Perifericos

Introducción

Todo equipo de proceso de datos esta formado por la Unidad Central de Procesamiento (CPU) y por varias unidades periféricas, dividiendo estas últimas en dos grandes grupos:

1. Las memorias auxiliares de almacenamiento en masa o soportes.
   
2. La unidades de entrada y/o salida
   

La función básica de un equipo es realizada por el CPU, mientras que la función de comunicación de esta con el mundo exterior, en ambos sentidos; entrada y salida; es realizada por los periféricos a través de la memoria principal.
Las unidades periféricas se encargan de establecer la comunicación entre el microprocesador y el mundo exterior, realizando, en la mayoría de los casos, una triple tarea.

1. Entrada de datos
   
2. Salida de resultados
   
3. Almacenamiento de información
   

En resumen todo periférico supone un nexo de unión entre un soporte de información y la CPU de un ordenador lo que hace que haya de considerarse en cada dispositivo dos pares bien definidos, a saber:

1. Órganos de lectura y escritura de la información acordes con el soporte empleado
   
2. Conexión con la CPU diseñado según las características del ordenador, verdadero canal de transmisión de datos por el circulan los bits, denominado interfase
   

Memorias auxiliares de almacenamiento

La Memoria Auxiliar o Secundaria suele estar conformada por un grupo de dispositivos de almacenamiento preparados para administrar gran cantidad de información, poseyendo además de esta diferencia cuantitativa con la memoria principal o RAM, diferencias cualitativas, como por ejemplo su menor costo y su mayor lentitud.
Ejemplos de memoria Auxiliar lo son los discos rígidos, las unidades ópticas como los CDs o DVDs, memorias FLASH o diskettes. La memoria RAM recibe datos desde estos dispositivos de almacenamiento masivo.
En cuanto a memorias auxiliares en base a tecnología óptica existen diversos formatos: CD-ROM (discos compactos no escribibles), CD-R (discos compactos escribibles, generalmente de 700MB), CD-RW (discos compactos re-escribibles), DVDs (de mayor capacidad que los CDs), HD-DVD y Blu-Ray (de mayor capacidad que los DVDs).
Debemos destacar también tecnologías como las del disquete (actualmente casi en desuso, comunmente guardan hasta 1.44MB), cintas magnéticas (actualmente en desuso), memorias FLASH (de variados tamaños, los cuales pueden oscilar entre 128MB y 30GB, y se conectan por lo general mediante puertos USB, aunque existen memorias FLASH incorporadas a computadoras portátiles, como el caso de las XO de OLPC).
De todos los tipos de memorias auxiliares, quizá el disco duro de una PC sea la más conocida siendo que los sistemas operativos, los diferentes programas y los archivos de datos de los usuarios son almacenados en este tipo de dispositivos.

Unidades de entrada/salida

Los dispositivos de entrada establecen la comunicación hacia el procesador, leen la información contenido en un soporte y la introducen a la memoria principal del equipo. La comunicación en sentido contrario la realizan los dispositivos de salida, llevando los resultados del proceso desde la memoria principal a un soporte externo, siendo característica general de estas unidades su lentitud relativa frente a la velocidad de micro procesamiento.
Existen dispositivos que solo actúan como órganos de entrada de la información y otros solo de salida; aunque o general es que sean mixtos realizando las dos funciones. En todos los caso, ha sido preocupación de los fabricantes el intentar simplificar al máximo el dialogo hombre-máquina, tendiendo a reducir las tareas de transcripción de información, las que exista mayor peligro de error en los trabajos de proceso de datos.
A la entrada y la salida también se le abrevia como E/S o I/O¹. El termino se refiere a ejecutar un acción de entrada o de salida. Estos dispositivos son utilizados por personas u otros sistemas para comunicarse con otros dispositivos. A los teclados y los ratones se les considera dispositivos de entrada, mientras que las impresoras y los monitores son dispositivos de salida.
La designación de los dispositivos cambia, al cambiar la perspectiva desde que se le ve. Los ratones o los teclados toman como método de entrada el movimiento físico que los usuarios producen y estos lo convierten en señales eléctricas y de este modo los ordenadores pueden entender o interpretarlos. De forma análoga los dispositivos de salida toman una señal eléctrica y la transforman de modo que el usuario puede entenderlo.
Los sistemas operativos y lenguajes de programación de más alto nivel brindan conceptos y primitivas de entrada/salida distintos y más abstractos. Por ejemplo, un sistema operativo brinda aplicativos que manejan el concepto de archivos. El lenguaje de programación C define funciones que les permiten a sus programas realizar E/S a través de streams, es decir, les permiten leer datos desde y escribir datos hacia sus programas.
Una alternativa para las funciones primitivas especiales es la mónada de E/S, que permite que los programas describan su E/S y que las acciones se lleven a cabo fuera del programa. Esto resulta interesante, pues las funciones de E/S introducirían un efecto colateral para cualquier lenguaje de programación, pero ahora una programación puramente funcional resultaría práctica.

