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.