Unidad de cinta

Unidad de cinta DDS. Arriba, de izquierda a derecha: cinta DDS-4 (20 GB), cinta 112m Data8 (2.5 GB), cinta QIC DC-6250 (250 MB), y un disco disquete de 3,5" (1,44 MB).

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 de archivo fuera de línea. Los medios 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 una unidad de disco duro, que proporciona almacenamiento de acceso directo. Una unidad de disco puede moverse a cualquier posición en el disco en unos pocos milisegundos, pero una unidad de cinta debe enrollar físicamente la cinta entre carretes para leer cualquier 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 alcanza la posición requerida. Por ejemplo, a partir de 2017, Linear Tape-Open (LTO) admite velocidades de transferencia de datos continuas de hasta 360 MB/s, una velocidad comparable a las unidades de disco duro.

Diseño

Una unidad de cinta QIC externa

Las unidades de cinta magnética con capacidades de menos de un megabyte se utilizaron por primera vez para el almacenamiento de datos en computadoras centrales en la década de 1950. A partir de 2018, estaban disponibles capacidades de 20 terabytes o más de datos sin comprimir por cartucho.

En los primeros sistemas informáticos, la cinta magnética servía como medio de almacenamiento principal porque, aunque las unidades eran caras, las cintas no eran caras. Algunos sistemas informáticos ejecutaban el sistema operativo en unidades de cinta como DECtape. DECtape tenía bloques indexados de tamaño fijo que podían reescribirse sin alterar otros bloques, por lo que DECtape podía usarse 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 de reenvío de varios niveles, el shingling y el diseño serpentino lineal para escribir datos en la cinta.

Las unidades de cinta se pueden conectar a una computadora con SCSI, Fibre Channel, SATA, USB, FireWire, FICON u otras interfaces. 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 primeros tiempos de la informática doméstica, las unidades de disquete y de disco duro eran muy caras. Muchas computadoras tenían una interfaz para almacenar datos a través de una grabadora de cinta de audio, generalmente en casetes compactos. Las unidades de cinta dedicadas simples, como DECtape profesional y ZX Microdrive y Rotronics Wafadrive domésticos, también se diseñaron para el almacenamiento de datos de bajo costo. Sin embargo, la caída de los precios de las unidades de disco hizo obsoletas estas alternativas.

Compresión de datos

Como algunos datos se pueden comprimir a un tamaño más pequeño que los archivos originales, cuando se comercializan unidades de cinta se ha convertido en un lugar común indicar la capacidad con el supuesto de una relación de compresión de 2:1; por lo tanto, una cinta con una capacidad de 80 GB se vendería como "80/160". La verdadera capacidad de almacenamiento también se conoce como capacidad nativa o capacidad bruta. La relación de compresión realmente alcanzable depende de los datos que se comprimen. Algunos datos tienen poca redundancia; los archivos de video grandes, por ejemplo, ya usan compresión y no se pueden comprimir más. Una base de datos con entradas repetitivas, por otro lado, puede permitir relaciones de compresión mejores que 10:1.

Limitaciones técnicas

Un efecto desventajoso denominado limpiabotas< /span> se produce durante la lectura/escritura si la tasa de transferencia de datos cae por debajo del umbral mínimo en el que se diseñaron los cabezales de la unidad de cinta para transferir datos hacia o desde una cinta en ejecución continua. En esta situación, la unidad de cinta moderna de ejecución rápida no puede detener la cinta instantáneamente. En su lugar, la unidad debe desacelerar y detener la cinta, rebobinarla una corta distancia, reiniciarla, volver a colocarla en el punto en el que se detuvo la transmisión y luego reanudar la operación. Si la condición se repite, el movimiento resultante de la cinta hacia adelante y hacia atrás se parece al de lustrar zapatos con un paño. El lustrado de zapatos reduce la tasa 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 no continua era normal e inevitable. La potencia de procesamiento de la computadora y la memoria disponible generalmente eran insuficientes para proporcionar un flujo constante, por lo que las unidades de cinta generalmente se diseñaron para una operación de inicio-parada. Los primeros impulsores usaban carretes muy grandes, que necesariamente tenían una gran inercia y no arrancaban ni dejaban de moverse fácilmente. Para proporcionar un alto rendimiento de arranque, parada y búsqueda, se colocaron varios pies de cinta suelta y un ventilador de succión la jaló hacia abajo en dos canales profundos abiertos a cada lado del cabezal de la cinta y los cabrestantes. Los bucles largos y delgados de cinta que colgaban en estas columnas de vacío tenían mucha menos inercia que los dos carretes y podían iniciarse, detenerse y reposicionarse rápidamente. Los carretes grandes se moverían según sea necesario para mantener la cinta floja en 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 un poco las situaciones de arranque y parada. Estas unidades a menudo se denominan transmisores de cinta. La cinta se detuvo 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 estar almacenadas en búfer, las unidades comenzaron a sufrir la secuencia de limpieza de zapatos de detener, rebobinar, iniciar.

Algunas unidades más nuevas tienen varias velocidades e implementan algoritmos que hacen coincidir dinámicamente el nivel de velocidad de la cinta con la velocidad de datos de la computadora. Los niveles de velocidad de ejemplo podrían ser 50 por ciento, 75 por ciento y 100 por ciento de la velocidad máxima. Una computadora que transmite datos a una velocidad más lenta que el nivel de velocidad más bajo (por ejemplo, al 49 por ciento) seguirá siendo motivo de lustrado de zapatos.

Medios

La cinta magnética normalmente se aloja en una carcasa conocida como casete o cartucho, por ejemplo, el cartucho de 4 pistas y el casete compacto. El casete contiene cinta magnética para proporcionar diferentes contenidos de audio utilizando el mismo reproductor. La cubierta exterior, hecha de plástico, a veces con placas y partes de metal, permite un fácil manejo de la frágil cinta, haciéndola mucho más conveniente y robusta que tener carretes de cinta expuestos. Las grabadoras de cinta de audio de cassette analógicas simples se usaban comúnmente para el almacenamiento y distribución de datos en computadoras domésticas en un momento en que las unidades de disquete eran muy caras. Commodore Datasette era una versión de datos dedicada que usaba los mismos medios.

Historia

Capacidad

Los fabricantes suelen especificar la capacidad de las cintas mediante técnicas de compresión de datos; la compresibilidad varía para diferentes datos (comúnmente 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 2014, todavía se estaban desarrollando unidades de cinta con mayor capacidad.

En 2011, Fujifilm e IBM anunciaron que habían sido capaces de grabar 29 500 millones de bits por pulgada cuadrada con medios de cinta magnética desarrollados con nanotecnologías y partículas BaFe, lo que permitía unidades con una capacidad de cinta real (sin comprimir) de 35 TB. No se esperaba que la tecnología estuviera disponible comercialmente durante al menos una década.

En 2014, Sony e IBM anunciaron que habían sido capaces de grabar 148 000 millones de bits por pulgada cuadrada con medios de cinta magnética desarrollados mediante una nueva tecnología de formación de película delgada al vacío capaz de formar partículas de cristal extremadamente finas, lo que permite una capacidad de cinta real de 185 TB.

El 15 de diciembre de 2020, Fujifilm e IBM anunciaron una tecnología SrFe capaz, en teoría, de almacenar 580 TB por cartucho de cinta.