Dispositivos de salida

• Monitor
  
• Altavoces
  
• Impresoras
  
  • Plotter
    
• Proyector
  

Dispositivos de entrada

• Ratón
  
• Teclado
  
• Joystick
  
• Lápiz óptico
  
• Micrófono
  
• Escaner
  
• Webcam
  

Entrada/salida (mixtos)

• Unidades de almacenamiento
  
• CD, DVD
  
• Módem
  
• Memory Cards
  
• USB
  
• Router
  
• Pantallas táctiles
  

Controladora de periféricos

Una controladora de periférico (en inglés: peripheral controller) es un hardware dentro de un periférico que sirve de interfaz entre el periférico y la unidad central de procesamiento. Muchas veces, la controladora sirve también como adaptador. Un ejemplo de controladora es un controlador de disco.

Microcontrolador

Un microcontrolador (abreviado μC, UC o MCU) es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
Algunos microcontroladores pueden utilizar palabras de cuatro bits y funcionan a velocidad de reloj con frecuencias tan bajas como 4 kHz, con un consumo de baja potencia (mW o microvatios). Por lo general, tendrá la capacidad para mantener la funcionalidad a la espera de un evento como pulsar un botón o de otra interrupción, el consumo de energía durante el sueño (reloj de la CPU y los periféricos de la mayoría) puede ser sólo nanovatios, lo que hace que muchos de ellos muy adecuados para aplicaciones con batería de larga duración. Otros microcontroladores pueden servir para roles de rendimiento crítico, donde sea necesario actuar más como un procesador digital de señal (DSP), con velocidades de reloj y consumo de energía más altos.
Al ser fabricados, la memoria ROM del microcontrolador no posee datos. Para que pueda controlar algún proceso es necesario generar o crear y luego grabar en la EEPROM o equivalente del microcontrolador algún programa, el cual puede ser escrito en lenguaje ensamblador u otro lenguaje para microcontroladores; sin embargo, para que el programa pueda ser grabado en la memoria del microcontrolador, debe ser codificado en sistema numérico hexadecimal que es finalmente el sistema que hace trabajar al microcontrolador cuando éste es alimentado con el voltaje adecuado y asociado a dispositivos analógicos y discretos para su funcionamiento.
Los microcontroladores son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bits) porque sustituirá a un autómata finito. En cambio, un reproductor de música y/o vídeo digital (MP3 o MP4) requerirá de un procesador de 32 bits o de 64 bits y de uno o más códecs de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bits, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.
Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (Ud. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc.
Un microcontrolador difiere de una unidad central de procesamiento normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de circuitos integrados externos de apoyo. La idea es que el circuito integrado se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada y salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información.
Un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria de acceso aleatorio y/o ROM/EPROM/EEPROM/flash, con lo que para hacerlo funcionar todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidor analógico digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el lenguaje de programación BASIC que se utiliza bastante con este propósito.
Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.
Cuando observamos la organización básica de un microcontrolador, señalamos que dentro de este se ubican un conjunto de periféricos, cuyas salidas están reflejadas en los pines del microcontrolador. A continuación describiremos algunos de los periféricos que con mayor frecuencia encontraremos en los microcontroladores.

Entradas y salidas de propósito general

También conocidos como puertos de E/S, generalmente agrupadas en puertos de 8 bits de longitud, permiten leer datos del exterior o escribir en ellos desde el interior del microcontrolador, el destino habitual es el trabajo con dispositivos simples como relés, LED, o cualquier otra cosa que se le ocurra al programador.
Algunos puertos de E/S tienen características especiales que le permiten manejar salidas con determinados requerimientos de corriente, o incorporan mecanismos especiales de interrupción para el procesador.
Típicamente cualquier pin de E/S puede ser considerada E/S de propósito general, pero como los microcontroladores no pueden tener infinitos pines, ni siquiera todos los pines que queramos, las E/S de propósito general comparten los pines con otros periféricos. Para usar un pin con cualquiera de las características a él asignadas debemos configurarlo mediante los registros destinados a ellos.

Temporizadores y contadores

Son circuitos sincrónicos para el conteo de los pulsos que llegan a su poder para conseguir la entrada de reloj. Si la fuente de un gran conteo es el oscilador interno del microcontrolador es común que no tengan un pin asociado, y en este caso trabajan como temporizadores. Por otra parte, cuando la fuente de conteo es externa, entonces tienen asociado un pin configurado como entrada, este es el modo contador.
Los temporizadores son uno de los periféricos más habituales en los microcontroladores y se utilizan para muchas tareas, como por ejemplo, la medición de frecuencia, implementación de relojes, para el trabajo de conjunto con otros periféricos que requieren una base estable de tiempo entre otras funcionalidades. Es frecuente que un microcontrolador típico incorpore más de un temporizador/contador e incluso algunos tienen arreglos de contadores. Como veremos más adelante este periférico es un elemento casi imprescindible y es habitual que tengan asociada alguna interrupción. Los tamaños típicos de los registros de conteo son 8 y 16 bits, pudiendo encontrar dispositivos que solo tienen temporizadores de un tamaño o con más frecuencia con ambos tipos de registro de conteo.

