jueves, 17 de enero de 2013

CD-room


Disco compacto



Disco compacto grabable (CD-R)
El disco compacto (conocido popularmente como CD, del inglés compact disc) es un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información (audio, video, documentos, ...). Fue desarrollado conjuntamente en 1980 por las empresas Sony y Philips, y comenzó a comercializarse en 1982. Hoy en día tecnologías como el DVD pueden desplazar o minimizar esta forma de almacenamiento, aunque su uso sigue vigente.
A pesar de que cada fabricante utiliza pequeñas variaciones en la composición de los materiales empleados en la fabricación de los discos, todos siguen un mismo patrón: la información es almacenada en un sustrato de policarbonato plástico, al que se le añade una capa refractante de aluminio que reflejará la luz del láser (comúnmente en el rango del espectro infrarrojo, y por tanto no apreciable visualmente); se le añade una capa protectora que lo cubre y, opcionalmente, una etiqueta en la parte superior.

Características

  • Información almacenada: grabación de audio, video, imágenes, texto, datos, etc.
  • Capacidad: originalmente 650 MB, para 74 minutos de audio. Actualmente hasta 875 MB o 100 minutos de audio. Hay versiones reducidas de 215 MB o 21 minutos de audio.
  • Forma: circular, con un orificio al centro.
  • Diámetro: originalmente 120 mm en el borde exterior. Hay versiones reducidas de 80 mm.
  • Grosor: 1,2 mm.
  • Material: policarbonato plástico con una capa reflectante de aluminio.
  • Vida útil: entre 2 años y más de 8 años (aunque en condiciones especiales de humedad y temperatura se calcula que pueden durar unos 217 años).
  • Formato de audio: CD audio.
  • Formato de video: Video CD (VCD) o Super Video CD (SVCD).
  • Según el disco compacto:
    • De sólo lectura del inglés, CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory).
    • Grabable: del inglés, CD-R (Compact Disc - Recordable).
    • Reescribible: del inglés CD-RW (Compact Disc - ReWritable).
Un CD de audio se reproduce a una velocidad tal que se leen 150 KB por segundo. Esta velocidad base se usa como referencia para identificar otros lectores como los de los ordenadores, de modo que si un lector viene indicado como 24x, significa que lee 24 x 150 = 3600 KB por segundo. A diferencia del vinilo el CD es leído radialmente del centro hacia a fuera. Además, como el flujo de datos debe de ser continuo, eso implica que la velocidad tangecial debe ser constante (en el vinilo la constante es la velocidad radial o RPM). Así cuando el haz lee el CD en su parte más céntrica (primeros temas) girara más rápido que cuando lea la parte más alejada del centro.


Capacidad

Según el tipo de CD, actualmente hay diferentes configuraciones:
  • Diámetro: 80 mm - 215 MB o 21 minutos de audio.
  • Diámetro: 120 mm - 650 MB o 74 minutos de audio.
  • Diámetro: 120 mm - 700 MB o 80 minutos de audio.
  • Diámetro: 120 mm - 800 MB o 90 minutos de audio.
  • Diámetro: 120 mm - 875 MB o 100 minutos de audio.

