En informática, el término unidad
de disco se refiere a aquel dispositivo o aparato que realiza las operaciones
de lectura y escritura de los medios o soportes de almacenamiento con forma de
disco.
Algunos solo permiten la lectura como el CD convencional.
Otros permiten una única escritura e infinidad de lecturas
(WORM).
Otros limitan el número de lecturas y o escrituras: CD-R,
DVD-R.
Permiten múltiples escrituras: CD-RW, DVD-RW. Etc.
Una unidad de disco cuenta con un motor que hace funcionar
un sistema de arrastre que hace giran uno o varios discos a una velocidad
constante, al tiempo que un mecanismo de posicionamiento sitúa la cabeza o
cabezas sobre la superficie del disco para permitir la reproducción o grabación
del disco. La rotación del disco puede ser constante o parar de forma
alternada.
Las unidades de disco
pueden ser permanentes (fijas) o extraíbles.
Normalmente, las unidades
de disco permanente suelen ofrecer mejores prestaciones y mayor capacidad de
almacenamiento de datos que las extraíbles.
Las unidades de disco se caracterizan por que son un sistema
de acceso aleatorio que permiten acceder a cualquier información de forma
inmediata. Es una ventaja con respecto a las cintas magnéticas digitales cuyo
acceso es secuencial. Este acceso aleatorio lo permite la memoria RAM.
LECTORA
DE CD
La lectora de CD, también llamada reproductor de CD, es el
dispositivo óptico capaz de reproducir los CD de audio, de video, de datos,
etc. utilizando un láser que le permite leer la información contenida en dichos
discos.
El lector de discos compactos está compuesto de:
Un cabezal, en el que hay un emisor de rayos láser, que
dispara un haz de luz hacia la superficie del disco, y que tiene también un
foto receptor (foto-diodo) que recibe el haz de luz que rebota en la superficie
del disco. El láser suele ser un diodo AlGaAs con una longitud de onda en el
aire de 780 nm. (Cercano a los infrarrojos, nuestro rango de visión llega hasta
aproximadamente 700000 nm.) por lo que resulta una luz invisible al ojo humano,
pero no por ello inocua. Ha de evitarse siempre dirigir la vista hacia un haz
láser. La longitud de onda dentro del policarbonato es de un factor n=1.55 más
pequeño que en el aire, es decir 500 nm.
Un motor que hace girar el disco compacto, y otro que mueve
el cabezal radialmente. Con estos dos mecanismos se tiene acceso a todo el
disco. El motor se encarga del CLV (Constant Linear Velocity), que es el
sistema que ajusta la velocidad del motor de manera que su velocidad lineal sea
siempre constante. Así, cuando el cabezal de lectura está cerca del borde el
motor gira más despacio que cuando está cerca del centro. Este hecho dificulta
mucho la construcción del lector pero asegura que la tasa de entrada de datos
al sistema sea constante. La velocidad de rotación en este caso es controlada
por un micro controlador que actúa según la posición del cabezal de lectura para
permitir un acceso aleatorio a los datos. Los CD-ROM, además permiten mantener
la velocidad angular constante, el CAV (Constant Angular Velocity). Esto es
importante tenerlo en cuenta cuando se habla de velocidades de lectura de los
CD-ROM.
Un DAC, en el caso de los CD-Audio, y en casi todos los
CD-ROM. DAC es Digital to Analogical Converter. Es decir un convertidor de
señal digital a señal analógica, la cual es enviada a los altavoces. DAC’s
también hay en las tarjetas de sonido, las cuales, en su gran mayoría, tienen
también un ADC, que hace el proceso inverso, de analógico a digital.
Otros servo sistemas, como el que se encarga de guiar el
láser a través de la espiral, el que asegura la distancia precisa entre el
disco y el cabezal, para que el láser llegue perfectamente al disco, o el que
corrige los errores, etcétera.
1. Diodo láser
2. Lente de enfoque
3. Divisor de rayos
4. Espejo (dirige el haz láser hacia arriba, donde está la
lente de enfoque y finalmente el CD)
5. Foto detector (fotodiodos)
6. Bus de datos
7. Tapadera de plástico
8. Imanes
9. Bobinas (sirven para mover la lente de enfoque y
seguimiento), 10. Cremallera y ranura (permiten la movilidad del cabezal en el
ancho del CD-ROM).