Conversor analógico/digital

Como es muy frecuente el trabajo con señales analógicas, éstas deben ser convertidas a digital y por ello muchos microcontroladores incorporan un conversor analógico-digital, el cual se utiliza para tomar datos de varias entradas diferentes que se seleccionan mediante un multiplexor.
Las resoluciones más frecuentes son 8 y 10 bits, que son suficientes para aplicaciones sencillas. Para aplicaciones en control e instrumentación están disponibles resoluciones de 12bit, 16bit y 24bit6 . También es posible conectar un convertidor externo, en caso de necesidad.

Puertos de comunicación

Puerto serie

Este periférico está presente en casi cualquier microcontrolador, normalmente en forma de UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) o USART (Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter) dependiendo de si permiten o no el modo sincrónico de comunicación.
El destino común de este periférico es la comunicación con otro microcontrolador o con una PC y en la mayoría de los casos hay que agregar circuitos externos para completar la interfaz de comunicación. La forma más común de completar el puerto serie es para comunicarlo con una PC mediante la interfaz EIA-232 (más conocida como RS-232), es por ello que muchas personas se refieren a la UART o USART como puerto serie RS-232, pero esto constituye un error, puesto que este periférico se puede utilizar para interconectar dispositivos mediante otros estándares de comunicación. En aplicaciones industriales se utiliza preferiblemente RS-485 por sus superior alcance en distancia, velocidad y resistencia al ruido.

SPI

Este tipo de periférico se utiliza para comunicar al microcontrolador con otros microcontroladores o con periféricos externos conectados a él, por medio de una interfaz muy sencilla . Hay solo un nodo controlador que permite iniciar cualquier transacción, lo cual es una desventaja en sistemas complejos, pero su sencillez permite el aislamiento galvánico de forma directa por medio de optoacopladores.

I2C

Cumple las mismas funciones que el SPI, pero requiere menos señales de comunicación y cualquier nodo puede iniciar una transacción. Es muy utilizado para conectar las tarjetas gráficas de las computadoras personales con los monitores, para que estos últimos informen de sus prestaciones y permitir la autoconfiguración del sistema de vídeo.

USB

Los microcontroladores son los que han permitido la existencia de este sistema de comunicación. Es un sistema que trabaja por polling (monitorización) de un conjunto de periféricos inteligentes por parte de un amo, que es normalmente un computador personal. Cada modo inteligente está gobernado inevitablemente por un microcontrolador.

Ethernet

Es el sistema más extendido en el mundo para redes de área local cableadas. Los microcontroladores más poderosos de 32 bits se usan para implementar periféricos lo suficientemente poderosos como para que puedan ser accesados directamente por la red. Muchos de los enrutadores caseros de pequeñas empresas están construidos en base a un microcontrolador que hace del cerebro del sistema.

Can

Este protocolo es del tipo CSMA/CD con tolerancia a elevados voltajes de modo común y orientado al tiempo real. Este protocolo es el estándar mas importante en la industria automotriz (OBD). También se usa como capa física del "field bus" para el control industrial.

Otros puertos de comunicación

Hay una enorme cantidad de otros buses disponibles para la industria automotriz (linbus) o de medios audiovisuales como el i2s, IEEE 1394. Es usuario se los encontrará cuando trabaje en algún area especializada

Drivers

Un controlador de dispositivo, llamado normalmente controlador (en inglés, device driver) es un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica al sistema operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.



Existen tantos tipos de controladores como tipos de periféricos, y es común encontrar más de un controlador posible para el mismo dispositivo, cada uno ofreciendo un nivel distinto de funcionalidades. Por ejemplo, aparte de los oficiales (normalmente disponibles en la página web del fabricante), se pueden encontrar también los proporcionados por el sistema operativo, o también versiones no oficiales hechas por terceros.
Debido a que el software de controladores de dispositivos se ejecuta como parte del sistema operativo, con acceso sin restricciones a todo el equipo, resulta esencial que sólo se permitan los controladores de dispositivos autorizados. La firma y el almacenamiento provisional de los paquetes de controladores de dispositivos en los equipos cliente, mediante las técnicas descritas en esta guía, proporcionan las ventajas siguientes:

• Seguridad mejorada. Puesto que los usuarios estándar no pueden instalar controladores de dispositivos que no estén firmados o que estén firmados por un editor que no es de confianza, los administradores tendrán un control riguroso respecto a los controladores de dispositivos que pueden usarse en una organización. Podrán impedirse los controladores de dispositivos desconocidos, así como cualquier controlador de dispositivo que el administrador no permita expresamente. Mediante el uso de directivas de grupo, un administrador puede proporcionar a todos los equipos cliente de una organización los certificados de los editores que se consideren de confianza, permitiendo la instalación de los controladores sin intervención del usuario, para comprobar que se trata de una firma digital de confianza.
  
• Reducción de los costes de soporte técnico. Los usuarios sólo podrán instalar los dispositivos que hayan sido probados y admitidos por la organización. En consecuencia, el sistema permite mantener la seguridad del equipo, al tiempo que se reducen las solicitudes del departamento de soporte técnico.
  
• Experiencia de usuario mejorada. Un paquete de controladores firmado por un editor de confianza y almacenado provisionalmente en el almacén de controladores funciona de modo automático, cuando el usuario conecta el dispositivo al equipo. No se requiere acción alguna por parte del usuario.
  

