Tecnologías de Almacenamiento Digital: Discos Magnéticos, Ópticos y de Estado Sólido

Dispositivos de Almacenamiento Digital: Magnéticos, Ópticos y Electrónicos

Los dispositivos de almacenamiento son componentes esenciales en cualquier sistema informático, permitiendo guardar y recuperar datos de forma persistente. Se clasifican principalmente en tres categorías: magnéticos, ópticos y electrónicos (o de estado sólido).

Discos Magnéticos

Los discos magnéticos almacenan información utilizando propiedades magnéticas. Existen dos tipos principales:

Disco Duro (HDD)

• Gran capacidad de almacenamiento.
• Menor tiempo de acceso comparado con los discos ópticos.
• Generalmente no son transportables debido a su fragilidad y tamaño.

Floppy Disk (Disquete)

• Menor capacidad (ej. 1.44 MB) y actualmente en desuso.
• Eran transportables.

Para el almacenamiento de datos, las unidades de disco magnético utilizan los siguientes elementos:

• Una película delgada de material magnético.
• Una cabeza magnética suspendida sobre la superficie del disco.

Proceso de Escritura y Lectura en Discos Magnéticos

• Escritura: Se hacen pasar impulsos eléctricos por la cabeza magnética para magnetizar las moléculas de la superficie del disco, representando bits (0s y 1s).
• Lectura: La cabeza magnética se pasa por las moléculas ya magnetizadas, que se comportan como pequeños imanes. Esto crea un campo magnético que induce una pequeña corriente eléctrica en el bobinado del cabezal, la cual es interpretada como datos.

Formateo de un Disco Magnético

El formateo de un disco magnético implica escribir ceros y unos para organizar la superficie del disco en estructuras lógicas. Se divide en:

• Pistas (Tracks): Círculos concéntricos que dividen la superficie del disco.
• Sectores: Porciones de cada pista donde se almacena un bloque de datos.
• Clusters: La unidad mínima de almacenamiento a la que el sistema operativo puede acceder. Un cluster es una zona compartida entre una pista y un sector. Su tamaño depende de la capacidad del disco y del sistema operativo utilizado. Un archivo, dependiendo de su tamaño, puede ocupar uno o varios clusters.

Organización de un Disco Duro (HDD)

Un HDD consta de varios discos rígidos, llamados platos, donde se almacena la información. La superficie de cada plato se divide en:

• Cilindros: Conjunto de pistas idénticas (una de cada plato) que se encuentran en la misma posición vertical. El sistema operativo puede acceder a todas las pistas de un cilindro simultáneamente.
• Sectores: Unidades de almacenamiento que dividen a los cilindros (normalmente 512 bytes por sector).

La capacidad total de un disco duro se puede calcular aproximadamente con la fórmula: [Número de Cabezas x Número de Cilindros x Número de Sectores por Pista] x Tamaño del Sector.

Discos Ópticos

Los discos ópticos consisten en una lámina circular de plástico (aproximadamente 12 cm de diámetro y 1.2 mm de grosor). La información se almacena en una única pista en forma de espiral, compuesta por pequeñas hendiduras llamadas 'pits' y zonas planas llamadas 'lands'. Los círculos interiores son más pequeños que los exteriores, lo que implica que la velocidad de rotación del disco debe ajustarse para mantener una velocidad de lectura/escritura constante.

