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Charla «¿Cómo funcionan los discos duros? – Kanawat Senanan» de TED-Ed en español.
Ver la lección completa en: http://ed.ted.com/lessons/how-do-hard-drives-work-kanawat-senanan
El disco duro moderno es un objeto que probablemente pueda contener más información que tu biblioteca local. Pero, ¿cómo almacenar tanta información en un espacio tan pequeño? Kanawat Senanan detalla las generaciones de ingenieros, científicos de materiales y físicos cuánticos que influyeron en la creación de esta herramienta increíblemente poderosa y precisa.
Lección de Kanawat Senanan, animación de TED-Ed.
- Autor/a de la charla: Kanawat Senanan
- Fecha de grabación: 2015-10-29
- Fecha de publicación: 2020-01-16
- Duración de «¿Cómo funcionan los discos duros? – Kanawat Senanan»: 297 segundos
Traducción de «¿Cómo funcionan los discos duros? – Kanawat Senanan» en español.
Imagina el vuelo de un avión a un milímetro del suelo que da vueltas a la Tierra una vez cada 25 segundos mientras cuenta cada brizna de hierba.
Encoge todo eso para que quepa en la palma de tu mano, y tendrías algo equivalente a un disco duro moderno, un objeto que quizá puede almacenar más información que tu biblioteca local.
Pero, ¿cómo almacena tanta información en un espacio tan pequeño? En el núcleo del disco duro hay una pila de discos giratorios de alta velocidad con un cabezal de grabación que sobrevuela cada superficie.
Cada disco está codificado con una película de granos metálicos magnetizados microscópicos, y tus datos no viven allí en una forma que puedas reconocer.
En cambio, se almacenan como un patrón magnético formado por grupos de esos diminutos granos.
En cada grupo, también conocido como bit, todos esos granos tienen sus magnetizaciones alineadas en uno de dos estados posibles, que corresponden a ceros y unos.
Los datos se escriben en el disco convirtiendo cadenas de bits en corriente eléctrica alimentada vía un electroimán.
Este imán genera un campo suficientemente fuerte para cambiar la dirección de la magnetización del grano del metal.
Una vez que esta información se escribe en el disco, la unidad usa un lector magnético para convertirlo de nuevo en una forma útil, muy similar a una aguja de fonógrafo que traduce ranuras de un disco en música.
Pero, ¿cómo conseguir tanta información a partir solo de ceros y unos? Bueno, poniendo montones de ellos juntos.
Por ejemplo, una letra se representa con un byte, u ocho bits, y tu foto promedio requiere varios megabytes, cada uno de los cuales son 8 millones de bits.
Como cada bit debe escribirse en el área física de un disco, siempre buscamos incrementar la densidad de área del disco, o cuántos bits pueden colocarse en una pulgada cuadrada.
La densidad de área de un disco duro moderno es de unos 600 gigabits por pulgada cuadrada, 300 millones de veces mayor que la del primer disco duro de IBM de 1957.
Este avance increíble en capacidad de almacenamiento no fue solo una cuestión de hacer todo más pequeño, sino que requirió varias innovaciones.
Una tecnología llamada proceso de litografía de película delgada les permitió a los ingenieros encoger el lector y el escritor.
Y a pesar de su tamaño, el lector se hizo más sensible aprovechando nuevos descubrimientos en las propiedades magnéticas y cuánticas de la materia.
Se pudieron compactar los bits gracias a algoritmos matemáticos que filtran el ruido de la interferencia magnética, y encontrar las secuencias de bits más probable de cada señal de lectura.
Y el control de expansión térmica del cabezal fue posible ubicando un calentador bajo el escritor magnético, permitiendo que vuele a menos de cinco nanómetros sobre la superficie del disco, es del ancho de dos hebras de ADN.
Desde hace varias décadas, el crecimiento exponencial del poder de almacenamiento y procesamiento ha seguido el patrón conocido como Ley de Moore, que, en 1975, predijo que la densidad de información se duplicaría cada 2 años Pero en torno a los 100 gigabits por pulgada cuadrada, encoger más el grano magnético o acercarlos más plantea un nuevo riesgo llamado efecto superparamagnético.
Cuando el volumen de grano magnético es demasiado pequeño, la energía térmica perturba fácilmente su magnetización y puede hacer que los bits cambien involuntariamente, llevando a la pérdida de datos.
Los científicos resolvieron esta limitación de manera muy simple: cambiando la dirección de grabación de longitudinal a perpendicular, permitiendo una densidad de área de un terabit por pulgada cuadrada.
Recientemente, el límite potencial se ha aumentado otra vez mediante la grabación magnética asistida por calor.
Usa un medio de grabación térmicamente más estable, cuya resistencia magnética se reduce momentáneamente calentando un punto determinado con un láser, permitiendo la escritura de datos.
Y si bien esas unidades están en etapa de prototipo, los científicos ya tienen el próximo truco potencial bajo la manga: medios con patrones de bits, donde las ubicaciones de bits se colocan en estructuras nanométricas separadas, potencialmente permitiendo densidades de área de 20 terabits por pulgada cuadrada o más.
Es gracias a los esfuerzos combinados de generaciones de ingenieros, científicos de materiales, y físicos cuánticos que este instrumento de potencia y precisión increíbles puede girar en la palma de tu mano.
https://www.ted.com/talks/kanawat_senanan_how_do_hard_drives_work/