Los discos CD (Compact Disk)

Desarrollados en 1.979 por Sony y Philips, no tuvieron gran aceptación hasta que en 1.981 se empezaron a utilizar en grabaciones de música clásica y fueron presentados en el Festival de Salzburgo por el director de orquesta Helbert Von Barajan con un gran éxito. Básicamente un disco CD está formado por una capa metálica (normalmente de aluminio o de una aleación de cromo – aluminio) que hace de superficie refractante, protegida por una gruesa capa de pintura, una capa de policarbonato, que es sobre la que se graban los datos y una capa protectora de laca que permite el paso del láser. Estos discos almacenan la información en formato digital (binario) y se leen desde el centro hasta el exterior.

Llevan impresa una microscópica ranura en espiral que actúa como una rejilla de difracción y sirve de guía al láser (a esta rejilla se deben los reflejos que se observan en los discos cuando incide la luz en ellos). En el proceso de grabación se imprimen sobre la superficie de policarbonato una serie de hendiduras (pits) con un tamaño de 0,6 micrones de ancho por 0,12 de profundidad y entre 0,9 y 3,3 de longitud, con una separación entre pistas longitudinales de aproximadamente 1,6 micrones (lands), creándose una zona de transición entre una hendidura y la siguiente. La longitud de estas transiciones determina el número de 0 binarios consecutivos. Los bit se codifican con un sistema denominado modulación EFM, que iguala un bloque de 8 bits a uno de 14 bits, donde un 1 binario debe estar separado por al menos dos 0 binarios.

La información se almacena en tramas. Una trama es igual a 588 bits (24 de sincronización, 14 de control, 536 de datos y los últimos 14 de corrección de errores). De los 536 bits de datos, al estar en codificación EFM son necesarios 3 bits de separación, por lo que al final para una trama de 588 bits nos da un total de 24 bytes de datos. Estos se transmiten en bloques de 98 tramas, lo que da un total de 2048 bytes en cada bloque.

El CD se divide en tres partes diferenciadas:

 LEAD IN, situada en los 4 mm. iniciales del disco. El Lead In contiene la información de la situación de los datos, es decir, dónde están hubicados.
 ZONA DE DATOS, que es en la que se graban los datos del CD.
 LEAD OUT, que ocupa 1 mm. inmediatamente posterior a la zona de grabación y cuya misión es comunicar el fin de ésta.

Existen CD en 12 cm y 8 cm de diámetro. Dentro de los de 12 cm hay de 650, 700, 800 y 875 MB de capacidad. Hay varios tipos de CD, siendo los principales los CD-R (Record), que permiten una sola grabación, los CR-RW (Re-Writable) o regrabables y los CD-G (Graphics), diseñados especialmente para Karaoke (imagen y música en un mismo CD). Al principio la capa refractaria era de diversos metales, incluido el oro (lo que les daba un tono dorado). Posteriormente empezaron a utilizarse otros metales, habiendo CD de diferentes tonos (verdes, azules, etc).

Esto se terminó cuando se determinó utilizar el aluminio y el cromo – aluminio como metal refractante, sobre todo para eliminar los problemas de compatibilidad con las lectoras de DVD. Mención aparte tienen los CD-ROM (Read Only Memory), formato empleado para la distribución de material audiovisual y de software. El proceso de grabación de estos es diferente a los de los CD-R, siendo en el caso de los CD-ROM un proceso totalmente físico, a partir de una plantilla grabada de forma digital, con un láser de alta potencia en un máster.

A continuación se imprime este máster en los discos, normalmente por medios mecánicos, se le añade la capa metálica, una capa de terminación imprimible y una capa de protección a base de lacas. Este método también se emplea en el grabado industrial de DVD, permitiendo añadir a la grabación sistemas anticopia.

Discos Flash

El futuro de los discos rígidos parece estar cambiando. En efecto, el aumento de las capacidades de las memorias de estado sólido, básicamente las de tipo FLASH como las que se encuentran en los pendrives están aumentando en forma exponencial, existiendo ya discos de hasta 32 GB totalmente en estado sólido (son una gran memoria FLASH, sin platos ni cabezales) e inclusive algunos fabricantes están comenzando a incluir en los discos convencionales un par de GB de memoria FLASH para alojar los archivos de arranque, o para que el sistema operativo efectúe la hibernación en esta zona del disco, reduciendo el consumo de la computadora.

