Desarrollo unidades de almacenamiento, Marc Sanchís Parra

DESARROLLO DE LAS UNIDADES DE ALMACENAMIETO

Como ya hemos visto antes existen una gran cantidad de dispositivos de almacenamiento sin embargo solo los hemos definido. Ahora vamos a ver cómo se desarrollan los más importantes:

MEMORIAS
 

-Memoria ROM: Dentro de la memoria ROM se encuentran tres pequeños programas: el BIOS, el SETUP y el POST.

• BIOS: es un programa de sólo lectura cuya función principal es actuar como intermediario entre los recursos del Hardware y Software.

• POST: es un proceso de verificación de los componentes que se encarga de diagnosticar el estado del hardware.

• SETUP: Es un programa especial de la BIOS en el cual podemos entrar para realizar cambios en sus parámetros con la intención de optimizar el funcionamiento del hardware.

 

-Memoria RAM: Se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

DISPOSITIVOS MAGNÉTICOS
 

-Cinta magnética: Está formada por una cinta de material plástico recubierta de material ferromagnético, sobre dicha cinta se registran los caracteres en formas de combinaciones de puntos, sobre pistas paralelas al eje longitudinal de la cinta.

-Tambores Magnéticos: es un cilindro de metal hueco o sólido que gira en una velocidad constante (de 600 a 6.000 revoluciones por minuto), cubierto con un material magnético de óxido de hierro sobre el cual se almacenan los datos y programas. 

 
Ejemplo tambor magnético

 -Disco Duro: Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos. A parte vamos a definir las diferentes partes de su estructura física:

• Dentro de la unidad de disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o cristal) concéntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 o 7 según el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo eje, al que están unidos.

•  El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) está formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan de forma simultánea, en cuya punta están las cabezas de lectura/escritura. Por norma general hay una cabeza de lectura/escritura para cada superficie de cada plato. Los cabezales pueden moverse hacia el interior o el exterior de los platos, lo cual combinado con la rotación de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier posición de la superficie de los platos.

•  Cada plato posee dos “ojos”, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara. Si se observa el esquema Cilindro-Cabeza-Sector, a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene dos cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay ocho cabezas para leer cuatro platos, aunque por cuestiones comerciales, no siempre se usan todas las caras de los discos y existen discos duros con un número impar de cabezas, o con cabezas deshabilitadas. Los cabezales de lectura/escritura no tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros), debido a una finísima película de aire que se forma entre los cabezales y los platos cuando los discos giran (algunos discos incluyen un sistema que impide que los cabezales pasen por encima de los platos hasta que alcancen una velocidad de giro que garantice la formación de esta película). Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato, causaría muchos daños en él, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas). 

Componentes de una unidad de disco duro. De izquierda a derecha, fila superior: tapa, carcasa, plato, eje; fila inferior: espuma aislante, circuito impreso de control, cabezal de lectura/escritura, actuador e imán, tornillos.

• Dentro del disco hay varios conceptos:
• Plato: cada uno de los discos que hay dentro de la unidad de disco duro.
• Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
• Cabezal: número de cabeza o cabezal por cada cara.
• Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista cero (0) está en el borde exterior.
• Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
• Sector: cada una de las divisiones de una pista.
• Sector geométrico: son los sectores contiguos pero de pistas diferentes.
• Clúster: es un conjunto contiguo de sectores.

 

Estructura de disco magnético:
A es una pista del disco (roja)
B es un sector geométrico (azul)
C es un sector de una pista (magenta)
D es un grupo de sectores o clúster (verde).

 

-Disquete o Disco flexible: formado por una fina lámina circular (disco) de material magnetizable y flexible (de ahí su denominación), encerrada en una cubierta de plástico, cuadrada o rectangular, que se utilizaba en la computadora.

DISPOSITIVOS ÓPTICOS

-Los CD-R/CD-RW y los DVD-ROM/DVD-RAM: se hacen de un disco grueso, de 1,2 mm, de policarbonato de plástico, al que se le añade una capa reflectante de aluminio, utilizada para obtener más longevidad de los datos. Así se reflejará la luz del láser (en el rango de espectro infrarrojo, y por tanto no apreciable visualmente); posteriormente se le añade una capa protectora de laca, que actúa como protector del aluminio y, opcionalmente, una etiqueta en la parte superior. Los métodos comunes de impresión en los CD son la serigrafía y la impresión ófset. En el caso de los CD-R y CD-RW se usa oro, plata, y aleaciones de las mismas, que por su ductilidad permite a los láseres grabar sobre ella, cosa que no se podría hacer sobre el aluminio con láseres de baja potencia.

Están fabricados por varios materiales:

• Policarbonato: Es la masa del disco, lo que se suele llamar 'el plástico'. Se trata de una pasta hecha con un material de carbono muy similar a los polivinilos y otros materiales plásticos que se utilizan en la industria de los tubos y conducciones. El policarbonato se ablanda a elevadas temperaturas y es rígido a temperatura ambiente.
• Tinte fotosensible: El policarbonato, además de ofrecer la necesaria rigidez al disco óptico, soporta en su seno un tinte fotosensible, que es el segundo componente, y el más importante, de los CD y DVD. La mezcla del policarbonato y el tinte produce una pasta de color verde azulado. Este color, que es el que se ve en la cara no impresa de muchos discos ópticos grabables, se debe al tinte fotosensible.

