Discos CD-ROM y DVD

Es la última incorporación a la tecnología del almacenamiento masivo. Se basa en la utilización del láser para la lectura de la información, como ocurre en el caso de los discos ópticos musicales o compactos. El procedimiento de uso es similar al de los discos flexibles. Es necesario disponer de una unidad especial de lectura para poder utilizar los discos ópticos. En este sentido cabe destacar que hay dispositivos para la lectura de discos ópticos que además de poder conectarse a un ordenador se comportan como una unidad de lectura de discos musicales o de vídeo estándar por lo que pueden tener un doble uso, conectado al ordenador o al equipo de música o televisor.

Con esta tecnología se puede acceder a grandes bases de datos con imágenes de alta calidad y ocupando muy poco espacio. Como indicación de la capacidad de este tipo de discos, se puede decir que actualmente en un único disco óptico pueden caber 550 Megabytes. Lo que supone unas 180.000 páginas o 4.000 imágenes de alta resolución. Aunque hay varios formatos que pugnan por el estándar, el más extendido es el que utiliza un disco de un tamaño ligeramente inferior al disco de 5 1/4 pulgadas. La principal característica de los discos ópticos es que la información . al contrario de lo que ocurre con los discos flexibles o discos duros, se graba de forma secuencial como si fuera una cinta magnetofónica, es decir, en una espira que comienza en el extremo exterior del disco y acaba hacia el centro. Las densidades que se logran son muy elevadas y rondan los 100 Megabytes por pulgada o lo que es lo mismo unas 15.000 pistas por pulgadas frente a las 9 pistas por pulgada de los discos flexibles. Además de la alta capacidad, los discos ópticos presentan algunas ventajas adicionales como su fiabilidad, su resistencia relativa a los arañazos, a la suciedad, y a los efectos de los campos magnéticos, etc.
El problema de los discos ópticos es que, como ocurre con los discos de audio. deben venir grabados de fábrica siendo inalterable su contenido. Por ello se llaman CD-ROM (Disco Compacto- Memoria de Sólo Lectura). Además, como la información viene en forma secuencial, los tiempos de acceso a los datos son muy elevados.
La información está contenida en el disco en forma de huecos que se producen en el disco master y que se transfieren a las copias por medios mecánicos durante el proceso de fabricación. La lectura se basa en la dispersión o no del haz láser que incide sobre la superficie del disco. Los discos ópticos han evolucionado también en los últimos años y hay otros dispositivos basados en tecnología láser que permiten otros medios de operación. La clasificación general es la siguiente:
* De sólo lectura: CD-ROM
Estos dispositivos se basan en el mismo sistema utilizado por los discos compactos o discos láser de audio en los que se utiliza un haz láser de baja potencia para leer la información contenida en el disco óptico. Como se ha mencionado anteriormente, la información de los discos debe venir grabada de fábrica y es inalterable por el usuario. El principal problema que tienen estos dispositivos es que si un determinado usuario quiere tener un disco de este tipo con información de su exclusivo interés tiene que recurrir a un fabricante para que le grabe el disco, con lo que se encarece mucho el precio. Este tipo de disco óptico es muy útil en los casos en los que las bases de datos son muy extensas y son también de uso general en enciclopedias, tipografías para autocomposición, diccionarios, ficheros de imágenes, bases de datos de leyes, etc. La principal ventaja de este sistema es el relativo bajo coste de los componentes, aunque, como es lógico, el precio de los discos grabados dependerá siempre la información que contenga.
* De una escritura múltiples lecturas, WORM
Este sistema es un poco más versátil para el usuario, ya que permite grabar un disco virgen por una única vez y luego leerlo múltiples veces. Se basa en dos haces láser, uno de alta potencia que se utiliza para grabar la información en el disco virgen y otro de baja que sirve para recuperar la información una vez grabada. Estos sistemas son algo más caros pero evitan que el usuario dependa de los fabricantes de discos para poder grabar la información que necesita.
* De múltiples lecturas y escrituras WM RM
Estos son los sistemas más caros y más avanzados de los que se dispone en la actualidad. Su funcionamiento es función del cambio de las propiedades ópticas de un material especial que es sensible a los campos magnéticos. Como es lógico pensar, algunas de las ventajas disponibles con el uso de los discos ópticos puros se pierden con este tipo de dispositivos, ya que en ocasiones pueden ser sensibles a los campos magnéticos de alta intensidad. La principal ventaja de este tipo de dispositivos estriba en que en este caso la lectura también se realiza mediante sistemas láser, por lo que en teoría la información contenida en el disco debería ser permanente por no rozar la cabeza de lectura sobre la superficie del disco. La principal ventaja de este tipo de disco radica en la posibilidad de actualizar la información contenida en él todas las veces que sea necesario. Por este motivo está especialmente indicado para contener grandes bases de datos en las que se realizan actualizaciones frecuentes por parte del usuario. Además de las ventajas físicas de los discos láser, como ocurre con los discos de audio, los sistemas de disco óptico están dotados de un sistema automático controlado por software para la detección y corrección de errores, con lo que la tasa de errores es inferior a un bit por cada millón de discos. Esto quiere decir que aunque físicamente se produzca un error sobre la superficie del disco durante la grabación de la información, el sistema es capaz de detectarlo y corregirlo sin la intervención del operador.
Dentro de los periféricos del ordenador personal, se está introduciendo, cada vez más, un dispositivo capaz de almacenar grandes volúmenes de información: nos referimos al CD-ROM.
Antes de adentrarnos en los aspectos más técnicos, es conveniente conocer el origen de estos dispositivos.
Fruto de la colaboración entre dos grandes compañías del Sector Electrónico, Sony Corp. y N.V. Philips, en 1976 se desarrolló la tecnología Compact Disc, dando como resultado, en 1982, un conjunto de especificaciones que definían las características de los Compact Disc de audio.
Y es en 1983 cuando se describe, por primera vez, la posible utilización de la tecnología CD-ROM como un medio de almacenamiento masivo de datos. Se trata, por tanto, de un producto derivado de la tecnología Compact Disc de audio.
En 1985 se procede a su comercialización, siendo en la actualidad un medio ampliamente utilizado, sobre todo en entornos muy determinados como el Multimedia.
Posteriormente, han surgido otras tecnologías derivadas, como pueden ser el CD-I (Compact Disc Interactivo) y el más reciente CD-R (Compact Disc Regrabable).

