Versión en inglés.

2.3.2 Almacenamiento Masivo

¿Cómo Difieren los Dispositivos de Almacenamiento Masivo, de la RAM?

Los dispositivos de almacenamiento masivo (discos magnéticos, discos ópticos, y cintas magnéticas) tienen tiempos de acceso lentos y bajas tasas de transferencia. Estos se encuentran localizados lejos del procesador y no se encuentran tampoco en la tarjeta principal. (¡Algunas veces ni siquiera se encuentran en la misma caja de la tarjeta principal!). Pero, las tecnologías de almacenamiento masivo también tienen muchas ventajas importantes:

Confiabilidad de la Unidad de Disco

El mercado de las unidades de disco duro es altamente competitivo porque existe una gran demanda de los consumidores de discos con grandes capacidades, altas tasas de transferencia, y bajo costo. Para cumplir estos objetivos, los productores de discos están continuamente avanzando en lo más nuevo de coberturas magnéticas, magnetos más fuertes y tecnología ultra-limpia de fabricación.

Para alcanzar altas tasas de transferencia de datos, una unidad de disco duro tiene que girar muy rápido: de 4,000 a 15,000 rpm (revoluciones por minuto). Además, los parches magnéticos que almacenan los bits de datos en el disco duro, tienden a ser pequeños y están empacados muy juntos. Por lo tanto, para leer de manera precisa estos pequeños bits girando a tan alta velocidad, la cabeza de lectura/escritura debe estar muy, muy cerca de la superficie del disco. La cabeza pasea en un amortiguador de aire, y la distancia entre esta y la superficie del disco es menor que el ancho de un cabello humano—menos que el tamaño de una partícula de polvo. De hecho, si la cabeza encuentra una partícula sobre la superficie del disco, mientras el disco está girando a tantos miles de rpm, la cabeza se estrellará en el disco, dañándose y dañando la capa magnética del disco. Por eso es importante respaldar los datos en una cinta u otro disco de manera regular.

Una especificación común para medir la confiabilidad de la unidad de disco es el MTBF (Tiempo Medio Entre Fallas -Mean Time Between Failures-), el tiempo promedio (en horas) que se espera que un dispositivo funcione antes de tener una falla. Por lo general, las unidades de disco para las PC tienen rangos de MTBF de aproximadamente 500,000 horas, 57 años. Sin embargo, el MTBF es un estimado teórico, porque las unidades no han existido tanto tiempo como para verificar su tiempo de vida esperado. El grado MTBF debe ser usado en conjunto con la vida útil. La vida útil es el tiempo que transcurre antes de que ocurra una falla, debido al uso creciente y al desgaste de los dispositivos. Es el tiempo que el productor predice que el disco podría durar. Al comprar discos, usa la vida útil como un estimado más preciso de lo que el disco va a durar antes de que ocurra una falla.

Medios Ópticos: CD vs. DVD

Los datos en un medio óptico se leen y escriben usando un haz de luz láser. Los discos compactos (CD) y los discos de video digital (DVD) son discos ópticos. Un DVD es una forma mejorada de un CD. Los dos tipos de discos son físicamente del mismo tamaño, pero difieren en el formato. Los DVD tienen mucha más capacidad, la cual alcanzan de dos formas. Primero, los DVD tienen pistas más angostas, por lo que pueden incluir más pistas en el mismo tamaño de disco. Tanto los CD como los DVD se leen usando la luz de un láser. El láser del CD es rojo, mientras que el láser del DVD es azul. La luz roja tiene una longitud de onda más larga que la luz azul. El láser azul puede así producir un haz de luz más pequeño, permitiendo que enfoque las pistas más delgadas del DVD. La segunda forma en la que un DVD logra una capacidad mayor que un CD es utilizando varias capas de pistas. El láser azul no solo es más angosto, sino que también es más poderoso. Su haz de luz puede penetrar el plástico y enfocar a diferentes profundidades. Los DVD que tienen doble-capa en realidad tienen dos conjuntos de pistas en un lado del disco, una bajo la otra. El haz de luz puede enfocarse en la capa superior o inferior. Esto duplica la capacidad de un lado de un disco de DVD. También es posible colocar pistas en ambos lados de un DVD. Un DVD DLDS (Doble Capa Doble Lado -Double Layer Double Side-) usa capas dobles y puede leer discos por ambos lados, ofreciendo cuatro veces la capacidad de una unidad SLSS (Lado y Capa Sencilla - Single Layer Single Side-).