Almacenamiento de la información

En un CD la información se almacena en formato digital, es decir, utiliza un sistema binario para guardar los datos. Estos datos se graban en una única espiral que comienza desde el interior del disco (próximo al centro), y finaliza en la parte externa. Los datos binarios se almacenan en forma de pozos y llanos, de tal forma que al incidir el haz de luz del láser, el ángulo de reflexión es distinto en función de si se trata de un pozo o de un llano.
Los pozos tienen una anchura de 0,6 micras, mientras que su profundidad (respecto a los llanos) se reduce a 0,12 micras. La longitud de pozos y llanos está entre las 0,9 y las 3,3 micras. Entre una revolución de la espiral y las adyacentes hay una distancia aproximada de 1,6 micras (lo que hace cerca de 45.000 pistas por centímetro).
Es creencia muy común el pensar que un pozo corresponde a un valor binario y un llano al otro valor. Sin embargo, esto no es así, sino que los valores binarios son detectados por las transiciones de pozo a llano, y viceversa: una transición determina un 1 binario, mientras que la longitud de un pozo o un llano indica el número consecutivo de 0 binarios.
Además, los bits de información no son insertados "tal cual" en la pista del disco. En primer lugar, se utiliza una codificación conocida como modulación EFM (Eigth to Fourteen Modulation, o 'modulación ocho a catorce') cuya técnica consiste en igualar un bloque de ocho bits a uno de catorce, donde cada 1 binario debe estar separado (al menos) por dos 0 binarios.
El almacenamiento de la información se realiza mediante tramas. Cada trama supone un total de 588 bits, de los cuales 24 bits son de sincronización, 14 bits son de control, 536 bits son de datos y los últimos 14 bits son de corrección de errores. De los 536 bits de datos, hay que tener en cuenta que están codificados por modulación EFM, y que cada bloque de 14 bits está separado del siguiente por tres bits; por tanto, una trama de 588 bits contiene 24 bytes de datos. Por último, la transmisión de datos se hace por bloques, cada uno de los cuales contiene 98 tramas, es decir, 2.048 bytes.

Estándares de los discos compactos

Una vez resuelto el problema de almacenar los datos, queda el de interpretarlos de forma correcta. Para ello, las empresas creadoras del disco compacto definieron una serie de estándares cada uno de los cuales reflejaba un nivel distinto. Cada documento fue encuadernado en un color diferente, dando nombre a cada uno de los libros:
  • Libro rojo: representa el estándar CEI IEC 908 para los discos compactos de audio digital (también conocidos como CD-DA). Este libro define el soporte, proceso de grabación y diseño del reproductor adecuado para soportar CD-Audio.
  • Libro amarillo: describe el estándar ISO 10149:1989 para los CD-ROM (discos de sólo lectura). Se divide en dos modos: el Modo 1, representa el modo de funcionamiento típico de almacenamiento de datos; el Modo 2, o formato XA, soporta además audio, imágenes y video.
  • Libro naranja: estandariza tanto los discos grabables
(CD-R) como los regrabables (CD-RW).
  • Libro verde: sienta las bases para el diseño de los discos compactos interactivos (CD-I).
  • Libro azul: es el estándar de los discos láser.
  • Libro blanco: define el estándar del vídeo en CD-ROM (VCD y SVCD).

¿Por qué redondo? ¿Por qué un haz de luz?

La configuración en forma de disco le da a este soporte de datos versatilidad a la hora de acceder a cualquier parte de su superficie sin apenas movimientos del cabezal de lectura, usando solamente dos partes móviles, el cabezal que se mueve del centro al exterior del disco en línea recta y el eje de rotación que gira sobre sí mismo para trabajar conjuntamente con el cabezal y así obtener cualquier posición de la superficie con datos.
Este sistema de acceso a la información es superior a sistemas de cinta pues tiene menos calentamiento del soporte a altas velocidades (aun así se calienta), y el haz de luz no supone un problema de rozamiento (no toca el disco, sólo refleja luz) como pasaba con los disquetes para datos o los discos de vinilo y cintas de audio.

El formato CD ha sido superado por formatos posteriores que permiten mayor calidad:
  1. CD-A (CD-Audio).
  2. SACD (Super Audio CD).
  3. DVD-A (DVD-Audio).

Breve Historia

El disco compacto fue creado por el neerlandés Joop Sinjou y el japonés Tosí Tada Doi en 1979. Al siguiente año, Sony y Philips empezaron a distribuir discos compactos, pero las ventas no fueron exitosas, por la depresión económica de aquella época. Entronces decidieron abarcar el mercado de la música clásica, de mayor calidad musical. En 1981, el director de orquesta Herbert von Karajan convencido del valor de los discos compactos, los promovió durante el festival Salzburgo y desde ese momento empezó su éxito. Los primeros títulos grabados en discos compactos fueron la Sinfonía alpina de Richard Strauss, los valses de Frédéric Chopin interpretados por el pianista chileno Claudio Arrau y el álbum Los visitantes de ABBA.
El diámetro de la perforación central de los discos compactos fue determinada en 15 mm, cuando entre comidas, los creadores se inspiraron en el diámetro de la moneda de 10 centavos de florín de Holanda. En cambio, el diámetro de los discos compactos, que de 12 cm, corresponde a la anchura de los bolsillos superiores de los sacos para hombres, porque según la filosofía de Sony todo debía caber allí.

