Unidad de cinta - Tape drive
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 estabilidad de archivo prolongada.
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 grandes . 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
Las unidades de cinta magnética con capacidades inferiores a 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 eran económicas. Algunos sistemas informáticos ejecutaban el sistema operativo en unidades de cinta como DECtape . DECtape tenía bloques indexados de tamaño fijo que se podían reescribir sin molestar a otros bloques, por lo que DECtape se podía utilizar como una unidad de disco lenta.
Las unidades de cinta de datos pueden utilizar técnicas avanzadas de integridad de datos, como corrección de errores de reenvío multinivel, shingling y disposición lineal serpentina para escribir datos en 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 días de la informática doméstica , las unidades de disco duro y de disquete eran muy caras. Muchas computadoras tenían una interfaz para almacenar datos a través de una grabadora de audio , generalmente en casetes compactos . Las unidades de cinta dedicadas simples, como el DECtape profesional y el ZX Microdrive y el Rotronics Wafadrive domésticos , también se diseñaron para el almacenamiento de datos económico. Sin embargo, la caída en los precios de las unidades de disco hizo que estas alternativas fueran obsoletas.
Compresión de datos
Como algunos datos se pueden comprimir a un tamaño más pequeño que los archivos originales, se ha vuelto común cuando se comercializan unidades de cinta indicar la capacidad con el supuesto de una relación de compresión de 2: 1; por 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 el lustrado de zapatos se produce durante la lectura / escritura si la velocidad 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 funcionamiento continuo. En esta situación, la unidad de cinta moderna de ejecución rápida no puede detener la cinta instantáneamente. En cambio, la unidad debe desacelerar y detener la cinta, rebobinarla una distancia corta, reiniciarla, volver al punto en el que se detuvo la transmisión y luego reanudar la operación. Si la condición se repite, el movimiento de la cinta hacia adelante y hacia atrás resultante se asemeja al delustrar zapatos con un paño. El lustrado de zapatos reduce la velocidad de transferencia de datos, la vida útil de la unidad y la cinta y la capacidad de la cinta que se pueden alcanzar.
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 eran generalmente insuficientes para proporcionar un flujo constante, por lo que las unidades de cinta se diseñaron típicamente para una operación de arranque y parada . Las primeras unidades usaban carretes muy grandes, que necesariamente tenían una alta inercia y no se iniciaban ni dejaban de moverse con facilidad. Para proporcionar un alto rendimiento de arranque, parada y búsqueda, se reprodujeron varios pies de cinta suelta y un ventilador de succión empujó hacia abajo en dos canales abiertos profundos a cada lado del cabezal de la cinta y los cabrestantes . Los largos y delgados bucles de cinta que colgaban de 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 brillante de detener, rebobinar y arrancar.
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 más lentamente que el nivel de velocidad más bajo (por ejemplo, al 49 por ciento) aún causará lustrado de zapatos.
Medios de comunicación
La cinta magnética se aloja comúnmente 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 carcasa exterior, hecha de plástico, a veces con placas y piezas metálicas, permite manipular la cinta frágil con facilidad, lo que la hace mucho más cómoda y robusta que los carretes de cinta expuestos. Las grabadoras de cinta de audio de casete 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. El Commodore Datasette era una versión de datos dedicada que usaba los mismos medios.
Historia
Año | Fabricante | Modelo | Capacidad | Avances |
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1951 | Remington Rand | UNISERVO | 224 KB | Primer ordenador unidad de cinta, que se utiliza 1 / 2 " de níquel -plated bronce fosforoso cinta |
1952 | IBM | 726 | Uso de cinta plástica ( acetato de celulosa );
Cinta de 7 pistas que puede almacenar cada byte de 6 bits más un bit de paridad |
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1958 | IBM | 729 | Cabezales de lectura / escritura separados que proporcionan una verificación transparente de lectura tras escritura. | |
1964 | IBM | 2400 | Cinta de 9 pistas que puede almacenar cada byte de 8 bits más un bit de paridad | |
1970 | IBM | 3400 | Carretes y unidades de cinta de carga automática, evitando el enhebrado manual de la cinta
Grabación codificada en grupo para recuperación de errores |
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1972 | 3M | Cartucho de un cuarto de pulgada (QIC-11) | 20 MB | Casete de cinta (con dos bobinas)
Grabación lineal serpentina |
1974 | IBM | 3850 | Cartucho de cinta (con un solo carrete)
Primera biblioteca de cintas con acceso robótico |
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1975 | (varios) | Estándar de Kansas City | Uso de casetes de audio estándar | |
1977 | Commodore International | Commodore Datasette | 1978 KB | |
1980 | Cifrar | (¿F880?) | Búfer RAM para enmascarar retrasos de arranque y parada | |
1984 | IBM | 3480 | 200 MB | Carrete de recogida interno con mecanismo automático de recogida de cinta.