En esta sección se incluyen las tareas principales para la seguridad de los paquetes de controladores de dispositivos:
Los controladores de dispositivo (device drivers en inglés) son programas añadidos al núcleo del sistema operativo, concebidos inicialmente para gestionar periféricos y dispositivos especiales. Pueden ser de dos tipos: orientados a caracteres (tales como los dispositivos NUL, AUX, PRN, del sistema) o bien orientados a bloques, constituyendo las conocidas unidades de disco. La diferencia fundamental entre ambos tipos de controladores es que los primeros reciben o envían la información carácter a carácter; en cambio, los controladores de dispositivo de bloques procesan, como su propio nombre indica, bloques de cierta longitud en bytes (sectores). Los controladores de dispositivo, aparecidos con el DOS 2.0, permiten añadir nuevos componentes al ordenador sin necesidad de rediseñar el sistema operativo.
Tradicionalmente han sido programas binarios puros, similares a los COM aunque ensamblados con un ORG 0, a los que se les colocaba una extensión SYS. Sin embargo, no hay razón para que ello sea así, ya que un controlador de dispositivo puede estar incluido dentro de un programa EXE, con la condición de que el código del controlador sea el primer segmento de dicho programa. El EMM386.EXE del MS-DOS 5.0 sorprendió a más de uno en su día, ya que llamaba la atención observar como se podía cargar con DEVICE: lo cierto es que esto es factible incluso desde el DOS 2.0 (pese a lo que pueda indicar algún libro), pero ha sido mantenido casi en secreto. Actualmente es relativamente frecuente encontrar programas de este tipo. La ventaja de un controlador de dispositivo de tipo EXE es que puede ser ejecutado desde el DOS para modificar sus condiciones de operación, sin complicar su uso por parte del usuario con otro programa adicional. Además, un controlador de dispositivo EXE puede superar el límite de los 64 Kb, ya que el DOS se encarga de relocalizar las referencias absolutas a segmentos como en cualquier programa EXE ordinario.
En placas de vídeo, principalmente, los drivers son indispensables, pues las tecnologías (DirectX 10, OpenGL 2.1, PhysX, etc) que las nuevas placas utilizan para que los juegos reproduzcan efectos especiales son muy avanzadas y necesitan instrucciones bien detalladas y específicas.

Drivers básicos

Windows consigue hacer que algunos componentes de hardware funcionen - aunque de manera simple - sin instalar otro driver. Esto es posible, gracias a los drivers básicos, que son sólo drivers comunes para cualquier placa. Por ejemplo, el driver básico (también conocido como genérico o standard) de vídeo, tiene instrucciones pre-establecidas que definen que cualquier placa de vídeo soporta la resolución de 640x480 y pueda reproducir 16 colores.

1Por sus siglas en inglés. Input/Output

Unidades de almacenamiento

Introducción

Han pasado muchos años, millones de hecho, desde que el ser humano sintió la necesidad de registrar información sobre un medio; desde sus humildes inicios cuando con el uso de pigmentos hacia pinturas donde plasmaba hechos ocurridos o animales vistos, poco tiempo paso para que utilizara otros métodos para guardar información como los códices en los que incluso puede detallar procedimientos médicos de aquel entonces. Poco a poco las tecnologías fueron mejorando y con ello la complejidad de los pensamientos con lo que el conservar la información se volvió en algo muy importante.
Primero, los medios de almacenamiento se aplicaron para guardar patrones de tejido, y el mismo principio de utilizo para hacer el censo de USA; para este punto; los medios aún no eran digitales, eran físicos aplicados a maquinas. Pero sentaron las bases para lo que hoy en día conocemos.
Sean mecánicos o digitales, en los dispositivos de almacenamiento se guardan, de forma temporal o permanente, datos y programas que se manejan en los equipos de computo, su objetivo es almacenar y recuperar la información de forma eficiente.
El almacenamiento se relaciona con do procesos:

1. Lectura de datos almacenados para luego transferirse a la memoria de la computadora.
   
2. Escritura o grabación de datos para mas tarde recuperarla y utilizarla.
   

Evolución de los dispositivos de almacenamiento

Los medios de almacenamiento han evolucionado en forma notable desde las primeras computadoras. En la actualidad existe una gran variedad tecnologías y dispositivos nuevos, pero el disco rígido sigue siendo el "almacén" principal de la información en la computadora.
Estos dispositivos pueden almacenar en si mismo la información o transcribirla a otros soportes. Los principales dispositivos de almacenamiento que nos podemos encontrar en una computadora son:

Tarjetas perforadas

Aunque se suele atribuir a Joseph-Marie Jacquard ¹ la primicia al utilizar en sus telares mecánicos una ristra de tarjetas perforadas como elemento de control la realidad es que fue un maestro tejedor de Lyon, Henri Falcon, quien, en 1728, ya reemplazo una cinta de papel perforado por una serie de tarjetas perforadas unidas por un cordón. Esta técnica se perdió cuando se emplearon cilindros perforados para el mismo objetivo. Es entonces que Jaquard tiempo después volvió al uso de las tarjetas mediante el empleo de un aditamento mediante el cual la tarjeta perforada controlaba el hilo correspondiente a un solo patrón de seda. Este invento permitió que un solo maestro hilador logrará hacer diseños sumamente complejos sin la ayuda de un ayudante.
Este principio de tarjeta perforada fue aplicado por Herman Hollerith para el censo de 1887 en Estados Unidos y tiempo después se tomo como el primer medio para ingreso y almacenamiento de información.

