unidad de cinta

Una unidad de cinta es un dispositivo de almacenamiento de datos que lee y escribe datos en una cinta magnética . El almacenamiento de datos en cinta magnética se utiliza normalmente para el almacenamiento de datos fuera de línea y de archivo. Los soportes de cinta generalmente tienen un costo unitario favorable y una larga estabilidad de archivo.

Una unidad de cinta proporciona almacenamiento de acceso secuencial , a diferencia de un disco duro , que proporciona almacenamiento de acceso directo . Un disco duro puede moverse a cualquier posición del disco en unos pocos milisegundos, pero una unidad de cinta debe enrollar físicamente la cinta entre carretes para leer un dato en particular. Como resultado, las unidades de cinta tienen tiempos de acceso promedio muy largos . Sin embargo, las unidades de cinta pueden transmitir datos muy rápidamente desde una cinta cuando se ha alcanzado la posición requerida. Por ejemplo, a partir de 2017La tecnología Linear Tape-Open (LTO) admite velocidades de transferencia de datos continuas de hasta 360 MB/s , una velocidad comparable a la de los discos duros.

Las unidades de cinta magnética con capacidades inferiores a un megabyte se utilizaron por primera vez para el almacenamiento de datos en ordenadores centrales en la década de 1950. A partir de 2018Se disponía de cartuchos con capacidades de 20 terabytes o superiores de datos sin comprimir.

En los primeros sistemas informáticos, la cinta magnética era el principal medio de almacenamiento, ya que, si bien las unidades eran caras, las cintas eran económicas. Algunos sistemas informáticos ejecutaban el sistema operativo en unidades de cinta como DECtape . DECtape tenía bloques indexados de tamaño fijo que podían reescribirse sin afectar a otros bloques, por lo que podía utilizarse como una unidad de disco lenta.

Las unidades de cinta de datos pueden utilizar técnicas avanzadas de integridad de datos, como la corrección de errores multinivel hacia adelante, el solapamiento y la disposición lineal serpentina , para escribir datos en la cinta.

Las unidades de cinta se pueden conectar a una computadora con interfaces SCSI , Fibre Channel , SATA , USB , FireWire , FICON u otras. ^{[ a ]} Las unidades de cinta se utilizan con cargadores automáticos y bibliotecas de cintas que cargan, descargan y almacenan automáticamente varias cintas, lo que aumenta el volumen de datos que se pueden almacenar sin intervención manual.

En los inicios de la informática doméstica , los disquetes y los discos duros eran muy caros. Muchos ordenadores contaban con una interfaz para almacenar datos mediante una grabadora de cinta de audio , generalmente en casetes compactos . También se diseñaron unidades de cinta sencillas y específicas, como la profesional DECtape y las domésticas ZX Microdrive y Rotronics Wafadrive , para el almacenamiento económico de datos. Sin embargo, la bajada de precios de los discos duros hizo que estas alternativas quedaran obsoletas.

Limitaciones técnicas

Un efecto desventajoso denominadoEl efecto de "lustrado de zapatos" se produce durante la lectura/escritura si la velocidad de transferencia de datos cae por debajo del umbral mínimo para el que los cabezales de la unidad de cinta están diseñados para transferir datos desde o hacia una cinta en funcionamiento continuo. En esta situación, la moderna unidad de cinta de alta velocidad no puede detener la cinta instantáneamente. En su lugar, debe desacelerar y detener la cinta, rebobinarla una corta distancia, reiniciarla, volver al punto donde se detuvo la transmisión y luego reanudar la operación. Si esta condición se repite, el movimiento de vaivén de la cinta resultante se asemeja al delustrar zapatos con un paño. El efecto de "lustrado de zapatos" disminuye la velocidad de transferencia de datos alcanzable, la vida útil de la unidad y la cinta, y la capacidad de la cinta.