Cabezal magnetorresistivo (MR) de película delgada |
1984 | DIC | TK50 | 94 MB | Línea de productos Digital Linear Tape (DLT) |
1986 | IBM | 3480 | 400 MB | Compresión de datos por hardware (algoritmo IDRC) |
1987 | Exabyte / Sony | EXB-8200 | 2,4 GB | Primera unidad de cinta digital helicoidal
Eliminación del cabrestante y del sistema de rodillos de arrastre |
1993 | DIC | Tx87 | Directorio de cintas (base de datos con la primera marca de cinta nr en cada pasada serpentina) | |
1995 | IBM | 3570 | Pistas de servo: pistas grabadas de fábrica para un posicionamiento preciso del cabezal (Servo basado en tiempo o TBS)
La cinta al descargar se rebobina hasta el punto medio, lo que reduce a la mitad el tiempo de acceso (requiere un casete de dos carretes) |
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1996 | HP | DDS3 | 12 GB | Método de lectura de máxima verosimilitud de respuesta parcial (PRML), sin umbrales fijos |
1997 | IBM | VTS | Cinta virtual: caché de disco que emula la unidad de cinta | |
1999 | Exabyte | Mamut-2 | 60 GB | Rueda pequeña cubierta de tela para limpiar los cabezales de la cinta. Cabezales de bruñido inactivos para preparar la cinta y desviar cualquier residuo o exceso de lubricante. Sección de material de limpieza al comienzo de cada cinta de datos. |
2000 | Cuántico | Super DLT | 110 GB | Servo óptico posicionando con precisión los cabezales |
2000 | Cinta abierta lineal | LTO-1 | 100 GB | |
2003 | IBM | 3592 | 300 GB | Retroceso virtual |
2003 | Cinta abierta lineal | LTO-2 | 200 GB | |
2003 | Sony | SAIT-1 | 500 GB | Cartucho de un solo carrete para grabación helicoidal |
2005 | IBM | TS1120 | 700 GB | |
2005 | Cinta abierta lineal | LTO-3 | 400 GB | |
2006 | StorageTek | T10000 | 500 GB | Múltiples conjuntos de cabezales y servos por unidad |
2007 | Cinta abierta lineal | LTO-4 | 800 GB | |
2008 | IBM | TS1130 | 1 TB | Capacidad de cifrado integrada en la unidad |
2008 | StorageTek | T10000B | 1 TB | |
2010 | Cinta abierta lineal | LTO-5 | 1,5 TB | Linear Tape File System (LTFS), que permite acceder a archivos en cinta en el sistema de archivos directamente (similar a los sistemas de archivos de disco) sin una base de datos de biblioteca de cintas adicional |
2011 | IBM | TS1140 | 4 TB | Compatible con el sistema de archivos de cinta lineal (LTFS) |
2011 | StorageTek | T10000C | 5 TB | Compatible con el sistema de archivos de cinta lineal (LTFS) |
2012 | Cinta abierta lineal | LTO-6 | 2,5 TB | |
2013 | StorageTek | T10000D | 8,5 TB | |
2014 | IBM | TS1150 | 10 TB | |
2015 | Cinta abierta lineal | LTO-7 | 6 TB | |
2017 | IBM | TS1155 | 15 TB | |
2017 | Cinta abierta lineal | LTO-8 | 12 TB | |
2018 | IBM | TS1160 | 20 TB |
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 logre la capacidad especificada para algunos tipos de datos reales. A partir de 2014, todavía se estaban desarrollando unidades de cinta capaces de una mayor capacidad.
En 2011, Fujifilm e IBM anunciaron que habían sido capaces de grabar 29.5 mil millones de bits por pulgada cuadrada con medios de cinta magnética desarrollados utilizando partículas BaFe y nanotecnologías, lo que permite unidades con 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 podido grabar 148 mil millones de bits por pulgada cuadrada con medios de cinta magnética desarrollados utilizando una nueva tecnología de formación de película delgada al vacío capaz de formar partículas de cristal extremadamente finas, lo que permite una verdadera capacidad de cinta de 185 TB.