Cintas perforadas

En principio se puede tomar como tarjetas perforadas, con la variante de que es en un formato continuo utilizada comúnmente para la comunicación de teletipos y como almacenamiento de datos en maquinas CNC (Control Numérico por Computadora).

Cinta magnética

El soporte en cintas magnéticas consiste en una banda donde se ha depositado material magnético y, en algunos casos, una capa protectora lubricante. Esta cinta esta dividida en varias pistas en las que se registra la información. Esta cinta es un deposito secuencial, ya que hay que recorrer todo el medio hasta encontrar la información deseada.
La primer cinta magnética comercial fue introducida en la UNIVAC en el año de 1951. Este dispositivo utilizaba una cinta metálica con una capacidad de 1.44Mbits una densidad de registro de 25dpi y una velocidad de lectura de 100 pulgadas/s.

Discos magnéticos

Las pistas circulares concéntricos separados lo menos posible entre sí, existentes en sus dos caras recubiertas de una fina capa superficial de material magnetizable. Este es del tipo usado en las cintas de audio, siendo que las partícula ferromagnética que lo componen conservan su magnetismo aunque desaparezca el campo que las magnetizó.
Disco magnético son sistemas de almacenamiento de información que en la actualidad tienen una gran importancia, ya que constituyen el principal soporte utilizado como memoria masiva auxiliar. El cuerpo del disco así recubierto en sus dos caras, está constituido: en los disquetes por mylard (flexible), y en los discos rígidos por aluminio o cristal cerámico.

El disco duro

Es el principal dispositivo de almacenamiento del equipo, y su principal cometido es contener, entre otros datos, el sistema operativo, que es el elemento necesario para manejar todas las aplicaciones instaladas en el ordenador. La capacidad de un disco duro es muy variada, hoy en día los podemos encontrar hasta de unos 5 TB². Lo habitual es que instalemos un disco duro en el equipo, pero podemos instalar dos o mas lo cual es muy visto en servidores.
El disco duro se compone de un conjunto de discos metálicos y magnéticos dentro de una caja. El rendimiento de este determina la velocidad con la que se abren los programas y los archivos. De igual forma un disco duro mas eficiente ayuda a necesitar menos memoria RAM.

Interfases de los discos duros

La interfaz en un componente electrónico que gestiona el flujo de datos entre el sistema y el disco, siendo responsable de factores como el formato en el que almacenan los datos, su taza de transferencia, velocidad, etc

Interfaces ST506, MFM y RLL

Los primeros discos duros eran gestionados por controladoras ST506 estándar creado por la empresa Seagate. Dentro de esta norma se implementaron los modos MFM y RLL, dos sistemas para el almacenamiento de datos que si bien son diferentes en funcionamiento, a nivel físico y externo del disco presentan la misma apariencia.
Estas unidades incluían externamente tres conectores; El primero, y como en cualquier otro disco duro, el de la alimentación. Los otros dos servían para el control y la transmisión de datos desde el disco hasta la controladora.
La tasa de transferencia era de unos 0.5Mb/s el MFM y 0.75Mb/s el RLL, su capacidad era de entre 40 a 100 Mb.

Interfaz ESDI

Esta tecnología represento un adelanto para el tiempo en el que surgió, ya que una parte de la lógica decodificadora de la controladora se implemento en la propia unidad, lo que permitió elevar el ratio de transferencia a 10MB/s. Así mismo se integro un buffer de sectores que permitía transferir pistas completas en un único giro o revolución del disco.
No obstante estas tecnologías no fueron muy extendidas, solo compañías como IBM o Hp/Compaq fueron las que mas los emplearon en sus máquinas. En ningún caso excedieron de los 650Mb de capacidad.

Interfaz IDE

Esta interfaz fue creada a pedido de Compaq a Western Digital para aplicarlas en un tipo de ordenadores. Su principal característica era la de contener la controladora en la propia unidad; de este modo solo era útil un cable entre el cable IDE y el bus del sistema. Se elimino la necesidad de utilizar un cable para el control y otro para la transmisión bastando con uno solo de 40 hilos desde el bus hasta el disco duro.
IDE permite una transferencia de 4 Mb/s. Una clara desventaja sobre esta tecnología es que no podían coexistir mas de dos unidades en un equipo y que su capacidad no era mayor a los 528Mb.

Interfaz EIDE

La interfaz EIDE o también conocida como IDE mejorado, logra una mejora de flexibilidad y prestaciones. En primera instancia aumenta su capacidad hasta los 8.4Gb y la tasa de transferencia comienza a subir a partir de los 10Mb/s.
Además se emplean dos sistemas de traducción de los parámetros físicos de la unidad, de forma que se pudiera acceder de modos en capacidades mas elevadas. Como mejora, las unidades EIDE podían ser instaladas en números de hasta cuatro en un solo equipo. Para ello se obligo a los fabricantes de sistemas y de BIOS a soportar los controladores secundarios siempre presentes en los diseños de PC's pero jamas utilizados hasta el momento para montar una unidad maestra y otra esclava.
También se habilito la posibilidad de instalar unidades CD-ROM y DVD coexistiendo en el sistema.