Tipos de Discos Ópticos

• CD (Compact Disc): Capacidad de 640 MB a 800 MB.
  • CD-ROM (Compact Disc - Read-Only Memory): Solo lectura. La grabación se realiza durante la fabricación mediante un molde que crea los 'pits'.
  • CD-R (Compact Disc - Recordable): Salen de fábrica sin grabar. Una vez grabados, los datos permanecen inalterables. Se necesita una unidad óptica que, mediante un láser, crea los micro-taladros (pits) en una capa fotosensible.
  • CD-RW (Compact Disc - ReWritable): Se pueden reescribir hasta 500.000 veces. Esto es posible gracias a una capa de aleación de telurio que puede cambiar su estado de cristalino a amorfo y viceversa mediante calentamiento controlado con láser, creando o borrando los 'pits'.
• DVD (Digital Versatile Disc): Hasta 17 GB de capacidad. Poseen idénticas dimensiones al CD, pero su mayor capacidad se debe a la disminución del tamaño de los 'pits', la reducción del espacio entre pistas y la introducción de varias capas de datos.
  • DVD-R/RW: Formatos de grabación de video, generalmente incompatibles entre sí.
  • DVD+R/+RW: Otro formato de grabación, a menudo utilizado para datos.
  • DVD-RAM: Permite grabación masiva y reescritura, similar a un HDD.
• Blu-ray Disc: Utiliza un láser azul más fino (longitud de onda de 405 nm, a diferencia de los 650 nm de los DVD), lo que permite 'pits' de menor tamaño y, por tanto, almacenar más datos en el mismo espacio (25 GB para una capa, 50 GB para doble capa).

Disco Magneto-Óptico (MO)

Los discos magneto-ópticos (disponibles en tamaños de 3.5” y 5.25”) combinan tecnologías magnéticas y ópticas:

• Magnético: El soporte sobre el que se graba y lee la información es magnético.
• Óptico: Utiliza un haz láser para leer y escribir la información.

Ventajas del Disco Magneto-Óptico

• Mayor capacidad: El haz láser es más fino que una cabeza magnética tradicional, permitiendo mayor densidad de datos.
• Mayor duración de vida útil: No hay contacto físico entre el cabezal y la superficie del disco, reduciendo el desgaste.

La escritura en un disco MO consiste en calentar la zona correspondiente a unos 200ºC con un láser. Mientras está caliente, un campo magnético externo cambia la polaridad magnética de esa zona, la cual se mantiene al enfriarse.

Discos Flash (Pendrive)

También conocidos como memorias USB o pendrives, se conectan al puerto USB del ordenador, creando una unidad de disco. Están basados en una circuitería de chips de memoria flash NAND con interfaz USB y son reconocidos por el sistema operativo como un disco extraíble (USB 3.0 ofrece velocidades de hasta 600 MB/s).

Ventajas del Pendrive

• Polivalente: Conexión USB universal, no requiere alimentación externa.
• Portabilidad: Muy compactos y fáciles de transportar.
• Compatibilidad total: Compatibles con la mayoría de los sistemas operativos y versiones de USB (hacia adelante y hacia atrás).
• Han desbancado a otras soluciones de almacenamiento portátil debido a su conveniencia y capacidad.

Unidad de Estado Sólido (SSD)

Las SSD (Solid State Drive) son dispositivos de almacenamiento que, a diferencia de los HDD, no tienen partes móviles. Los datos se guardan en memorias flash NAND, y una controladora gestiona su funcionamiento.

Ventajas del SSD

• Sin partes móviles: Más silenciosos, menor consumo energético, menor generación de calor y mayor resistencia a golpes.
• Mucho más rápidos que los HDD en lectura y escritura de datos.
• Mayor durabilidad y fiabilidad.

Fuente de Alimentación

La Fuente de Alimentación se encuentra generalmente en la parte posterior del interior de la caja del ordenador, ofreciendo un conector externo para la corriente eléctrica. Son fuentes de tipo conmutadas (ej. ATX), encargadas de transformar la corriente alterna de la red eléctrica en corriente continua de bajo voltaje para alimentar todos los componentes del PC.

SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida)

Un SAI es un dispositivo que proporciona energía eléctrica a los equipos conectados durante un corte de suministro o fluctuaciones de voltaje. Su función principal es asegurar el funcionamiento continuo de los equipos y protegerlos de posibles daños causados por problemas en la red eléctrica, permitiendo un apagado seguro o la continuidad de operaciones críticas.