Existen tres tipos de tinte fotosensible empleados en la fabricación de discos ópticos.

• El primer tipo son los componentes Azo, formados por dobles enlaces entre moléculas de nitrógeno que están unidas a moléculas de compuestos de carbono conocidos como 'ciclos aromáticos derivados del benceno'. Los Azo son componentes bastante estables ante la luz, por lo que no tienen tendencia a alterar su estructura. Su color es azul oscuro. 

• El segundo grupo son las Cianinas, que también son compuestos orgánicos nitrogenados. Son menos estables ante la luz, por lo que generalmente se las usa mezcladas con productos estabilizantes. Dan un color azul verdoso. 

• El tercer grupo lo componen las ftalocianinas, que son una red de ciclos de moléculas de carbono que pueden tener en su centro un metal retenido mediante enlaces iónicos. Tienen una gran estabilidad ante la luz, por lo que son muy utilizadas para aumentar la vida de los discos ópticos. Su color puede ser dorado, plateado o verde luminoso dependiendo del metal que haya en su centro.

La función del tinte es muy similar a la que tienen las sales de plata en la fotografía analógica: reaccionar ante la luz, en este caso ante un rayo láser. La capa formada por el policarbonato y el tinte mide aproximadamente 1,2 milímetros. En ella se guarda toda la información que contiene el disco. 

• Recubrimiento metálico: Se trata de una capa de metal de grosor imperceptible que recubre la cara legible del disco. El metal empleado en esta capa es uno de los factores que definen la calidad del disco. Las marcas más baratas suelen emplear aluminio, mientras que los discos de gama media incorporan plata y los de gama alta oro. Los mejores recubrimientos están hechos con una aleación de oro y plata. Del tipo de metal empleado depende la durabilidad del disco. Esto es el tiempo durante el que el disco guardará y transmitirá correctamente la información que contiene. La función del recubrimiento metálico es reflejar el rayo láser del lector.

La principal diferencia entre el CD y el DVD es a parte de la capacidad de información que pueden guardar son los métodos de grabación que de una manera general, se puede decir que el rayo láser que graba la información en un disco DVD tiene mayor poder de penetración, es más fino y más preciso que el que graba en un CD, por lo que puede 'escribir' en varias capas e introducir más información.

-Tarjetas de memoria: Las tarjetas de memoria flash están hechas de muchísimas celdas microscópicas que acumulan electrones con diferentes voltajes a medida que la electricidad pasa a través de ellas, creando así un mapa de diferentes cargas eléctricas. De este modo la tarjeta logra guardar la información que el usuario requiere. Mientras más compacta esté distribuida su estructura, mayor información almacena, y asimismo también aumentan los costos en la fabricación de estos dispositivos.

DISPOSITIVOS EXTRAIBLES

-Pen Drive: Tiene los siguientes componentes:

Componentes primarios

 

Las partes típicas de una memoria USB son las siguientes:

• Un conector USB macho tipo A (1): Provee la interfaz física con la computadora.
• Controlador USB de almacenamiento masivo (2): Implementa el controlador USB y provee la interfaz homogénea y lineal para dispositivos USB seriales orientados a bloques, mientras oculta la complejidad de la orientación a bloques, eliminación de bloques y balance de desgaste. Este controlador posee un pequeño microprocesador RISC y un pequeño número de circuitos de memoria RAM y ROM.
• Circuito de memoria Flash NAND (4): Almacena los datos.
• Oscilador de cristal (5): Produce la señal de reloj principal del dispositivo a 12 MHz y controla la salida de datos a través de un bucle de fase cerrado.

Componentes adicionales

Un dispositivo típico puede incluir también:

• Puentes y Puntos de prueba (3): Utilizados en pruebas durante la fabricación de la unidad o para la carga de código dentro del procesador.
• Ledes (6): Indican la transferencia de datos entre el dispositivo y la computadora.
• Interruptor para protección de escritura (7): Utilizado para proteger los datos de operaciones de escritura o borrado.
• Espacio Libre (8): Se dispone de un espacio para incluir un segundo circuito de memoria. Esto le permite a los fabricantes utilizar el mismo circuito impreso para dispositivos de distintos tamaños y responder así a las necesidades del mercado.
• Tapa del conector USB: Reduce el riesgo de daños y mejora la apariencia del dispositivo. Algunas unidades no presentan una tapa pero disponen de una conexión USB retráctil. Otros dispositivos poseen una tapa giratoria que no se separa nunca del dispositivo y evita el riesgo de perderla.
• Ayuda para el transporte: En muchos casos, la tapa contiene una abertura adecuada para una cadena o collar, sin embargo este diseño aumenta el riesgo de perder el dispositivo. Por esta razón muchos otros tienen dicha abertura en el cuerpo del dispositivo y no en la tapa, la desventaja de este diseño está en que la cadena o collar queda unida al dispositivo mientras está conectado. Muchos diseños traen la abertura en ambos lugares.

 

1	Conector USB
2	Dispositivo de control de almacenamiento masivo USB
3	Puntos de prueba
4	Circuito de memoria flash
5	Oscilador de cristal
6	Led
7	Interruptor de seguridad contra escrituras
8	Espacio disponible para un segundo circuito de memoria flash