Evidentemente, falta recorrer bastante camino todavía, dado que las dos tecnologías que se utilizan masivamente para la construcción de memorias FLASH (NOR y NAND) presentan algunas desventajas respecto de los discos rígidos, como por ejemplo elevados tiempos de accesos en algunos casos, bajo numero de ciclos de lecto/escritura, mayor costo por MB de capacidad, entre otros. Pero si se mira atrás, se puede ver que problemas similares que parecían insalvables fueron resueltos rápidamente, lo que permite prever que en un futuro no muy lejano, los discos rígidos serán estructuras muy diferentes a las actuales.

Sin embargo las ventajas son innumerables:

 Menor disipación térmica
 Menores posibilidades de avería
 Sumamente silenciosos
 Menor consumo
 Posibilidad de reducir el tamaño de los discos
 Importante reducción del peso
 Mayor tolerancia ante desaceleraciones bruscas y golpes
 Mayor seguridad en la conservación de datos

De momento el mercado de las portátiles de pequeño tamaño (netbook) parece ser su mejor mercado, ya que para este tipo de computadoras, normalmente con problemas de ventilación por su reducido tamaño y diseño, y el hecho de su propia movilidad, que implica un alto riesgo de movimientos bruscos y golpes, aunque sean leves (basta con ver la alta incidencia de problemas en los discos rígidos de las portátiles), hacen que este tipo de discos sea el ideal.

Interface SCSI

La interfaz SCSI (Small Computer System Interface) ha sido tradicionalmente relegada a tareas y entornos de ámbito profesional, en los que prima más el rendimiento, la flexibilidad y la fiabilidad. Para empezar, SCSI es una estructura de bus separada del bus del sistema. De esta forma, evita las limitaciones propias del bus de la PC. Además, en su versión más sencilla esta norma permite conectar hasta 7 dispositivos SCSI en el equipo (serían 8 pero uno de ellos ha de ser la propia controladora), aunque hoy día pueden conectarse hasta 15 más la controladora; y las ventajas no se reducen al número de periféricos, sino también a su tipo: se puede conectar prácticamente cualquier dispositivo (escáneres, impresoras, unidades ópticas, unidades removibles, etc.) siempre que cumplan con esta norma.

Otra enorme ventaja de SCSI es su portabilidad; esto quiere decir que se puede conectar el disco rígido o lectora (o lo que sea) a computadoras Macintosh, Amiga, etc., que empleen también la norma SCSI. Un detalle a resaltar es que todos los periféricos SCSI son inteligentes; es decir, cada uno posee su propia ROM donde almacena sus parámetros de funcionamiento. En especial, es la controladora lo más importante de la cadena SCSI, que al poseer su propia BIOS puede sobrepasar limitaciones de la ROM BIOS del sistema.

Posiblemente lo que hace destacar a SCSI es su rendimiento, bastante superior a IDE al no depender del bus del sistema; no obstante, no todas son ventajas: SCSI es más caro que IDE, y en la mayoría de las ocasiones, más complejo de configurar, aunque esto último es cada vez menos problemático, ya que es preciso resaltar que la norma SCSI también ha evolucionado y mejorado. Otro aspecto referente al rendimiento de los discos rígido, es que su velocidad de rotación puede alcanzar las 15.000 RPM.

Hay una gran variedad de interfaces SCSI debido a su evolución, pero básicamente se diferencian en tres aspectos:

 Cantidad de hilos por conector Narrow 25 o 50 y Wide de 68 u 80
 Velocidad de transferencia
 Capacidad del canal 8 o 16 bits

La primera norma, SCSI-1, lograba un máximo de 3 MB/s de transferencia, con una anchura de 8 bits en el bus de datos. La posterior SCSI-2 introdujo mejoras en el control de los dispositivos, inclusión de mejoras de caché y otras, subiendo a 5 MB/s de ratio, con la misma anchura de bits que su predecesora. Luego se presentó la variante Fast SCSI-2, que lograba los 10 MB/s, manteniendo esos 8 bits en el bus de datos.