Limpieza, reciclado y usos alternativos

La superficie de los discos compactos puede ser limpiada con agua y jabón. Los datos contenidos en el disco no sufrirán ningún tipo de daño. Sin embargo a la hora de secarlos es fundamental NO FROTAR LA SUPERFICIE.
Los discos compactos son difíciles de reciclar dado que apenas hay empresas que se dedican a este tipo de tarea. Cuando un disco compacto deja de ser útil termina en el vertedero como basura convencional, aunque en ocasiones se le da otros usos alternativos:
  • Como simples posavasos de diseño alternativo. Pueden ser lijados para darles un acabado mate o pintados con spray.
  • Como espantapájaros, pues la luz del Sol reflejada en su superficie ahuyenta a las aves.

Organización de los datos en el disco duro. (LinEx)


El sistema de ficheros virtual en Linux (LinEX)

Un fichero es una abstracción muy importante en programación. Los ficheros sirven para almacenar datos de forma permanente y ofrecen un pequeño conjunto de primitivas muy potentes (abrir, leer, avanzar puntero, cerrar, etc.). Los ficheros se organizan normalmente en estructuras de árbol, donde los nodos intermedios son directorios capaces de agrupar otro ficheros.
El sistema de ficheros es la forma en que el sistema operativo organiza, gestiona y mantiene la jerarquía de ficheros en los dispositivos de almacenamiento, normalmente discos duros. Cada sistema operativo soporta diferentes sistemas de ficheros. Para mantener la modularización del sistema operativo y proveer a las aplicaciones con una interfaz de programación (API) uniforme, los diferentes sistemas operativos implementan una capa superior de abstracción denominada Sistema de Ficheros Virtual (VFS: Virtual File System). Esta capa de software implementa las funcionalidades comunes de los diversos sistemas de ficheros implementados en la capa inferior.
Los sistemas de ficheros soportados por Linux se clasifican en tres categorías:
  1. Basados en disco: discos duros, disquetes, CD-ROM. Estos sistemas son Ext2, ReiserFS, XFS, Ext3, UFS, ISO9660, etc.
  2. Sistemas remotos (de red): NFS, Coda, y SMB.
  3. Sistemas especiales: procfs, ramfs y devfs.
El modelo general de ficheros puede ser interpretado como orientado a objetos, donde los objetos son construcciones de software (estructura de datos y funciones y métodos asociados) de los siguientes tipos:
  • Super bloque: mantiene información relacionada a los sistemas de ficheros montados. Está representado por un bloque de control de sistema almacenado en el disco (para sistemas basados en disco).
  • i-nodo: mantiene información relacionada a un fichero individual. Cada i-nodo contiene la meta-información del fichero: propietario, grupo, fecha y hora de creación, modificación y último acceso, más un conjunto de punteros a los bloques del disco que almacenan los datos del fichero.
  • Fichero: mantiene la información relacionada a la interacción de un fichero abierto y un proceso. Este objeto existe sólo cuando un proceso interactúa con el fichero.
  • Dentry: enlaza una entrada de directorio (pathname) con su fichero correspondiente. Los objetos dentry recientemente usados son almacenados en una caché (dentry cache) para acelerar la translación desde un nombre de fichero al i-nodo correspondiente.

Estructura física, mecánica y funcionamiento de los discos duros.


Estructura física


Cabezal de lectura/escritura
Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos (de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El cabezal de lectura y escritura es un conjunto de brazos alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.
Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (más abajo), a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros). Si alguna llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200revoluciones por minuto se mueve a 120 km/h en el borde).

Direccionamiento


Cilindro, Cabeza y Sector
Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:
  • Plato:
Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
  • Cara:
Cada uno de los dos lados de un plato.
  • Cabeza:
Número de cabezal; equivale a dar el número de cara, ya que hay un cabezal por cara.
  • Pista:
Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
  • Cilindro.
Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
  • Sector:
Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro.
El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo:LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número; éste es el sistema usado actualmente.