Interfaz SCSI

Estas unidades fueron destinadas a entornos de desarrollo profesional donde se requiera de mucha fiabilidad y rendimiento. En su versión mas sencilla de esta interfaz permite el montaje de hasta 7 unidades. También abre la portabilidad permitiendo montar la misma unidad de un sistema Windows a Macintosh con la misma norma. Aumenta el rendimiento y la no dependencia del BUS. Posee su propia BIOS por lo que sobrepasa limitaciones de la ROM BIOS.

Interfaz S-ATA

Esta supera un número importante de problemas con los tradicionales discos ATA en sistemas realmente grandes o cuando las necesidades de almacenamiento son sumamente grandes.

Interfaz SAS

Este sustituye a la conexión SCSI aunque continua utilizando los mismos comandos para interactuar con los nuevos dispositivos. Produce un importante incremento con la velocidad permitiendo la conexión y desconexión en caliente de dispositivos. Alcanza tasas de transferencia de 128Mb/s, cuenta con un buffer de 16Mb para lectura y escritura lo que evita los cuellos de botella.

Unidades en estado sólido (SSD)

Un dispositivo en estado sólido es un medio de almacenamiento de datos que utiliza memoria no volátil tales como la flash en lugar de los platos encontrados en los discos duros. Estos son un dispositivo secundario de almacenamiento hechos con componentes electrónico para uso en computadoras en sustitución de los discos convencionales. Al no tener partes móviles pretende disminuir el tiempo de lectura y el de lactancia y otros retrasos. Es inmune a las vibraciones por lo que es la mas recomendable para su uso en equipos móviles como laptops, coches y aviones.

Ventajas

• Arranque mas rápido
  
• Mayor rapidez de lectura
  
• Lanzamiento y arranque de aplicaciones mas rápido
  
• Menor consumo de energía
  
• Menor producción de calor
  
• Menor peso
  

Desventajas

• El precio es mucho mayor que un disco duro
  
• Menor tiempo de vida confiable
  
• Menor recuperación de información en un fallo. Al descomponerse la información se pierde permanentemente
  

Disquetera (flopy room).

Utiliza un soporte magnético llamado disquete para leer y escribir la información. Actualmente esta en desuso. Por lo general se encuentra en la parte frontal del gabinete y se conecta a la placa base mediante un cable IDE y ala fuente mediante un conector Berg 4p especifico para ella.

Unidades ópticas

Estas unidades son hoy en día ampliamente utilizadas, aunque se están reemplazando por otros tipos como las flash drive. En estas se encuentran las lectoras y las grabadoras y pueden utilizar soportes como el CD, el DVD, y mas recientemente el Blue Ray.
Las unidades que combinan lectura y escritura de diferentes soportes se denomina combo. Así es habitual ver en equipos; principalmente portátiles; CD-R/DVD (Lee CD y DVD pero solo grava CD).
Estas un9idades se encuentran en la parte frontal de gabinetes de equipos de escritorio o en la parte lateral en portátiles, incluso se les encuentra en la parte trasera en equipos All In One. Utilizan la misma conexión de corriente y datos que el disco duro.

CD-ROOM

El CD-ROOM emplea un láser para la lectura junto con un complejo sistema óptico. Dicho láser incide en la superficie del disco pudiendo ocurrir dos cosas: La luz da en la superficie que no ha sido quemada por la grabadora en cuyo caso se refleja en el metal, y dicha reflexión es captaa por un sensor interpretándose un uno lógico, o bien la luz incide en una de las perforaciones quemadas e interpretada por un cero lógico.
El tiempo medio que tarda una unidad en acceder a la información cuando se lo pedimos se le llama velocidad de acceso. Los valores típicos oscilan entre 100 y 250 milisegundos. A mayor velocidad de acceso menor tiempo tardará en comenzar a transferir los datos al sistema.

DVD

Los soportes en DVD son; en pocas palabras; una extensión de los CD-ROOM, capaces de almacenar varias veces mas información. En lo que difieren en comparación con un CD-ROOM es en la velocidad de lectura, grabación y regrabación.
Podemos dividir a las unidades DVD por el formato que utilizan que pueden ser DVD-R y DVD+R.

DVD-R/RW

Este es el formato que hasta el momento ha adoptado Apple en sus unidades SuperDrive al igual que por el DVD Forum que integran marcas como Pioner, LaCie, Panasonik, TDK. Teac, Toshiba. Es el formato mas extendido.

DVD+R/RW

Este es el formato adoptado por la Alliance DVD+RW que integra marcas como Aopen, Freecom, Hp, NEC, Phillips, Plextor, Rocoh, Sony, TDK, Vervatim, Vivistar, Polares. Este es relativamente nuevo, se creo con fines domésticos introduciéndose al mercado a principios de 2002 y por lo tanto es menos extendido que DVD-R.