El modo Wide se unió después al Fast, resultando el Fast/Wide SCSI-2, con el que se amplió a 16 bits el ancho de banda del bus de datos, lográndose hasta 20 MB/s de transferencia y permitiendo un soporte de hasta 15 dispositivos en cadena. El avance más reciente (2003) es la interfaz Ultra-640 SCSI bajo la norma Ultra-5, con el que se ha conseguido llegar a 640MB/s a 16 bits con un cable de 80 hilos. La siguiente imagen ilustra algunos conectores para diferentes dispositivos, la mayoría obsoletos.

Interface Fireware

La interface FireWire (IEEE-1394) realiza conexiones serie como el USB, pero logra transferencias de 50MB/s y 100MB/s en su última versión. En realidad se parece más a un conector SCSI que a un USB (SCSI se describe más adelante). Este puerto se utiliza mayormente para cámaras digitales y en computadoras Macintosh, son pocas las mother para PC que traen este conector on-board, generalmente debe utilizarse algún adaptador. Tal como los puertos USB, las conexiones pueden ser del tipo hot, como los USB.

En realidad, los USB surgen como un complemento a los FireWire, dejando a estos últimos para transferencias rápidas como HD, audio y video, y a los USB para dispositivos más lentos como teclados y mouse. La idea del USB es tener un conector versátil y económico, relegando bandwidth.

Los USB pueden entregar hasta 5v, mientras que un puerto FireWire en teoría podría llegar a 30v En particular los USB trabajan a petición del host (a donde se conecta el dispositivo), en cambio un dispositivo con FireWire puede iniciar él la comunicación con el host.

Interface E-ATA

Una variante es el E-SATA (External SATA) disponible para dispositivos SATA externos, donde la conexión al dispositivo se realiza directamente con un conector y cable SATA sin conversión de protocolos, logrando distancias máximas de 2 metros y transmisiones de 115MB/s. También se están haciendo populares los discos externos utilizando otros medios de conexión, como ser mediante un cable USB (Universal Serial Bus) o FireWire.

En realidad, los discos rígidos externos son ATA o SATA, y dentro de la carcasa en que se alojan hay un circuito encargado de traducir los datos que entran y salen al formato de la norma USB (o FireWire). Sin embargo, la velocidad de transmisión se relega a 60MB/s en USB versión 2.0. La versión USB 1.1 en desuso, podía transmitir a 12MB/s. Si bien la velocidad de 60MB/s es muy lenta comparada con 133MB/s o 150MB/s se compensa con la posibilidad de trasladar el dispositivo a cualquier otra PC posibilitando transferencia de datos y backup. En realidad hoy día se pueden conseguir USB versión 3.0 con picos de transferencia de 600MB/s.

Otro detalle, es que los conectores USB utilizan una transmisión serie (como el SATA) con tan solo 4 conductores haciendo su fabricación más sencilla y económica y logrando una distancia máxima de 5 metros. En particular este puerto se hizo muy famoso en los últimos años debido a su versatilidad, hoy día no solo para HD externos tienen utilidad, sino también para mouse (reemplazando al conector PS/2), teclados, webcam, cámaras digitales, impresoras, escáneres, parlantes.. y prácticamente cualquier dispositivo.

Quizá la su mayor difusión se deba a que este tipo de conector puede suministrar energía al dispositivo, sin necesidad de utilizar cables auxiliares, sin embargo, algunos dispositivos utilizan igual fuentes externas, como impresoras o discos rígidos. La facilidad de uso de dispositivos con este tipo de conector ayudo mucho su difusión, ya que para conectarlos no hace falta reiniciar la computadora (conexión hot), quizá debe reiniciarse una única vez, cuando se instalan los controladores del dispositivo en particular, luego se podrá utilizar el puerto estando la PC encendida).

En un único puerto USB se pueden enchufar hasta 127 dispositivos (en realidad 127 para toda la PC). Generalmente las mother vienen provistas con 2 o 4 conectores en la parte trasera y otros 2 al frente o a un costado, para poder acceder a los restantes debe utilizarse un USB hub, que es un dispositivo que permite conectar a él varios aparatos USB. Este dispositivo a su vez actúa como repetidor de la señal permitiendo extender los 5 metros máximos utilizando hasta 5 hub como máximo en cadena logrando 30 metros de distancia (serían 6 tramos de cable de 5 metros cada uno). A continuación se ilustran los modelos actuales de conectores USB, se suelen utilizar con diferentes propósitos, el más común es el USB-A.

