INSTITUTO ORSON WELLESCURSO: SISTEMAS NO LINEALES IIPROF: Aldo Gilardi-Magnan A.

SEMANA VI:Formatos de registro de audio digital…

Hemos hablado de DAWs, de interfaces, de comunicación de éstos con las computadoras, de transmisión de la información digital, de frecuencia de muestreo, etc. Pero, dónde se almacena toda esa gran cantidad de data?

Hay diferentes tecnologías que permiten almacenar información digital. Algunas destacan por una serie de aspectos, entre ellos: su robustez, velocidad de acceso/lectura y por su capacidad de almacenamiento. El dispositivo de almacenamiento por excelencia es el disco duro. Veamos algunas características de este medio…

Disco Duro o Hard Disc Drive.-

Es un dispositivo de almacenamiento masivo (no volátil) compuesto por una serie de discos magnéticos concéntricos (hasta 7 de ellos, llamados platos) que giran a gran velocidad, y una serie de cabezales (uno por cada cara de cada disco) que nos permiten registrar y luego buscar y leer la información. Información grabada de forma magnética y no lineal en zonas de almacenamiento de data llamadas “sectores” (pistas concéntricas de diferente radio)…

Los componentes de un disco duro, en detalle son:

“LOS DISCOS (Platters)

Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace girar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos

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caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos. Suele reservarse una para almacenar información de control.

LAS CABEZAS (Heads)

Están ensambladas en pila y son las responsables de la escritura y lectura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando éste está girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco.

EL EJE

Es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco.

"ACTUADOR" (actuator)

Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un "actuador" usa la fuerza de un electro imán empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electro imán para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo "rotor" ellas se mueven a la vez.

CILINDROS (cylinders)

El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan levemente más rápido que los HD de un solo disco.

PISTAS (tracks)

Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la más interna. Una pista es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura.

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SECTORES (sectors)

Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del HD determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen más sectores.”

Landz: Zona sobre las que aparcan las cabezas una vez se apaga la computadora.

Principio de funcionamiento.-

El sistema de escritura/lectura se basa en el principio de inducción electromagnética. Así, para escribir, la corriente (pulsos) llega hasta el cabezal de escritura el cual induce un campo magnético que orienta las partículas magnéticas depositadas en la superficie del disco que se encuentra girando a gran velocidad. Mientras que para la lectura… el campo magnético del disco induce una corriente sobre el cabezal de lectura, correspondiente a la data.

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).

• Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco.

• Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.

• Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.

• Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media.

• Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

Otras características son:

• Caché de pista: Es una memoria tipo Flash dentro del disco duro.

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• Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, Serial Attached SCSI

Aquí las interfaces más usadas:

• IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo electrónico integrado") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta aproximadamente el 2004, el estándar principal por su versatilidad y asequibilidad. Son planos, anchos y alargados.

• SCSI (small computer system interface): Son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de almacenamiento y velocidad de rotación(hasta 15000 RPM). Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 milisegundos y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que posibilita una mayor velocidad de transferencia.

• SATA (Serial ATA): El más novedoso de los estándares de conexión, utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. Existen tres versiones, SATA 1 con velocidad de transferencia de hasta 150 MB/s (hoy día descatalogado), SATA 2 de hasta 300 MB/s, el más extendido en la actualidad; y por último SATA 3 de hasta 600 MB/s el cual se está empezando a hacer hueco en el mercado. Físicamente es mucho más pequeño y cómodo que los IDE.

• SAS (Serial Attached SCSI): Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado, además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI. Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costes. Por lo tanto, las unidades SATA pueden ser utilizadas por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

• iSCSI (Internet SCSI): es un método de conexión de dispositivos de almacenamiento a través de una red mediante TCP/IP. Puede usarse a través de una red de área local (LAN), una red de área extensa (WAN) o Internet. Esto le permite obtener acceso al almacenamiento que existe en

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una ubicación diferente del equipo. Cuando el equipo se conecta a un disco en un dispositivo de destino iSCSI, el disco aparece como un disco duro local que se puede administrar y usar como cualquier otro disco duro local.

Discos duros de estado sólido (SSD o Solid State Drive)

Es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa una memoria no volátil, como la memoria flash, o una memoria volátil como la SDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales. En comparación con los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son menos susceptibles a golpes, son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Los SSD hacen uso de la misma interfaz que los discos duros, y por tanto son fácilmente intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos con el equipo.

Los discos sólidos, al no disponer de partes móviles, tienen una serie de ventajas sobre sus primos mecánicos:

• Mayores velocidades de escritura y de lectura de datos. • Arranque instantáneo, no hay motores que acelerar • Latencia mucho más baja • Menor consumo de energía • Se calientan menos • Rendimiento constante, es decir mantienen su velocidad

independientemente de donde estén los datos y de lo lleno que esté el disco.

• No hacen ruido • Son más resistentes a golpes y cambios de temperatura

Pero también tenemos algunos inconvenientes en estos nuevos discos:

• Precio: son más caros que los disco mecánicos • Capacidad: su capacidad de almacenamiento es muy inferior a los discos

mecánicos • Mayor dificultad para recuperar datos en una unidad averiada.

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