Blue-Ray

El Blue-ray es un soporte de almacenamiento, se presenta en un formato de disco óptico de 12cm de diámetro igual que un CD. Este tipo de soporte se ideo para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos en alta densidad.
El funcionamiento de estas unidades es idéntico al de los CD y al de los DVD con excepción del haz de luz azul y en la estructura de datos.
El diseño estructural de un disco Blue-ray es muy diferente al de un CD o un DVD, mientras que la capa del sustrato de un DVD tiene un grosos de 0.6mm en el disco Blue-ray esta cubierto por una capa de tan solo 0.1mm, así es como se puede obtener la distancia óptica entre las pistas de datos y el sistema óptico de los drivers.
Su capasidad esta condicionada por el número de capas que contenga, una capa de Blue-ray puede contener unos 25GB, aproximadamente 6 horas de vídeo de alta definición mas el audio. Si el disco es de doble capa puede contener aproximadamente 50GB. En la actualidad se estan desarrollando discos Blue-ray de cuatro y ocho capas.

Lector de tarjetas

Este dispositivo agrupa ranuras para diferentes tipos de tarjetas flash. Dichas tarjetas suelen utilizarse en aparatos electrónicos como cámaras, teléfonos móviles, videojuegos y otros.
Al tener el mismo tamaño que la disquetera ocupa su lugar en el gabinete, aunque algunos modelos vienen adaptados para colocarlos en una ranura mas grande o en modelos portátiles esta unidad es mas compacta. Para instalarlo es necesario que el equipo disponga de una placa de un bus de expansión USB, pues esta es la única conexión que lleva.

Tarjetas de memoria

Una tarjeta de memoria o tarjeta de memoria flash es un dispositivo de almacenamiento que conserva la información que le ha sido almacenada de forma correcta aun con la pérdida de energía, es decir, es una memoria no volátil.
na tarjeta de memoria es un chip de memoria que mantiene su contenido sin energía. Hay diversos tipos de tarjetas.
El término Memoria Flash fue acuñado por Toshiba, por su capacidad para borrarse “en un flash” (instante). Derivados de EEPROM, se borran en bloques fijos, en lugar de bytes solos. Los tamaños de los bloques por lo general van de 512 bytes hasta 256KB.los chips flash son menos costosos y proporcionan mayores densidades de bits. Además, el flash se está convirtiendo en una alternativa para los EPROM porque pueden actualizarse fácilmente.
La PC Card (PCMCIA) se encontraban entre los primeros formatos comerciales de tarjetas de memoria (tarjetas de tipo I) que salen en la década de 1990, pero ahora se utiliza principalmente en aplicaciones industriales y para conectar dispositivos de Entrada-Salida tales como un módem. También en los años 1990, una serie de formatos de tarjetas de memoria más pequeña que la PC Card salieron, incluyendo CompactFlash, SmartMedia, Secure Digital, MiniSD, MicroSD y similares. El deseo de pequeñas tarjetas en teléfonos móviles, PDAs y cámaras digitales compactas produjo una tendencia que dejó la anterior generación de tarjetas demasiado grandes.
En las cámaras digitales SmartMedia y CompactFlash había tenido mucho éxito, en 2001 SM había capturado el 50% del mercado de cámaras digitales y CF tenía un dominio absoluto sobre las cámaras digitales profesionales. En 2005, sin embargo, Secure Digital/Multi Media Card habían ocupado el puesto de SmartMedia, aunque no al mismo nivel y con una fuerte competencia procedente de las variantes de Memory Stick, xD-Picture Card, y CompactFlash. En el campo industrial, incluso las venerables tarjetas de memoria PC card (PCMCIA) todavía mantienen un nicho de mercado, mientras que en los teléfonos móviles y PDA, el mercado de la tarjeta de memoria estaba muy fragmentado hasta el año 2010 cuando microSD pasa a dominar el mercado de smartphones y tabletas.

Unidades de almacenamiento en equipos portátiles

• Los equipos portátiles utilizan prácticamente los mismos dispositivos que el resto de las PC's La diferencia radica en el tamaño, las conexiones, la ubicación y en ciertos caso en la velocidad, generalmente de escritura.
  
• El disco duro es mucho mas pequeño y en la misma conexión lleva datos y corriente
  
• La disquetera es inexistente, la cual esta ya en desuso pero se puede ver en equipos de escritorio contrario en equipos portátiles.
  
• La unidad óptica; si la tiene; suele ser combo. Utiliza la misma conexión que el disco duro
  
• El lector de tarjetas esta integrado al aplaca madre y suele no ser tan completo pues por el tamaño suele eliminar algunas ranuras.
  

Los equipos portátiles reducidos (netbooks) utilizan como dispositivo de almacenamiento un disco duro. La tendencia actual es la de utilizar un sistema híbrido entre disco duro (HDD) y u8nidades en estado sólido (SSD), que emplea memoria tipo SDRAM con hasta 3 TB de capacidad y que esta llamado a sustituir al disco duro convencional por sus altas prestaciones.