PASOS
QUE SIGUE EL CABEZAL PARA UNA LECTURA DE UN CD
1. Un haz de luz coherente (láser) es emitido por un diodo
de infrarrojos hacia un espejo que forma parte del cabezal de lectura, el cual
se mueve linealmente a lo largo de la superficie del disco.
2. La luz atraviesa un divisor de haz que triplica el haz de
entrada.
3. Los tres haces se enfocan sobre la superficie del CD a
través de un sistema óptico; el haz central se mantiene sobre la pista, lo
otros dos quedan a ambos lados y son usados para el sistema de seguimiento
automático de la pista (autotracking).
4. Esta luz incidente se refleja en la capa de aluminio,
atravesando el recubrimiento de policarbonato. La altura de los pozos (pits) es
igual en todos y está seleccionada con mucho cuidado, para que sea 1/4 de la
longitud de onda del láser en el policarbonato. La idea aquí es que la luz que
se refleja en un pozo viaje 1/4 + 1/4 = 1/2 de la longitud de onda más que la
luz que se refleja en un llano (land).
5. La luz reflejada se encamina mediante una serie de lentes
y espejos a cuatro foto detectores montados en cuadro.
6. Cuando se produce una transición pozo-llano o llano-pozo,
como hay un desfase de media longitud de onda entre ambos, se produce una
interferencia destructiva y la intensidad resultante es prácticamente nula. A
lo largo de un pozo, o a lo largo de un llano, no hay cambios y la intensidad
resultante es máxima. Los fotodetectores censan este cambio en la intensidad
luminosa, convirtiéndolo en energía eléctrica.
7. Para recuperar la señal, se suma la salida de los cuatro
foto detectores. Se asigna un 1 a las transiciones pozo-llano o llano-pozo
(intensidad mínima) y un 0 al interior de un pozo o un llano (intensidad
máxima).
8. El flujo de bits así leído se decodifica en el orden
inverso en que fue codificado: primero pasa por un decodificador EFM, luego por
dos niveles de detección de errores (Reed-Solomon), y por último por una etapa
de corrección de errores.
9. El autotracking se retro alimenta con la diferencia entre
la intensidad detectada por cada sensor, para mantener el láser enfocado sobre
la pista.
TIEMPO
DE CAMBIO DE VELOCIDAD
En los CD-ROM de velocidad lineal constante (CLV), la
velocidad de giro del motor dependerá de la posición que el cabezal de lectura
ocupe en el disco, más rápido cuanto más cerca del centro. Esto implica un
tiempo de adaptación para que este motor tome la velocidad adecuada una vez que
conoce el punto en el que se encuentran los datos. Esto se suele conseguir
mediante un microcontrolador que relaciona la posición de los datos con la
velocidad de rotación.
En los CD-ROM CAV no tiene sentido esta medida ya que la
velocidad de rotación es siempre la misma, así que la velocidad de acceso se
verá beneficiada por esta característica y será algo menor; no obstante, se
debe tener en cuenta que dado que los fabricantes indican la velocidad máxima
para los CD-ROM CAV y esta velocidad es variable, un CD-ROM CLV es mucho más
rápido que otro de la misma velocidad CAV cuanto más cerca del centro del
disco.
TIEMPO
DE BÚSQUEDA
El tiempo de búsqueda se refiere al tiempo que lleva mover
el cabezal de lectura hasta la posición del disco en la que están los datos.
Solo tiene sentido hablar de esta magnitud en media ya que no es lo mismo
alcanzar un dato que está cerca del borde que otro que está cerca del centro.
Esta magnitud forma parte del tiempo de acceso que es un dato mucho más
significativo. El tiempo de búsqueda tiene interés para entender los
componentes del tiempo de acceso pero no tanto como magnitud en sí.
LÁSER Y ÓPTICA
La parte más importante de una unidad de disco óptico es el
camino óptico, ubicado en un pickup head (PUH)1 , que consiste habitualmente de
un láser semi conductor, un lente que guía el haz de láser, y fotodiodos que
detectan la luz reflejada en la superficie del disco.
