¿Por qué digital?

Aunque muchos libros de texto brindan buenas introducciones a la tecnología de la memoria digital, pretendo hacer que este capítulo sea único al presentar tecnologías pasadas y presentes con cierto grado de detalle. Si bien muchos de estos diseños de memoria son obsoletos, sus principios fundamentales siguen siendo bastante interesantes y educativos, e incluso pueden encontrar una nueva aplicación en las tecnologías de memoria del futuro.

El objetivo básico de la memoria digital es proporcionar un medio para almacenar y acceder a datos binarios:secuencias de unos y ceros. El almacenamiento digital de información tiene ventajas sobre las técnicas analógicas de la misma manera que la comunicación digital de información tiene ventajas sobre la comunicación analógica.

Esto no quiere decir que el almacenamiento de datos digitales sea inequívocamente superior al analógico, pero aborda algunos de los problemas más comunes asociados con las técnicas analógicas y, por lo tanto, encuentra una inmensa popularidad tanto en aplicaciones industriales como de consumo. El almacenamiento de datos digitales también complementa bien la tecnología de computación digital y, por lo tanto, encuentra una aplicación natural en el mundo de las computadoras.

La ventaja más evidente del almacenamiento de datos digitales es la resistencia a la corrupción. Supongamos que vamos a almacenar un dato sobre la magnitud de una señal de voltaje mediante la magnetización de un pequeño trozo de material magnético. Dado que muchos materiales magnéticos conservan muy bien su fuerza de magnetización a lo largo del tiempo, este sería un medio candidato lógico para el almacenamiento a largo plazo de estos datos en particular (de hecho, así es precisamente como funciona la tecnología de cintas de audio y video:la cinta plástica delgada está impregnada con partículas de material de óxido de hierro, que se pueden magnetizar o desmagnetizar mediante la aplicación de un campo magnético de una bobina de electroimán.

Luego, los datos se recuperan de la cinta moviendo la cinta magnetizada más allá de otra bobina de cable, los puntos magnetizados en la cinta inducen voltaje en esa bobina, reproduciendo la forma de onda de voltaje utilizada inicialmente para magnetizar la cinta).

Si representamos una señal analógica por la fuerza de magnetización en puntos de la cinta, el almacenamiento de datos en la cinta será susceptible al menor grado de degradación de esa magnetización. A medida que la cinta envejece y la magnetización se desvanece, la magnitud de la señal analógica representada en la cinta parecerá ser menor que cuando registramos los datos por primera vez.

Además, si algún campo magnético espurio altera la magnetización en la cinta, incluso si es solo en una pequeña cantidad, esa alteración de la intensidad del campo se interpretará al volver a reproducirla como una alteración (o corrupción) de la señal que se grabó. . Dado que las señales analógicas tienen una resolución infinita, el menor grado de cambio tendrá un impacto en la integridad del almacenamiento de datos.

Sin embargo, si usáramos esa misma cinta y almacenáramos los datos en forma digital binaria, la fuerza de magnetización de la cinta se dividiría en dos niveles discretos:"alta" y "baja", sin estados intermedios válidos. A medida que la cinta envejecía o estaba expuesta a campos magnéticos espurios, esas mismas ubicaciones en la cinta experimentarían una ligera alteración de la intensidad del campo magnético, pero a menos que las alteraciones fueran extremas , no se producirán daños en los datos al volver a reproducir la cinta.

Al reducir la resolución de la señal impresa en la cinta magnética, hemos ganado una inmunidad significativa al tipo de degradación y "ruido" que suelen plagar los datos analógicos almacenados. Por otro lado, nuestra resolución de datos estaría limitada a la velocidad de escaneo y la cantidad de bits emitidos por el convertidor A / D que interpretó la señal analógica original, por lo que la reproducción no sería necesariamente "mejor" que con la analógica, simplemente más resistente. Sin embargo, con la tecnología avanzada de los A / D modernos, la compensación es aceptable para la mayoría de las aplicaciones.

Además, al codificar diferentes tipos de datos en esquemas de números binarios específicos, el almacenamiento digital nos permite archivar una amplia variedad de información que a menudo es difícil de codificar en forma analógica. El texto, por ejemplo, se representa con bastante facilidad con el código binario ASCII, siete bits para cada carácter, incluidos los signos de puntuación, los espacios y los retornos de carro. Una gama más amplia de texto se codifica utilizando el estándar Unicode, de manera similar.

Cualquier tipo de datos numéricos se puede representar mediante notación binaria en medios digitales, y cualquier tipo de información que se pueda codificar en forma numérica (¡que casi cualquier tipo puede!) También se puede almacenar. Se pueden emplear técnicas como la detección de errores de suma de comprobación y paridad para protegerse aún más contra la corrupción de datos, en formas a las que el sistema analógico no se presta.