En las primeras unidades de cinta, la transferencia de datos discontinua era normal e inevitable. La potencia de procesamiento de la computadora y la memoria disponible solían ser insuficientes para proporcionar un flujo constante, por lo que las unidades de cinta se diseñaban típicamente para funcionar con arranque y parada . Las primeras unidades utilizaban bobinas muy grandes, que necesariamente tenían una alta inercia y no se movían con facilidad. Para lograr un alto rendimiento de arranque, parada y búsqueda, se desenrollaban varios pies de cinta suelta que un ventilador de succión arrastraba hacia dos canales abiertos y profundos a cada lado del cabezal de cinta y los cabrestantes . Los largos y delgados bucles de cinta que colgaban en estas columnas de vacío tenían mucha menos inercia que las dos bobinas y podían arrancarse, detenerse y reposicionarse rápidamente. Las bobinas grandes se movían según fuera necesario para mantener la cinta suelta dentro de las columnas de vacío.

Más tarde, la mayoría de las unidades de cinta de la década de 1980 introdujeron el uso de un búfer de datos interno para reducir en cierta medida las situaciones de arranque y parada. ^{[ b ]} Estas unidades suelen denominarse transmisores de cinta . La cinta se detenía solo cuando el búfer no contenía datos para escribir o cuando estaba lleno de datos durante la lectura. A medida que se dispuso de unidades de cinta más rápidas, a pesar de tener búfer, las unidades comenzaron a sufrir la secuencia de parada, rebobinado y arranque.

Algunas unidades más modernas ofrecen varias velocidades e implementan algoritmos que ajustan dinámicamente la velocidad de la cinta a la velocidad de datos del ordenador. Por ejemplo, las velocidades máximas podrían ser del 50 %, el 75 % y el 100 % de la velocidad máxima. Un ordenador que transmita datos a una velocidad inferior a la más baja (por ejemplo, al 49 %) seguirá provocando problemas de sincronización.

La cinta magnética suele alojarse en una carcasa como un casete o cartucho —por ejemplo, el cartucho de 4 pistas y el casete compacto— . El casete contiene cinta magnética para reproducir diferentes contenidos de audio con el mismo reproductor. La carcasa exterior, de plástico, a veces con placas y piezas metálicas, facilita el manejo de la frágil cinta, lo que la hace mucho más práctica y resistente que tener bobinas de cinta expuestas. Las sencillas grabadoras de cinta analógicas se utilizaban habitualmente para el almacenamiento y la distribución de datos en ordenadores domésticos en una época en la que las unidades de disquete eran muy caras. El Commodore Datasette era una versión dedicada a datos que utilizaba el mismo soporte.

Los fabricantes suelen especificar la capacidad de las cintas utilizando técnicas de compresión de datos; la compresibilidad varía para diferentes datos (generalmente de 2:1 a 8:1), y es posible que no se alcance la capacidad especificada para algunos tipos de datos reales. A partir de 2014Todavía se estaban desarrollando unidades de cinta con mayor capacidad.

En 2011, Fujifilm e IBM anunciaron que habían logrado grabar 29.500 millones de bits por pulgada cuadrada con soportes de cinta magnética desarrollados con partículas de ferrita de bario (BaFe) y nanotecnologías, lo que permitía unidades con una capacidad de cinta real (sin comprimir) de 35  TB. ^{[ 17 ] [ 18 ]} No se esperaba que la tecnología estuviera disponible comercialmente hasta dentro de al menos una década.

En 2014, Sony e IBM anunciaron que habían logrado grabar 148 mil millones de bits por pulgada cuadrada con soportes de cinta magnética desarrollados mediante una nueva tecnología de formación de película delgada al vacío capaz de formar partículas cristalinas extremadamente finas, lo que permite una capacidad real de cinta de 185  TB. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

El 15 de diciembre de 2020, Fujifilm e IBM anunciaron una tecnología de ferrita de estroncio (SrFe) capaz, en teoría, de almacenar 580 TB por cartucho de cinta. ^{[ 21 ]}