En los inicios, se usaban los láseres de CD con una longitud
de onda de 780 nm, estando en el rango infrarrojo. Para los DVD, la longitud de
onda fue reducida a 650 nm (color rojo), y la longitud de onda para el Blu-ray
fue reducida a 405 nm (color violeta).
Se usan dos servomecanismos principales, el primero para
mantener una distancia correcta entre el lente y el disco, y para asegurar que
el haz de láser es enfocado en un punto de láser pequeño en el disco. El
segundo servo mueve un cabezal a lo largo del radio del disco, manteniendo el
haz sobre una estría, un camino de datos en espiral continúo.
MECANISMO
DE ROTACIÓN
El mecanismo de rotación de las unidades ópticas difiere
significativamente del de los discos duros, en que el segundo mantiene una
velocidad angular constante (VAC), en otras palabras un número constante de
revoluciones por minuto (RPM). Con la VAC, usualmente en la zona exterior del
disco se consigue un mejor throughput (rendimiento) en comparación con la zona
interior.
MECANISMO
DE CARGA
Las unidades ópticas actuales usan o un mecanismo de carga
de bandeja, donde el disco es cargado en una bandeja motorizada u operada
manualmente, o un mecanismo de carga de sócalo, donde el disco se desliza en un
sócalo y es retraído hacia dentro por rodillos motorizados. Las unidades de
carga de sócalo tienen la desventaja de no ser compatibles con los discos más
pequeños de 80 mm o cualquier tamaño no estándar; sin embargo, la video consola
Wii parece haber derrotado este problema, ya que es capaz de cargar DVD de
tamaño estándar y discos de GameCube de 80 mm en la misma unidad con carga de
sócalo.
INTERFAZ
DE LA COMPUTADORA
La mayoría de las unidades internas para computadoras personales,
servidores y estaciones de trabajo son diseñadas para encajar en una bahía de
5.25" y conectarse mediante una interfaz ATAo SATA. Las unidades externas
usualmente se conectan mediante interfaces USB o FireWire. Algunas versiones
portables para usar con laptops se alimentan mediante baterías o mediantes su
bus de interfaz.[cita requerida]
Existen unidades con interfaz SCSI, pero son menos comunes y
tienden a ser más caras, debido al costo de sus chipsets de interfaz y sus
conectores SCSI más complejos.
Cuando la unidad de disco óptico fue desarrollada por
primera vez, no era fácil de añadir a las computadoras. Algunas computadores
como la IBM PS/2 estaban estandarizadas para los disquetes de 3.5" y los
discos duros de 3.5", y no incluían un lugar para un dispositivo interno
más grande. Además las PC de IBM y sus clones al comienzo únicamente incluían
una sola interfaz ATA, la cual para el momento en el que él se introducía CD,
ya estaba siendo en uso para soportar dos discos duros. Las primeras laptops no
tenían incorporada una interfaz de alta velocidad para soportar un dispositivo
de almacenamiento externo.
Las primeras tarjetas de sonido podían incluir una segunda
interfaz ATA, si bien a menudo se limitaba a soportar una sola unidad óptica y
ningún disco duro. Esto evolucionó en la segunda interfaz ATA moderna incluido
como equipamiento estándar.
Se desarrolló una unidad externa de puerto paralelo que se
conectaba entre la impresora y la computadora. Esto era lento pero una opción
para las laptops.
También se desarrolló una interfaz de unidad óptica PCMCIA
para laptops.
Se podía instalar una tarjeta SCSI en las PC de escritorio
para incorporar una unidad SCSI externa, aunque SCSI era mucho más caro que las
otras opciones.
HISTORIA
DEL DVD
A comienzo de los años 1990, dos estándares de
almacenamiento encontraron un óptico de alta densidad estaban desarrollándose:
uno era el multimedia compact disc (MMCD), apoyado por Philips y Sony; el otro
era el super density disc (SD), apoyado por Toshiba,Time Warner, Matsushita
Electric, Hitachi, Mitsubishi Electric, Pioneer, Thomson y JVC.
