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 de archivo fuera de línea. Los medios de cinta suelen tener un coste 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 pieza de datos 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 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.^[actualizar]

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 ^[actualizar], estaban disponibles capacidades de 20 terabytes o más de datos sin comprimir por cartucho.

En los primeros sistemas informáticos, la cinta magnética era el principal medio de almacenamiento 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 alterar otros bloques, por lo que DECtape podía utilizarse 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 avance de múltiples niveles, superposición y diseño serpenteante lineal 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. ^[a] Las unidades de cinta se utilizan con cargadores automáticos y bibliotecas de cintas que cargan, descargan y almacenan automáticamente múltiples 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. Muchos ordenadores tenían una interfaz para almacenar datos a través de una grabadora de audio , normalmente en casetes compactos . También se diseñaron unidades de cinta dedicadas sencillas, como la DECtape profesional y las unidades domésticas ZX Microdrive y Rotronics Wafadrive , para el almacenamiento de datos a bajo coste. Sin embargo, la caída de los precios de las unidades de disco hizo que estas alternativas quedaran obsoletas.

Como algunos datos se pueden comprimir a un tamaño menor que los archivos originales, se ha vuelto habitual en la comercialización de unidades de cinta indicar la capacidad asumiendo 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 que realmente se puede lograr depende de los datos que se comprimen. Algunos datos tienen poca redundancia; los archivos de video grandes, por ejemplo, ya utilizan compresión y no se pueden comprimir más. Por otro lado, una base de datos con entradas repetitivas puede permitir relaciones de compresión mejores que 10:1.

Un efecto desventajoso denominadoEl 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 los cabezales de la unidad de cinta fueron diseñados para transferir datos hacia o desde una cinta que funciona continuamente. En esta situación, la unidad de cinta de funcionamiento rápido moderna no puede detener la cinta instantáneamente. En cambio, la unidad debe desacelerar y detener la cinta, rebobinarla una distancia corta, 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 de ida y vuelta de la cinta resultante se asemeja al delustrar zapatos con un paño. El 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 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 diseñaban para un funcionamiento de arranque y parada . Las primeras unidades usaban carretes muy grandes, que necesariamente tenían una gran inercia y no se movían ni se movían fácilmente. Para proporcionar un alto rendimiento de arranque, parada y búsqueda, se sacaban varios pies de cinta suelta y un ventilador de succión los arrastraba hacia abajo hasta dos canales abiertos profundos 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 se podían iniciar, detener y reposicionar rápidamente. Los carretes grandes se movían según fuera necesario para mantener la cinta suelta 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 en cierta medida las situaciones de inicio y parada. ^[b] Estas unidades a menudo se conocen como 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 estuvieron disponibles unidades de cinta más rápidas, a pesar de tener 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 adaptan dinámicamente el nivel de velocidad de la cinta a la velocidad de datos de la computadora. Algunos niveles de velocidad de ejemplo podrían ser 50 por ciento, 75 por ciento y 100 por ciento de la velocidad máxima. Una computadora que transmita datos a una velocidad más lenta que el nivel de velocidad más bajo (por ejemplo, al 49 por ciento) seguirá causando problemas.

La cinta magnética se suele guardar en una carcasa conocida como casete o cartucho (por ejemplo, el cartucho de 4 pistas y el Compact Cassette) . 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 de metal, permite un fácil manejo de la frágil cinta, lo que la hace mucho más cómoda y robusta que tener carretes de cinta expuesta. Las grabadoras de audio de casete analógicas simples se usaban comúnmente para el almacenamiento y la distribución de datos en computadoras domésticas en una época en la que las unidades de disquete eran muy caras. El Commodore Datasette era una versión dedicada a los datos que utilizaba el mismo medio.

Los fabricantes suelen especificar la capacidad de las cintas mediante técnicas de compresión de datos; la compresibilidad varía para distintos datos (normalmente de 2:1 a 8:1) y es posible que no se alcance la capacidad especificada para algunos tipos de datos reales. En 2014 ^[actualizar], todavía se estaban desarrollando unidades de cinta capaces de ofrecer una mayor capacidad.

En 2011, Fujifilm e IBM anunciaron que habían podido grabar 29,5 mil millones de bits por pulgada cuadrada con medios de cinta magnética desarrollados utilizando partículas de ferrita de bario (BaFe) y nanotecnologías, lo que permitió unidades con una capacidad de cinta real (sin comprimir) de 35 TB. ^{[17] [18]} 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 capacidad de cinta real 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]