Los CD tienen dos formatos de grabación, CD-R y CD-RW. El libro de texto de Parsons y Oja menciona los DVD grabables, sin embargo existen múltiples formatos estándar para esto. Así pues, mientras que los CD-R y los CD-RW son legibles en la mayoría de las unidades de CD o DVD, los DVD grabables pueden no ser legibles para algunas unidades de DVD. Por esta razón, los usuarios que graban datos en medios ópticos para una distribución masiva (por ejemplo, para el lanzamiento de un nuevo paquete de software), pueden por ahora limitarse al uso de CD, a pesar de que tienen menor capacidad que los DVD. Los DVD son usualmente utilizados como un medio para presentaciones multimedia que combinan sonido con gráficos, como las películas.

Medios Magnéticos

Los medios magnéticos varían desde algunos de los dispositivos de almacenamiento más pequeños, como los discos flexibles, a los dispositivos de mayor capacidad como las unidades de disco duro. El disco flexible ya no es utilizado para distribuir sistemas operativos, debido al tamaño de los sistemas operativos actuales. La última distribución importante de Windows usando discos flexibles fue Windows 95, el cual ocupaba 30 disquetes.

Los discos zip, unidades de almacenamiento removibles producidos por Iomega, permiten a los usuarios almacenar muchísimo más datos que los que puede almacenar un disco flexible, a pesar de que los discos zip no son físicamente mucho más grandes que los discos flexibles. Estas unidades fueron muy populares, y muchos equipos incluían una unidad de zip como equipo estándar. Sin embargo, su uso ha declinado debido a la amplia disponibilidad de unidades CD-RW y DVD-RW y al reducido costo de los discos CD-R y DVD-R.

Actualmente, se están produciendo unidades portátiles más pequeñas y con capacidad más grande. Por ejemplo, el dispositivo de almacenamiento Mini USB de Iomega ofrece 64MB, 128MB, o 256MB de capacidad de almacenamiento en un dispositivo del tamaño de la llave de un carro. Otro dispositivo de almacenamiento portátil ofrecido por Iomega es el disco duro externo HDD para computadora de escritorio el cual es tamaño bolsillo. Está disponible en 40GB, 80GB, o 120GB de capacidad de almacenamiento. Ambos dispositivos pueden conectarse a un puerto USB o FireWire. Para las computadoras portátiles, se puede usar un Microdrive, el cual está construido sobre tarjetas CompactFlash que pueden ser conectadas en un dispositivo con una ranura PCMCIA, comúnmente encontrada en las computadoras portátiles. Puede guardar arriba de 4GB de datos en una unidad del tamaño de una caja de cerillos.

Las unidades fijas de disco duro continúan siendo el principal medio de almacenamiento de las computadoras actualmente. Pueden guardar más datos que cualquiera de los tipos removibles, ópticos o magnéticos. En la mayoría de las máquinas personales, el sistema operativo, los programas de aplicaciones, y los datos del usuario, todos se encuentran en el disco duro. Las unidades de disco duro más pequeñas hoy en día, que se encuentran por lo general en las computadoras portátiles, guardan alrededor de 20 GB. Cuando se compran por separado, los discos duros tienen una capacidad de 20 GB a alrededor de 300 GB, con el límite incrementándose continuamente año tras año. Otra característica importante al comparar unidades de disco duro, es la velocidad a la cual gira una unidad de disco, debido a que esto limita la tasa a la cual pueden transferirse los bits entre la unidad y la computadora. Las unidades más lentas giran a 4200 rpm (por ejemplo: las computadoras portátiles); las más rápidas a 15,000 rpm. Si un disco duro va a ser utilizado en una aplicación cuyo desempeño sea crítico, como un servidor de bases de datos, la tasa de transferencia de datos es una consideración importante. Esta tasa será afectada por muchos otros factores además de la velocidad de rotación del disco y la latencia (tiempo que toma acceder el primer bit de datos) - como el tipo de controlador de disco seleccionado, y el tipo de arquitectura de memoria que la computadora usa. Revisa las secciones sobre benchmarking en 2.1.1 Processor Basics y 2.5.2 Bottlenecks para encontrar más información sobre este tema.