Philips y Sony abandonaron su formato MMCD y acordaron con
Toshiba adoptar el SD, pero con una modificación: la adopción delEFM Plus de
Philips, creado por Kees Immink, que a pesar de ser un 6% menos eficiente que
el sistema de codificación de Toshiba (de ahí que la capacidad sea de 4,7 GB en
lugar del los 5 GB del SD original), cuenta con la gran ventaja de que EFM Plus
posee gran resistencia a los daños físicos en el disco, como arañazos o
huellas. El resultado fue la creación del Consorcio del DVD, fundada por las
compañías anteriores, y la especificación de la versión 1.5 del DVD, anunciada
en 1995 y finalizada en septiembre de 1996.
El sistema óptico fue desarrollado por Philips mientras que
la lectura y codificación digital corrió a cargo de Sony, fue presentado en
junio de 1980 a la industria, y se adhirieron al nuevo producto 40 compañías de
todo el mundo mediante la obtención de las licencias correspondientes para la
producción de reproductores y discos.
En 1981, el director de orquesta Herbert Von Karajan
convencido del valor de los discos compactos, los promovió durante el Festival
de Salzburgo, y desde ese momento empezó su éxito. Los primeros títulos
grabados en discos compactos en Europa fueron la Sinfonía Alpina de Richard
Strauss, los valses de Frédéric Chopin interpretados por el pianista chileno
Claudio Arrau, y el álbum The Visitors deABBA, en 1983 se produciría el primer
disco compacto en los Estados Unidos por CBS (hoy Sony Music) siendo el primer
título en el mercado un álbum de Billy Joel.3 La producción de discos compactos
se centralizó por varios años en los Estados Unidos y Alemania, de donde eran
distribuidos a todo el mundo. Sólo entrada la década de los noventas se
instalaron fábricas en diversos países. En 1992 Sonopress produjo en México el
primer CD de título "De Mil Colores" de Daniela Romo.
Fue en octubre de 1982 cuando, Sony y Philips comenzaron a
comercializar el CD.
En el año 1984 salieron al mundo de la informática,
permitiendo almacenar hasta 650 MB. El diámetro de la perforación central de
los discos compactos fue determinado en 15 mm, cuando entre comidas, los
creadores se inspiraron en el diámetro de la moneda de 10 centavos del florín
de Holanda. En cambio, el diámetro de los discos compactos es de 12 cm, lo que corresponde
a la anchura de los bolsillos superiores de las camisas para hombres, porque
según la filosofía de Sony, todo debía caber allí.
En mayo de 1997, el consorcio DVD (DVD Consortium) fue
reemplazado por el foro DVD (DVD Forum) con los siguientes miembros:
ž Hitachi,
Ltd.
ž Matsushita
Electric Industrial Co. Ltd.
ž Mitsubishi
Electric Corporation
ž Pioneer
Electronic Corporation
ž Royal
Philips Electronics N.V.
ž Sony
Corporation
ž Thomson
ž Time
Warner Inc.
ž Toshiba
Corporation
ž Victor
Company of Japan, Ltd. (JVC)
El DVD Forum creó los estándares oficiales DVD-ROM/R/RW/RAM,
y Alliance creó los estándares DVD+R/RW para evitar pagar la licencia al DVD
Forum. Dado que los discos DVD+R/RW no forman parte de los estándares
oficiales, no muestran el logotipo «DVD». En lugar de ello, llevan el logotipo
«RW» incluso aunque sean discos que solo puedan grabarse una vez, lo que ha
suscitado cierta polémica en algunos sectores que lo consideran publicidad
engañosa, además de confundir a los usuarios.
TIPOS
DE DVD
ž Los DVD
se pueden clasificar:
Según
su contenido:
ž DVD-Video:
Películas (vídeo y audio).
ž DVD-Audio:
Audio de alta fidelidad.
ž DVD-Data:
Todo tipos de datos.
Según
su capacidad de regrabado:
ž DVD-ROM:
Sólo lectura, manufacturado con prensa.
ž DVD-R:
Grabable una sola vez.
ž DVD-RW:
Regrabable.
ž DVD-RAM:
Regrabable de acceso aleatorio. Lleva a cabo una comprobación de la integridad
de los datos siempre activa tras completar la escritura.
ž DVD+R:
Grabable una sola vez.
ž DVD+RW:
Regrabable.