Sistemas de almacenamiento a gran escala

La tecnología de almacenamiento actual engloba todo tipo de soportes. Tenemos, por ejemplo, sistemas WORM, bibliotecas de cintas y bibliotecas virtuales. En los últimos años, los sistemas SAN y NAS han demostrado su excelente fiabilidad. Veamos en qué se diferencian estos dos sistemas:

• Las unidades SAN (Storage Area Network) pueden ser armarios enormes; algunos pueden tener 240 discos duros. Estos grandes sistemas con más de 50 terabytes de capacidad hacen más que sólo activar cientos de discos duros. Son almacenes de datos de una potencia increíble que emplean utilidades de software muy versátiles para gestionar múltiples arrays, soportar diversas configuraciones de arquitectura de almacenamiento y proporcionar una monitorización constante del sistema.
  
• Las unidades NAS (Network Attached Storage) son unidades independientes que cuentan con sistemas operativos y de archivos propios y gestionan los discos duros que llevan conectados. Son unidades de diversa capacidad para ajustarse a las necesidades de cada propietario y funcionan como servidores de archivos.
  

Desde hace bastante tiempo, el almacenamiento a gran escala no ha estado al alcance de la pequeña empresa. Los sistemas de discos duros SAN Serial ATA (SATA) se están convirtiendo en una manera rentable de disfrutar de gran capacidad de almacenamiento. Estas unidades array también se están incorporando a los sistemas de copia de seguridad en cintas virtuales, es decir, en arrays RAID que se presentan como máquinas de cintas, eliminando completamente los soportes en cinta.
Otras tecnologías de almacenamiento, como iSCSI, DAS (Direct Attached Storage), Near-Line Storage (datos adjuntos en soportes extraíbles) y CAS (Content Attached Storage), también proporcionan disponibilidad. Los arquitectos del almacenamiento saben que una copia de seguridad no basta. En los entornos actuales altamente informatizados, las copias de seguridad acumulativas diarias o semanales completas pueden quedar obsoletas en cuestión de horas o incluso minutos después de ser creadas. En entornos de grandes almacenes de datos, ni siquiera se tiene en cuenta hacer copias de seguridad de datos en continuo cambio. La única salida para estos enormes sistemas es contar con sistemas espejo de almacenamiento: servidores literalmente idénticos con exactamente la misma capacidad.

Programas para protección de datos

Los fabricantes de sistemas de almacenaje buscan maneras exclusivas de procesar grandes cantidades de datos y proporcionar al mismo tiempo redundancia en casos de desastre. Algunas grandes unidades SAN incorporan una complicada organización en bloques, creando en esencia un sistema de archivos de bajo nivel desde la perspectiva RAID. Otras unidades SAN incorporan un registro interno de transacciones en bloques, de modo que el procesador de control de la SAN pueda rastrear en ellas y escribir en cada disco por separado. Con este registro de transacciones, la unidad SAN puede recuperarse en caso de caídas de tensión o paradas inesperadas. (Ver ejemplos de sistemas SAN)
Algunos científicos informáticos especializados en sistemas de almacenamiento proponen añadir inteligencia a la controladora del array RAID para hacerla consciente de los sistemas de archivos. Esta tecnología proporcionaría mayor capacidad de recuperación en casos de desastre, teniendo por meta la consecución de arrays de almacenamiento que se "curan" solos. (Ver A la vanguardia de la tecnología de almacenamiento - Controladoras RAID más inteligentes)
Contar con una reserva heterogénea de almacenamiento de información a donde pueden acceder numerosos ordenadores sin depender de un sistema de archivos de un tipo específico sería otra idea por el estilo. En organizaciones donde existen diversas plataformas de hardware y sistemas, un sistema de archivos transparente proporcionaría acceso a los datos independientemente del sistema empleado para escribirlos. (Ver A la vanguardia de la tecnología de almacenamiento - Sistema de archivos SAN)
Otros científicos informáticos abordan la cuestión de la redundancia de los arrays de almacenamiento con un enfoque muy distinto. Pese a que el concepto RAID se aplica a un número enorme de sistemas, los científicos e ingenieros informáticos buscan nuevas maneras de proteger los datos cuando los sistemas fallan. Los objetivos que impulsan el desarrollo de este tipo de RAID son la redundancia y la protección de los datos sin sacrificar el rendimiento. (Ver A la vanguardia de la tecnología de almacenamiento - Mejoras en la implementación de RAID)
Leer el informe de la University of California, Berkeley (Ver ¿Cuánta información se generó en 2003?) sobre la cantidad de información digital producida en 2003 es para quedarse estupefacto. Aunque su sistema o el de su cliente pueden no tengan terabytes o petabytes de información, en caso de desastre cada archivo es esencial.

Referencias

• Gallegos, Carlos J. Montaje de componentes informáticos. (2011) .Editorial EDITEXT S.A. España.
  
• Anassagati Pedro de M. Los periféricos. (2008). AUOC La universidad virtual. España
  
• Disco magnético. (2012, 11 de marzo). Wikipedia, La enciclopedia libre. Fecha de consulta: 04:10, mayo 6, 2012 desde http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Disco_magn%C3%A9tico&oldid=54486281.
  
• Martín Márquez Pedro L. Montaje y mantenimiento de equipos (2010). Ediciones Parainfo S.A. España.
  

1(1752-1854) Hijo de un obrero textil, trabajó de niño en telares de seda, y posteriormente automatizó esta tarea con el uso de tarjetas perforadas

2TB = Terabyte. Es una unidad de almacenamiento que equivale a 10¹² bytes.