QUE ES UN CD-ROM

Literalmente, el CD-ROM es un disco compacto de memoria de sólo lectura (en inglés, Compact Disc-Read Only Memory). Esto quiere decir que se trata de un disco compacto no regrabable, de aspecto igual al Compact Disc de audio, en el cual se puede almacenar una gran cantidad de información. En relación con un ordenador, el dispositivo mencionado está considerado como una unidad más que puede controlar la máquina.

CARACTERISTICAS BASICAS

El disco de un CD-ROM está fabricado sobre un substrato de policarbonato, que le confiere una gran flexibilidad y robustez, en el cual se graban una serie de pequeños hoyos ya definidos y cuyo significado se explicará con mayor detalle más adelante. El substrato está recubierto por una lámina reflectante de aluminio. Por último, se baña el disco con una laca protectora y se ponen las etiquetas del fabricante.
Sus dimensiones físicas son las siguientes: 120 milímetros de diámetro total. 15 milímetros de diámetro del agujero central. 1'2 milímetros de grosor.
El disco contiene una pista en espiral, igual que los discos de audio, que empieza en el centro del disco y termina en la parte exterior del mismo. Esta pista tiene una anchura de unas 0'6 micras (0'0000006 metros), estando separadas las vueltas adyacentes 1'6 micras (0'0000016 metros).
Todo esto nos da una idea de la densidad del disco: aproximadamente 6.300 pistas por centímetro. Si se extendiese la pista en espiral a lo largo de una línea recta, la longitud total de la misma se aproximaría a los 5 km.

