El origen de los discos magnéticos

Discos magnéticos.

La verdadera memoria del computador reside en los discos magnéticos. La información almacenada en un disco no se borra con la falta de alimentación energética y además admite grandes cantidades de datos. El defecto de estos medios de almacenamiento de datos es su lentitud frente a la capacidad de transacción del procesador, principalmente debido a la existencia de elementos mecánicos.

El origen de los discos magnéticos está probablemente, si dejamos atrás el invento del fonógrafo y el posterior descubrimiento de un tal Valdemar Poulsen de la forma de registrar información por medios magnéticos, en los inconvenientes de almacenar la información en cintas magnéticas, principalmente la necesidad de recuperar los datos en el mismo orden en que han sido registrados, sin permitir el acceso selectivo. Esta es la ventaja fundamental de los discos frente a las cintas. La otra gran cualidad es la de la notable mejora en los tiempos de acceso.

Los discos consisten en una placa de algún material, flexible o rígido, recubierta de una capa magnetizable. Sobre esta capa se desliza - sin contactar físicamente con ella - un cabezal con las características de un electroimán que, convenientemente controlado por flujos eléctricos, induce una secuencia de campos magnéticos en la capa magnetizable, cuyos cambios de polaridad indicarán la existencia o inexistencia de datos. (Ej. puesto que trabajamos con información binaria, un cambio de polaridad del campo magnético indica la existencia de un 1 y ningún cambio durante un determinado periodo de tiempo indica la existencia de un cero).

Desde el comienzo de esta manera de almacenar datos se han ensayado diversos códigos (un código es un método que indica como traducir una ristra de bits a una ristra de pequeños campos magnéticos con polaridades invertidas). El objetivo de estos códigos es, primero, evidentemente, permitir la recuperación de toda la información codificada, pero además conseguir almacenar la mayor cantidad de información en el menor espacio. Un problema que han de resolver estos códigos es semejante al que se ha de resolver en la recuperación de datos en comunicación serie, la necesidad de sincronizar el receptor con el emisor, con la peculiaridad de que ambos no están interactuando simultáneamente. Por ello en el código se debe incorporar tanto datos como información de sincronismo. Vamos a comentar tres código muy utilizados con los discos magnéticos desde su creación:

FM (Modulación de frecuencia)

Este código divide el tiempo en intervalos iguales, destacando el comienzo de cada intervalo con un pulso - que sería equivalente a un cambio de polaridad de un campo magnético al siguiente en el disco - y en medio de cada intervalo codifica el bit de información (un pulso si es un 1, y ningún pulso si es 0). Esta técnica fue utilizada en los primeros discos, que en terminología de discos floppy luego se llamaron de simple densidad frente a los innovadores de doble densidad.

MFM (Modificación de la modulación de frecuencia)

El objetivo de este código frente al anterior es aumentar la densidad de información por unidad de tiempo (en realidad espacio porque estamos hablando de campos magnéticos inducidos en un medio físico) Para ello, enfrentando el problema de tener que proporcionar un reloj de sincronización del receptor con los datos allí almacenados, no es estrictamente necesario que esta información esté separada de los datos mismo. En realidad al receptor le basta con que se produzcan una serie de pulsos con cierta regularidad para mantener siempre bien delimitado el espacio temporal asignado a cada dato. Por ello en MFM se eliminan los pulsos de sincronismo puro y se usan los pulsos de datos para cumplir esta función. Sin embargo hay que evitar que se produzcan determinados hechos como que transcurra demasiado tiempo entre dos pulsos, como ocurriría si en la información codificada existieran muchos ceros seguidos. Para evitar esto sin necesidad de tener que utilizar un código de datos específico para transmisiones - como se hacía en transmisión serie - MFM codifica los bits de la siguiente manera:

bit a 1: se produce un pulso (o cambio de polaridad) en mitad de intervalo temporal asignado a este dato.

Bit a 0: a) Si el anterior fue un bit a 1 no se produce ningún cambio dentro del intervalo de tiempo asignado a este dato.

b) si el anterior fue un cero se produce un pulso al comienzo (para distinguirlo de un bit a 1) del intervalo de tiempo asignado a este dato.

Con esta forma de codificación se puede reducir el intervalo de tiempo asignado a un dato a la mitad que en el método FM, con lo cual se puede almacenar el doble de información; de ahí que a los discos que utilizaban este método les designasen como de doble densidad.

RLL

Pero al parecer, los métodos que consiguen mayores densidades de información grabada por unidad de espacio son los métodos codificados, es decir, aquellos que no almacenan directamente los datos, sino éstos traducidos a un código adecuado. El objetivo de estos códigos es introducir el menor número de transiciones de flujo (o pulsos) necesario para que el lector mantenga la sincronización. Las cabezas lectoras (grabadoras) se comportan más eficientemente si se tienen que enfrentar a menos transiciones, aunque no pueden prescindir por completo de una cierta regularidad para mantener la sincronización.

Genéricamente se puede definir a un código por su Run Length Limit (RLL) que define el máximo y el mínimo número de "no transiciones" que se puede encontrar entre dos transiciones (Traducido a binario, el máximo número de ceros entre dos unos, aunque en las codificaciones también se tienen en cuenta los pulso de sincronización). Por ejemplo se puede demostrar que para cualquier dato codificado en FM el mínimo y máximo números de no transiciones entre dos transiciones es (0,1), mientras que para MFM es (1,3) Un código que puede mejorar la densidad de grabación por encima de MFM es por ejemplo un código de tipo (2,7).

Cuando se usa un método codificado, hay que traducir el dato a su código asociado antes de grabar esa información en el disco (o cinta) magnético. Obsérvese que el código, en número de bits es mayor que el dato mismo y que sin embargo se logran mayores densidades de grabación, ello se va a deber a que debido a las particularidades del código se puede reducir el tamaño del intervalo asignado a cada dígito..

Al lado tenemos una tabla de traducción de código. La traducción consiste en convertir un patrón de datos a su correspondiente patrón de código. Por ejemplo sea la palabra "hola" en ASCII: 68h,6Fh,6Ch,62h:

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