y genera un haz de luz láser, de baja potencia
siempre activado, el cual polarizado' es enfocado en esa pista de
la superficie metálica, antes magnetizada según los
dos pasos citados. El haz láser al ser reflejado en dicha
superficie permite detectar indirectamente la polaridad
magnética (N-S ó S-N) de cada uno de los puntos de
la pista, o sea si representa un uno o un cero. Esto se debe a
que el plano de polarización del haz reflejado rota un
pequeño ángulo en sentido horario o antihorario
según la polaridad del campo magnético existente en
cada punto donde el haz incidió. Tal diferencia de
rotación del haz reflejado se manifiesta en un cambio en
la intensidad de luz que detecta un diodo sensor, ubicado en el
cabezal, que convierte este cambio en una señal
eléctrica.
En el presente existen discos MO de escritura en una
sola pasada (DOW: Direct Overwriter o LIMDOW: Light Intensity
Modulation Direct Overwriter), o sea de sobreescritura directa
Una técnica consiste en agregar una capa MO adicional,
paralela a la que actúa como memoria propiamente dicha,
para que puntos de ésta puedan ser puestos a cero por la
capa adicional.
¿Qué son los CD-RW o CD-E?
CD-RW son las siglas de CD ReWritable, o sea CD
re-escribible (como los MO), asociado a la tecnología de
regrabación por cambio de fase. También se
denominan CD-E (CD-Erasable) o sea CD borrable. Esta
tecnología se basa en la propiedad que posee una capa de
material como el teluro (mezclado con germanio o antimonio), de
cambiar del estado amorfo (0) al cristalino (1) si se alcanza la
"temperatura transición" (100 ºC ó
más); y de volver de cristalino a amorfo, si se alcanza la
"temperatura de fusión" y se deja enfriar.
Para escribir un uno en un punto de una pista del disco,
un láser con baja potencia lo calienta rápidamente
hasta la temperatura de transición. Si el estado
físico del punto era amorfo, pasa a cristalino; y si ya
está en este estado, quedará igual. Un cero se
escribe calentando el punto hasta la temperatura de
fusión, usando el láser con alta potencia. Al
enfriarse pasa al estado amorfo, y si estaba en ese estado
volverá al mismo.
La lectura de las pistas así grabadas se realiza
con el mismo cabezal, recorriéndoles con el láser
de Potencia diez veces menor. La luz láser reflejada al
ser sensada permite detectar, por diferencias de reflectividad,
los cambios de un estado físico al otro, a lo largo de la
pista. Un punto en estado cristalino refleja el 70% de la luz
incidente, y en estado amorfo el 18%.
Obsérvese que esta tecnología es puramente
óptica, sin magnetismo, requiriéndose tina sola
pasada para escribir, a diferencia de la MO, que necesita borrar
(escribir todos ceros) y luego escribir los unos. Para escribir o
leer este tipo de discos se requiere grabadoras y lectoras
apropiadas para su tecnología. Se estimaba hace poco un
CD-E puede regrabarse unas 100.000 veces (contra 10 millones de
un MO). Realizando 50 reescrituras diarias, duraría 5
años (de 365 días). Ha habido avances al respecto.
Las unidades CD-RW pueden también leer los CD-ROM y CD-R,
siendo además que estos CD (y los MO) cumplen con el
formato UDF (Universal Disc Format) normalizado por la
Asociación OSTA, que facilita a los sistemas
operativos el acceso a discos.
¿Qué son los discos y unidades
PD?
Los discos PD (Phase change/Dual) se basan en la
tecnología de cambio de fase tratada, pero las pistas
generadas son concéntricas, como en los discos
magnéticos (en los CD-WR se tiene una sola pista en
espiral) Las unidades PD también pueden leer discos con
espiral (CD-ROM, CD-R, CD-RW), de donde proviene la
denominación "dual". Por tal motivo aparecen con la
denominación PD/CD-ROM.
Los WORMs (Write Once Read Many) son discos
òpticos en los que, como el nombre lo indica, se puede
escribir una sola vez, y acceder a los datos tantas veces como se
quiera. Estos aparecieron ya que este dispositivo permite al
usuario escribir el mismo en el disco. Sin embargo, una vez que
se ha laserizado un hueco en la superficie, este ya no puede
borrarse. Los discos que utilizan la tecnología Worm
más conocidos en el mercado son los CD-R (Compact Disc
Recordable), llamados anteriormente CD-WO(Write Once).
El proceso de grabación se realiza de la
siguiente manera: el CD contiene una espiral, parcialmente
pregrabada de fabrica que contiene las direcciones de los marcos,
que sirve de guía para el láser. Este espiral posee
una capa orgánica(un pigmento) translúcida que
cuando el haz incide en una posición, esta se calienta
decolorando el pigmento. En sima de esta capa se encuentra un
capa de oro que sirve para reflejar el haz láser en cada
lectura.
En la lectura, la capa orgánica deja pasar el haz
láser hacia la capa de oro, o sea la capa reflectora,
reflejandose de forma distinta según el haz haya
atravesado un punto decolorado o no, simulando de esta manera en
la lectura pits para las zonas decoloradas, y lands para las
zonas donde no incidió el láser. Esto sucede ya que
las zonas decoloradas producen una reflexion similar a la de un
pit, y lo mismo con la de una zona sin decolorar con un land. Es
por esto que CD-R ya grabado se lee como un CD-ROM .
Un CD-R no es necesariamente grabado en una sola
sesión, se puede grabar en varios momentos como archivos
que se quiere incorporar, hasta llegar a los 650 Mb(llamamos
sesión a cada momento que se graba una determinada
cantidad de archivos en un CD-R). Es por esto que un CD-R se debe
grabar con la siguiente estructura para poder contener
múltiples sesiones:
Los primeros 4 mm de ancho radial de una espiral de un
CD-R o de un CD-ROM constituyen el "lead in", que antecede a la
zona de datos. Esta es de unos 29 mm de ancho, y le sigue el
"lead out" de 1 mm.
En un CD-R, el "lead-in" es precedido por dos
áreas necesarias para alinear el haz láser a fin de
poder grabar lo que sigue. Cada sesión de grabado de la
espiral debe comenzar con la escritura de un "lead in", y
terminar con la de un "lead out". A su vez, cada "lead in" debe
contener la tabla de contenidos ("Table of contents" TOC),
índice de los datos grabados en la sesión
correspondiente.
Debe mencionarse que un CD-R grabado en "multisesiones"
debe ser leído por un lector de CD-ROM apropiado (como son
los actuales). De no serlo, sólo leerá la primer
sesión.
Los sistemas operativos de una PC utilizan para la lectura de un
CD-ROM el formato lógico HSG/ISO 9660. Este es un estandar
de una organización interna de los CD –ROM
establecida en 1985 por la empresa High
Sierra Group, utilizado para establecer normas de compatibilidad
entre los CDs.
Uno de los usos del CD-R que no se mencionó es el
del Photo Cd. Este es un estándar elaborado en 1990 por
Phillips y Eastman Kodak que especifica el procedimiento para
convertir fotografías de 35 mm en señales digitales
para ser grabadas en un CD-R en una o varias sesiones. La
grabación se realiza durante el revelado de la
película. Así se guardan cientos de fotos color en un
CD-R.
Autor:
Ricardo Martinez
Argentina
Escuela Superior
de Comercio
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