ORGANIZACION DE LA INFORMACION

Es sabido que los discos magnéticos están divididos en pistas concéntricas y sectores. Dada una dirección de una pista y un sector, la cabeza de lectura/grabación se dirige de forma muy rápida a su destino, lo que les confiere unos tiempos de acceso a la información muy bajos.
Ahora bien, el CD-ROM posee una pista en espiral a lo largo de todo el disco, estando su estructura dividida en sectores lineales consecutivos de la misma longitud, por lo que sus tiempos de acceso se alargan de forma considerable con respecto a un disco magnético, dado que la búsqueda tiene que efectuarse a lo largo de toda la espiral.
Pero ¿dónde se almacenan los datos? Los datos se almacenan dentro la pista en espiral, la cual tiene numerosos agujeros en toda su longitud. Estos agujeros, denominados también hoyos o, empleando la terminología inglesa, "pits", tienen una profundidad que pueden alcanzar hasta 0'12 micras (0'00000012 metros) y 0'6 micras de anchura. Entre los agujeros existen zonas planas también denominadas mesetas o "lands".
Como ya se ha mencionado con anterioridad, la pista en espiral donde se encuentran los datos, está dividida en sectores de la misma longitud. Empezando desde el interior del disco hacia el exterior, se van numerando los sectores de forma correlativa: sector 0, sector 1, sector 2, etc.
Un sector de CD-ROM está constituido por 2.352 bytes que se distribuyen de la forma que a continuación se indica (véase la correspondiente figura): en primer lugar, 12 bytes de datos de sincronización seguidos por una cabecera de 4 bytes (3 bytes de dirección y 1 byte de tipo). Posteriormente, se encuentran 2.048 bytes de datos que han sido sometidos a corrección de errores y, por último, 288 bytes destinados para los códigos de detección de errores, EDC (error-detection codes) y los códigos de corrección de errores, ECC (error-correction codes).
Hay que señalar, también, la importancia que tienen en los CD-ROM los bytes destinados a la detección y corrección de errores. La seguridad de los datos almacenados es un elemento fundamental cuando se trabaja con un ordenador.
En un Compact Disc de audio o vídeo, la existencia de un bit incorrecto prácticamente no puede apreciarse a la hora de la reproducción (el oído y el ojo humano son muy tolerantes ante fallos de este calibre) y, por tanto, carece de importancia práctica. En un CD-ROM donde se almacenan datos no puede considerarse como admisible. Es por ello por lo que se dedican estos bytes a proteger los datos que son considerados importantes.
En cualquier caso, dentro de los sectores de un CD-ROM estándar, pueden contemplarse tres tipos distintos:
Sector tipo 0: sector que está constituido únicamente por ceros. Por ejemplo, las zonas en blanco de los dibujos pueden corresponderse con sectores de este tipo.
Sector tipo 1: esta clase de sector está constituida por 2.048 bytes de datos y por 288 bytes destinados a la detección y corrección de errores. Para datos importantes, este es el tipo más adecuado, dado que se proporciona una alta protección de los mismos. De esta forma, la probabilidad de que se detecte un error es de aproximadamente 1 bit por cada 2.000 millones de discos de CD-ROM.
Sectores de tipo 2: se trata de sectores en los que se destinan 2.336 bytes (2.048 + 288 bytes) a datos, esto es, no están sometidos a detección y corrección de errores. Por ejemplo, se emplea este tipo de sectores para trabajos donde los errores que se puedan producir no alcanzan especial relevancia. Como ya se ha mencionado con anterioridad, para datos de audio y vídeo no cobra especial relevancia el error en 1 bit.
Asimismo, señalaremos que la ISO (International Standard Organitation), Organismo Internacional de Normalización, tiene publicada una norma, la ISO 9660, en la que se recogen las características mínimas de almacenamiento de datos en un CD-ROM y donde se establece un nivel de compatibilidad entre estos dispositivos.

CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO

Los CD-ROM contienen espirales divididas en 270.000 sectores y con una duración de 60 minutos, si bien es verdad que se puede llegar a los 333.000 sectores, con una duración de 74 minutos. Esta diferencia de 14 minutos se ubica en el borde exterior del disco.
Por todo ello, la capacidad de almacenamiento de un CD-ROM puede ser variable, dependiendo del número de sectores que posea el disco y de si se emplean los espacios reservados para la detección y corrección de errores para almacenar datos o no. Por ejemplo, un disco con 270.000 sectores y con 2.048 bytes de datos corregidos por sector, llegará a almacenar un total de 552.960.000 bytes.
A la hora de proporcionar datos acerca de la capacidad de almacenamiento de los CD-ROM, se suele redondear esta cifra a 552 MBytes o bien se divide por 1.024 bytes (1 kByte), dando como resultado 540 MBytes. Si se divide entre 1.048.576 bytes (1 MByte), resulta una capacidad de almacenamiento de 572 MBytes sometidos a corrección de errores. Puede darse el caso de que se utilicen los espacios reservados para los códigos de detección y corrección de errores, a fin de almacenar datos, con lo que la capacidad de almacenamiento puede aumentar hasta la cifra de 601 MBytes.
Si se emplean los 333.000 sectores del disco, haciendo una operación análoga, se puede alcanzar una cifra de 650 MBytes sometidos a corrección de errores; ó 724 MBytes, si no se emplean los espacios reservados a la corrección de errores.

LECTURA DE DATOS

El dispositivo de lectura para un CD-ROM consiste básicamente en un láser de baja potencia (de arseniuro de galio), que lanza un rayo hacia la superficie del disco y detecta los hoyos y las mesetas de éste. Hay que señalar que la lectura de la información se efectúa por la parte trasera del disco a través del substrato de policarbonato. La diferencia entre un hoyo y una meseta estriba en que una meseta refleja la luz láser recibida, mientras que los hoyos la dispersan. Mediante un mecanismo óptico, la luz reflejada es dirigida hacia un fotodiodo que capta las variaciones recibidas.
Dadas las características actuales de los lectores de CD-ROM, para que los datos inmersos en un CD-ROM puedan ser leídos correctamente, los bits han de pasar a velocidad constante por la cabeza lectora. Con ello, se obtiene una velocidad de transferencia de datos de 150 kbps, equivalente a una velocidad de lectura de datos de 75 sectores por segundo. Esto no quiere decir que el disco tenga que girar a una velocidad constante. Por otro lado, como es sabido, la velocidad angular de un disco varía en función de la distancia al centro del mismo. El extremo más alejado del centro gira a mayor velocidad que el más cercano a éste.
Dado que las longitudes de los sectores de un CD-ROM son idénticas, para conseguir que los bits de la pista pasen por la cabeza lectora a la misma velocidad, se habrá de variar la velocidad de giro del disco en función de la distancia a la que se encuentre la cabeza lectora del centro. Cuanto más alejada del centro se encuentre la cabeza lectora, más lento habrá que hacer girar el disco. Por el contrario, cuanto más nos aproximemos al centro del disco más aumentará la velocidad de rotación.
¿Qué pasaría si se mantuviese una velocidad de giro constante? Ocurriría que en el borde más alejado del centro del disco, al tener una velocidad angular superior, los sectores (y, por tanto, los bits), pasarían a una velocidad muy superior a los del centro y, en consecuencia, se producirían errores en la lectura, ya que los bits no pasarían a una velocidad constante por la cabeza lectora.
Por último, un dato que debemos destacar es que, como la cabeza lectora para acceder a la información se sitúa alejada del disco (a un milímetro), tanto el disco como la cabeza lectora no sufren desgaste alguno, a la vez que se hace prácticamente imposible el que dicha cabeza se rompa. Esto da al CD-ROM una extraordinaria fiabilidad en su utilización.