Estructura lógica

Dentro del disco se encuentran:
  • el Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones
  • las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de ficheros

Funcionamiento mecánico 


Piezas de un disco duro
Un disco duro suele tener:
  • platos en donde se graban los datos
  • cabezal de lectura/escritura
  • motor que hace girar los platos
  • electroimán que mueve el cabezal
  • circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con el ordenador, memoria caché
  • bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad
  • caja, que ha de proteger de la suciedad (aunque no está al vacío)
  • tornillos, a menudo especiales

Características de un disco duro

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

Tiempo medio de acceso

Tiempo medio que tarda en situarse la aguja en el cilindro deseado; suele ser aproximadamente un 1/3 del tiempo que tarda en ir desde el centro al exterior o viceversa.

Latencia

Tiempo que tarda el disco en girar media vuelta, que equivale al promedio del tiempo de acceso (tiempo medio de acceso). Una vez que la aguja del disco duro se sitúa en el cilindro el disco debe girar hasta que el dato se sitúe bajo la cabeza; el tiempo en que esto ocurre es, en promedio, el tiempo que tarda el disco en dar medio giro; por este motivo la latencia es diferente a la velocidad de giro, pero es aproximadamente proporcional a ésta.

Tiempo de acceso máximo

Tiempo que tarda de ir del centro al exterior o viceversa.

Tiempo pista a pista

Tiempo de saltar de la pista actual a la adyacente.

Tasa de transferencia

Velocidad a la que puede transferir la información al ordenador. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

Caché de pista

Es una memoria de estado sólido, tipo RAM, dentro del disco duro de estado sólido. Los discos duros de estado sólido utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su elevado precio.

Interfaz

Medio mediante el cual un disco duro se comunica con el ordenador. Puede ser IDE, SCSI, USB o Firewire.

Disco duro.


Disco duro


Disco duro Maxtor de 1GB 
Se llama disco duro (en inglés hard disk, abreviado con frecuencia HD o HDD) al dispositivo encargado de almacenar información de forma persistente en un ordenador.

Los discos duros generalmente utilizan un sistema de grabación magnética analógica. En este tipo de disco encontramos dentro de la carcasa una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre estos platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares a la hora de comunicar un disco duro con el ordenador. Los más utilizados son IDE/ATA, SCSI, y SATA (de reciente aparición).
Tal y como sale de fábrica el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes tenemos que definir en él una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.
También existen otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limita a las supercomputadoras, por su elevado precio. Así, el caché de pista es una memoria de estado sólido, tipo RAM, dentro de un disco duro de estado sólido.

Micropocesador.


Microprocesador

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Un microprocesador es un conjunto de circuitos electrónicos altamente integrado para cálculo y control computacional. El microprocesador es utilizado como Unidad Central de Proceso en un sistema microordenador 
En general, cada familia de microprocesador requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines, su disposición geométrica y la interconexión requerida con los componentes de la placa base. Por tanto, no es posible conectar un microprocesador a una placa base con un zócalo no diseñado para él.
Generalmente, el microprocesador tiene puertos de entrada/salida en el mismo circuito integrado (o chip). 
Los microprocesadores modernos están integrados por millones de transistores y otros componentes empaquetados en una cápsula cuyo tamaño varía según las necesidades de las aplicaciones a las que van dirigidas, y que van actualmente desde el tamaño de un grano de lenteja hasta el de casi una galleta. Las partes lógicas que componen un microprocesador son, entre otras: unidad aritmético-lógica, registros de almacenamiento, unidad de control, Unidad de ejecución, memoria caché y buses de datos control y dirección.
Existen una serie de fabricantes de microprocesadores, como IBM, Intel, Zilog, Motorola, Cyrix, AMD. 

Puertos.