ž DVD+R
DL: Grabable una sola vez de doble capa.
Según
su número de capas o caras:
ž DVD-5:
una cara, capa simple. 4.7 GB o 4.38 gibibyte (GiB) - Discos DVD±R/RW.
ž DVD-9:
una cara, capa doble. 8.5 GB o 7.92 GiB - Discos DVD+R DL.
ž DVD-10:
dos caras, capa simple en ambas. 9.4 GB o 8.75 GiB - Discos DVD±R/RW.
ž DVD-14:
dos caras, capa doble en una, capa simple en la otra. 13,3 GB o 12,3 GiB -
Raramente utilizado.
ž DVD-18:
dos caras, capa doble en ambas. 17.1 GB o 15.9 GiB - Discos DVD+R.
DETALLES
FÍSICOS
A pesar de que puede haber variaciones en la composición de
los materiales empleados en la fabricación de los discos, todos siguen un mismo
patrón: los discos compactos se hacen de un disco grueso, de 1,2 mm, de
policarbonato de plástico, al que se le añade una capa reflectante de aluminio,
utilizada para obtener más longevidad de los datos, que reflejará la luz del
láser (en el rango de espectroinfrarrojo, y por tanto no apreciable
visualmente); posteriormente se le añade una capa protectora de laca, misma que
actúa como protector del aluminio y, opcionalmente, una etiqueta en la parte
superior. Los métodos comunes de impresión en los CD son laserigrafía y la
impresión Offset. En el caso de los CD-R y CD-RW se usa oro, plata, y
aleaciones de las mismas, que por su ductilidad permite a los láseres grabar
sobre ella, cosa que no se podría hacer sobre el aluminio con láseres de baja
potencia.
ESPECIFICACIONES
Velocidad
de la exploración: 1,2–1,4 m/s, equivale aproximadamente a
entre 500 rpm (revoluciones por minuto) y 200 rpm, en modo de lectura CLV
(Constant
Linear Velocity: 'Velocidad Lineal Constante').
ž Diámetro
del disco: 120 u 80 mm.
ž Grosor
del disco: 1,2 mm.
ž Radio
del área interna del disco: 25 mm.
ž Radio
del área externa del disco: 60 mm.
ž Diámetro
del orificio central: 15 mm.
ž Tipos
de disco compacto:
› Sólo lectura: CD-ROM (Compact
Disc - Read Only Memory).
› Grabable: CD-R (Compact
Disc - Recordable).
› Regrabable: CD-RW (Compact
Disc - Re-Writable).
› De
audio: CD-DA (Compact Disc - Digital
Audio).
EJEMPLO
DE COMO LIMPIAR UNA UNIDAD ÓPTICA
Verificamos que la PC no se encuentre conectada a la toma de
energía eléctrica, posteriormente procedemos a retirar las conexiones de la
parte trasera del gabinete retiramos las tapas del gabinete para tener acceso a
los componentes internos de la PC. Retiramos el panel frontal del gabinete o
torre y procedemos también a retirar los tornillos que sujetan el chasis de la
unidad de cd-rom con la bahía del gabinete.Desconectamos el cable de
alimentación y el bus de datos y procedemos a retirar la unidad con mucho
cuidado.sacamos la bandeja de entrada, para ello con ayuda de un clip que
previamente hemos enderezado, lo introducimos por el orificio que se encuentra
en la parte frontal de la unidad de cd-rom.ahora procedemos a retirar el
plástico negro con lo cual visualizamos la lente y el motor.retiramos la
carcasa de la unidad de cd-rom.con ayuda del aire comprimido, prodecemos a
retirar el polvo de las partes mecánicas de la unidad de cd-rom.tomamos un
cotonete y lo introducimos en el liquido limpiador procurando no el cotonete no
este completamente mojado, posteriormente limpiamos la lente del láser con el
cotonete humedecido presionando un poco y haciendo un movimiento circular sobre
la lente.nos aseguramos que no se encuentre ningún cable flexible desconectado
y procedemos a armar la unidad de cd-rom.lo colocamos nuevamente en la bahía y
conectamos tanto el cable de alimentación como el de datos. Colocamos las tapas
del gabinete y comprobamos que todo funcione bien.
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