CD-ROM FRENTE A DISCO MAGNETICO

Son muchas las características que claramente diferencian a un CD-ROM de un disco magnético convencional. Sin duda, una de las más relevantes y obvias será la capacidad de almacenamiento de información de cada uno de estos soportes. Mientras que la capacidad de un disco CD-ROM oscila entre 500 y 650 MBytes, un disquete magnético puede almacenar 1'44 MBytes e incluso llegar hasta los 2'88 MBytes. Esto supone que si queremos guardar la información almacenada dentro de un sólo disco CD-ROM en disquetes magnéticos, necesitaríamos alrededor de 400 disquetes de 1'44 MBytes ó 200 disquetes de 2'88 MBytes. Si efectuamos esta misma comparación, pero con discos duros magnéticos (si bien en el mercado existen numerosos discos con capacidades muy distintas), un disco CD-ROM sería equivalente aproximadamente a dos discos duros de 320 MBytes (capacidad mínima de un disco duro magnético actual).
Otra diferencia sustancial es el tiempo de acceso al disco. Un CD-ROM actual tiene tiempos de acceso inferiores a los 400 milisegundos; un disco duro magnético lo reduce por debajo de los 20 milisegundos. Esta característica es determinante a la hora de realizar una elección entre ambos dispositivos.
Las causas que justifican estas enormes diferencias entre los tiempos de acceso de los CD-ROM y los discos duros magnéticos son muy variadas: el acceso a la información a lo largo de la pista en espiral, ya comentado con anterioridad; el tamaño y el peso de los cabezales de lectura (el láser y toda la óptica de un CD-ROM son grandes y pesados), y, sobre todo, la velocidad de giro variable del disco CD-ROM (cambiar a distintas velocidades determinadas variables requiere un tiempo adicional).

INSTALACION DE UN CD-ROM o DVD

Actualmente, existen en el mercado tres tipos de unidades de CD-ROM que, según nuestras necesidades, se pueden adaptar al ordenador:
Unidades internas: van instaladas en el interior del ordenador y, con respecto al usuario, se conecta y se comporta como otra unidad lectora de disquetes interna del ordenador.
Unidades externas: son unidades independientes que van conectadas al ordenador igual que cualquier otro periférico externo, como puede ser, por ejemplo, una unidad externa de disquetes de 5 1/4 pulgadas.
Unidades multidiscos (juke-boxes): son unidades que pueden almacenar varios discos. Existe un amplio abanico de modelos en el mercado que abarca desde 6 discos hasta más de 100.
Para instalar una unidad de CD-ROM O DVD a un ordenador se deben cumplir una serie de requisitos que a continuación se describen.
Se necesita un ordenador con una memoria mínima de 256 Kbytes, siendo aconsejable el disponer de 640 Kbytes. Además, habrá que disponer de una versión del sistema operativo MS-DOS, igual o superior a la 3.1. En la versión 6.0 del popular sistema operativo, se incluye por primera vez un programa denominado MSCDEX (Microsoft CD-ROM Extensions) que carga en la memoria las rutinas necesarias para soportar unidades CD-ROM desde el DOS. Al cargar este programa, el DOS considera al CD-ROM como otra unidad, con la salvedad de que sólo puede leer información de ella.
Al ejecutar la orden MSCDEX del DOS, se habrá de definir mediante el parámetro /D (Driver) el nombre del controlador de dispositivo que permite el acceso al CD-ROM. Este controlador se entrega junto al equipo CD-ROM al adquirirlo.
Si el sistema operativo es superior a windows 3.11 no hará falta ningún tipo de instalación de software, pues el sistema operativo lo reconoce automáticamente.

APLICACIONES DEL CD-ROM

Las continuas bajadas de los precios de los CD-ROM han hecho a estos equipos mucho más accesibles al gran público. Dado que son dispositivos de sólo lectura, se convierten en el medio más idóneo para la distribución a gran escala de información, siendo las aplicaciones multimedia uno de sus mayores campos de aplicación.
Recientemente, las compañías fabricantes de videojuegos domésticos, están introduciendo el CD-ROM para perfeccionar sus productos. Las inmensas posibilidades dentro de este campo da origen a una nueva etapa en estos populares juegos, enciclopedias, etc. que fascinan a los jóvenes (y mayores) e invaden nuestros hogares.