Puerto serie

.Un puerto serie es una interfaz de comunicaciones entre ordenadores y periféricos en donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez. (En contraste con el puerto paralelo que envia varios bites a la vez).
Uno de los defectos de los puertos serie iniciales eran su lentitud en comparación con los puertos paralelos, sin embargo, con el paso del tiempo, están apareciendo multitud de puertos serie de alta velocidad que los hacen muy interesantes ya que utilizan las ventajas del menor cableado y solucionan el problema de la velocidad con un mayor apantallamiento y más barato usando la técnica del par trenzado. 
Un puerto de red puede ser puerto serie o puerto paralelo.

Puerto paralelo

Un puerto paralelo es una interface entre un ordenador y un periférico cuya principal característica es que los bits de datos viajan juntos enviando un byte completo o más a la vez.
El puerto paralelo más conocido es el puerto de impresora que destaca por su sencillez y que transmite 8 bits. Un puerto paralelo sirve preferentemente para la impresora. Otros puertos paralelos son los SCSI y los puertos paralelos IDE (Integrated Drive Electronics) también llamados P-ATA, PATA o ATA
En contraposición al puerto paralelo está el Puerto serie, que envia los datos bit a bit por el mismo hilo.

Componentes de la placa base: Memoria CACHE.


Memoria CACHE

Sinopsis

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Aunque de origen inglés, la palabra cache ha tomado carta de naturaleza en Español. Utilizada en informática significa memoria temporal; generalmente de existencia oculta y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente o previsible. Por ejemplo, el "Caché" de disco es un área de memoria donde el Sistema transfiere los datos que supuestamente serán accedidos de inmediato. 
La utilización de este tipo de memorias no es sino la generalización de un principio de uso común en la vida diaria; poner más a mano las cosas de uso más frecuente. Se basa en dos suposiciones que generalmente resultan ciertas:
  • Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente.
  • La información necesitada se encuentra almacenada de forma adyacente, o cuando menos muy cercana, en memoria o disco.

Tipos de cache

Desde el punto de vista del hardware, existen dos tipos de memoria cache; interna y externa. La primera, denominada también cache primaria, caché de nivel 1 o simplemente caché L1 (Level one) . La segunda se conoce también como cache secundaria, cache de nivel 2 o cache L2 .
Desde el punto de vista funcional, existen cachés específicas de algunos dispositivos, por ejemplo, de disco. También se distingue entre caché de lectura y de escritura.

Caché interna

Es una innovación relativamente reciente; en realidad son dos, cada una con una misión específica: Una para datos y otra para instrucciones. Están incluidas en el procesador junto con su circuitería de control, lo que significa tres cosas: comparativamente es muy cara; extremadamente rápida, y limitada en tamaño. Como puede suponerse, su velocidad de acceso es comparable a la de los registros, es decir, centenares de veces más rápida que la RAM.

Caché externa

Es más antigua que la interna, dado que hasta fecha "relativamente" reciente estas últimas eran impracticables. Es una memoria de acceso rápido incluida en la placa base, que dispone de su propio bus y controlador independiente que intercepta las llamadas a memoria antes que sean enviadas a la RAM.

Caché de disco

Además de las anteriores, que son de propósito general, existe una caché de funcionalidad específica que se aloja en memoria RAM estándar. Es la caché de disco (nos hemos referido a ella en la introducción de este epígrafe), destinada a contener los datos de disco que probablemente sean necesitados en un futuro próximo y los que deben ser escritos. Si la información requerida está en chaché, se ahorra un acceso a disco, lo que es centenares de veces más rápido (recuerde que los tiempos de acceso a RAM se miden en nanosegundos y los de disco en milisegundos).
El funcionamiento de la caché de disco se basa en dos esquemas de operación. La lectura adelantada ("Read-ahead") y la escritura retrasada ("Write-behind"). La primera consiste en anticipar lo que se necesitará de forma inmediata y traerlo a la caché. Por su parte, la escritura retrasada consiste en mantener los datos en caché hasta que se producen momentos de desocupación del sistema de disco. En este caso la caché actúa como memoria tampón o "buffer" intermedio, y no se obliga al subsistema a realizar físicamente ninguna escritura, con lo que las cabezas quedan libres para nuevas lecturas.