Interface Serial ATA

Hoy día, los discos mas comunes se comunican mediante una interfaz serie, llamada Serial ATA, que utilizan menos conductores, pero que logran una velocidad mas alta, debido a que se puede aumentar muchísimo la velocidad a la que se envían/reciben los datos sin que aparezcan interferencias entre conductores. Es común que se refiera a esta tecnología como “SATA” y a la anterior como “PATA” o simplemente ATA.

Entre sus ventajas, se puede citar que SATA proporciona un mayor desempeño que el ATA equivalente, con desempeño que va de los 150 MB/seg en SATA I, a los 300 MB/seg de la segunda generación; actualmente se comercializa el SATA III con 600 MB/seg. También son totalmente transparentes al software, respecto de ATA paralelo tradicional, esto permite una fácil transición a la tecnología nueva. Y lo mejor: SATA tiene un costo competitivo en comparación con soluciones de ATA paralelo equivalentes, que incluyen los sistemas principales, dispositivos y el cableado en cantidades grandes.

Hay que recordar, ya que en la actualidad “conviven” ATA y SATA, que los cables de datos y de alimentación SATA tienen nuevos diseños y no se pueden usar los cables anteriores, de 40 y 80 conductores. Una gran ventaja de la interfaz SATA es que ya no de debe configurar cada dispositivo como maestro o esclavo debido a que en cada cable va un único dispositivo.

Interface IDE / EIDE

Escoger la mejor interfaz según las necesidades no es una tarea menor, ya que la misma influirá en factores como la vida útil del dispositivo, la escalabilidad del sistema, el método de actualizaciones, el método de backup, el rendimiento de la unidad, la velocidad de transferencia, etc. En las próximas páginas se describen varios medios para la transferencia de información, en particular los IDE, SATA y SCSI son los más utilizados y los USB y FireWire van ganando terreno en otras áreas.

Se presentarán las diferentes variedades, aplicaciones, pros y contras de cada medio para tener una idea de la versatilidad del mercado hoy día y de su evolución. Existen varias maneras de conectar una unidad de disco a la computadora. Hasta hace unos años, lo más común era utilizar una “cinta” ancha, casi siempre de color gris, que contenía 40 cables en su interior. Esta interfaz, que enviaba los datos en paralelo al HD se llamo IDE (Integrated Drive Electronics), y funcionaba a una respetable velocidad de 33MB/s.

También se la conoció como ATA (AT Attachment) por las normas a las que deben respetar los fabricantes para unidades de este tipo. Como todos los demás componentes de la computadora, fue quedando obsoleta, y se la reemplazo por la interfaz EIDE (Enhanced IDE) o Fast-ATA, que con un cable muy parecido pero de 80 conductores lograba velocidad de hasta 133 MB/s y la posibilidad de conectar hasta cuatro unidades simultáneamente eliminando el límite de IDE de un máximo de dos unidades en el sistema.

Las placas bases vienen provistas con dos conectores EIDE que se identifican como IDE1 y IDE2 para denotar el canal primario y el secundario. A su vez, en cada canal se pueden conectar hasta dos dispositivos, los cuales compartirán el canal. Hoy día la mayoría sólo incluye un conector IDE. El cable de datos es una cinta ancha con tres conectores, el conector del tramo más alejado se conecta a la mother y los otros dos a los dispositivos. Estos dispositivos deben competir por el uso del canal, es decir, que no pueden enviar datos al mismo tiempo.

Para establecer prioridades en las transmisiones e identificar los dispositivos para otras configuraciones, las unidades traen pines que se conectan mediante jumpers o puentes. Esta configuración permite establecer a la unidad como Master (Maestro), Slave (Esclavo) o Cable Select (Elige el Cable). La primera opción le da mayor prioridad a ese dispositivo que al que esta como Slave. Solo uno de los dos dispositivos puede estar en Master o Slave y si uno esta como Cable Select, el otro también debe tener esa configuración. Si hay un único dispositivo prácticamente carece de importancia su configuración, aunque por norma se establece como Master.

En caso de elegir la opción CS, el primer dispositivo (conector del medio) se establece como maestro y el otro como esclavo. De esto se puede resumir que en este tipo de interfaces se debe elegir entre un canal primario o secundario, y luego a su vez entre maestro o esclavo.