Medios Ópticos vs. Magnéticos

Comparemos brevemente las tecnologías de almacenamiento óptico y magnético. Los medios ópticos son más durables. No se dañan por el polvo o la humedad, ni son vulnerables a daños eléctricos (sin embargo, pueden deteriorarse por daños físicos, como por rasguños). La tasa MTBF de los medios ópticos oscila entre 30 y 300 años, mientras que los medios magnéticos utilizan propiedades magnéticas que tienen un MTBF de entre 3 y 7 años. Los medios ópticos también son más económicos por cada MB que los discos magnéticos. Una caja de CD-R en blanco es dos veces más cara que una caja de diez discos flexibles. Por otro lado, los discos magnéticos, con excepción de los discos flexibles, pueden grabarse y leerse más rápido que los discos ópticos. Toma aproximadamente 8 minutos llenar un CD grabable de 700 MB. Una unidad de disco duro puede almacenar la misma cantidad de datos en menos de un minuto. Finalmente, la mayoría de las unidades de disco duro ofrecen mayor capacidad que cualquier dispositivo óptico disponible actualmente.

Estado Sólido

Un tipo popular de almacenamiento portátil para dispositivos pequeños como cámaras digitales y PDA (Asistentes Digitales Personales -Personal Digital Assistants-) es la memoria flash. La memoria flash usa tecnología en estado sólido, usando partes no movibles dentro del chip. Los datos son grabados usando cargas electrónicas. Para re-escribir los datos, la memoria flash aplica campos eléctricos usando cableado del circuito para borrar secciones predeterminadas del chip, por lo que esas áreas pueden ser re-escritas.

Ejemplos de dispositivos de almacenamiento de memoria flash son las tarjetas CompactFlash y SecureDigital. La tarjeta CompactFlash usa un chip del controlador, el cual puede incrementar el desempeño en dispositivos con procesadores lentos, y chips de memoria flash. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 4GB (sin embargo, las que tienen capacidad grande son muy caras). Una tarjeta SecureDigital es más pequeña y delgada que una caja de fósforos. Su capacidad de almacenamiento está entre 4MB y 32 GB, e incrementándose cada año.

Comparando Almacenamientos

Existen muchas formas de almacenar datos. Por ejemplo, actualmente existen tres tipos de unidades de CD y cinco tipos de unidades de DVD. La siguiente tabla muestra los tipos más comunes de almacenamiento disponibles en la actualidad. Los medios de almacenamiento magnético puede leerse y escribirse muchas veces, pero algunos medios ópticos son de sólo lectura, y otros permiten que sólo se escriba sobre ellos una sola vez (pero pueden leerse muchas veces.)

Nombre Tipo Capacidad Capacidad de escritura
Disco flexible de Alta-densidad
Magnético
1.44 MB
Ilimitada
tarjeta SecureDigital Estado Sólido 128 MB- 32GB
Mucha
tarjeta CompactFlash Estado Sólido 128 MB - 64 GB Mucha
Super flexible (super floppy) Magnético 120 o 240 MB Ilimitada
Dispositivo de almacenamiento USB (ThumbDrive) Estado Sólido 256, 512 MB, 1, 2, 4, 8 GB o más Mucha
CompactFlash como Microdrive Magnético 340 MB a 8 GB Ilimitada
Disco Iomega Zip
Magnético
100, 250, o 750 MB
Ilimitada
CD-ROM
Óptico
650 o 700 MB
Sólo lectura
CD-R
Óptico
650 o 700 MB
Escribe sólo una vez
CD-RW
Óptico
650 o 700 MB
Mucha
Disco Iomega Jaz
Magnético
1 o 2 GB
Ilimitada
DVD+/-R
Óptico
4.7 GB
Escribe sólo una vez
DVD+/-RW
Óptico
4.7 GB
Mucha
DVD+R DL (dual layer)
Óptico
8.5 GB
Escribe sólo una vez
DVD-ROM (SLSS)
Óptico
4.7 GB
Sólo lectura
DVD-ROM (DLSS o SLDS)
Óptico
8.5 GB
Sólo lectura
DVD-ROM (DLDS)
Óptico
18.8 GB
Sólo lectura
Unidad de disco duro interno Magnético 20 GB o más Ilimitada
Unidad de disco duro externo Magnético 20 GB o más Ilimitada

Tabla 1 Comparación de la capacidad de almacenamiento