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• Melvin Enrique Martinez Castaño

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Memoria externa Tabla de contenido

1. RAID………………………………………………...………………………………3 1.1.

Caracteristicas……………………………………………………… ……….3

2. Discos magneticos…………………………………………………. ………………………..8 2.1.

Organizacion y formato de los datos (forma de almacenar los datos) ……....9

2.2.

Caracteristicas fisicas ( desplazamiento, superfiicies, platos, etc) …….…...10

3. Discos de estado solido…………………………………………………………….11 3.1. Organizacion y formato de los datos………………………………….…..11 3.2. Caracteristicas………………………………………..…………………12 4. Discos opticos DVD- BLU RAYS…………………………………………………12 4.1. Organizacion y formato de datos………………………….……….……...13 4.2. Caracteristica…………………………………………………………...…14 5. Cintas magneticas……………………………………………………………….….15 5.1. Organizacion y formato de los datos………..……………………..…...…15 5.2. Caracteristicas………………………...………………………….……….15 6. Memorias USB………………………………………………………………..……16 6.1. Organizacion y formato de los datos…………..…………………….……17 6.2. Caracteristicas ………………………………………………………….…17

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1. Raid RAID (Redundant Array of Independent Disks, conjunto redundante de discos independientes) Concretamente raid es una familia de técnicas para utilizar varios discos como un conjunto de dispositivos de almacenamiento de datos en paralelo, con redundancia para compensar los fallos de discos. La estrategia RAID reemplaza una unidad de disco de gran capacidad por unidades múltiples de menor capacidad y distribuye los datos de forma que se puedan habilitar accesos simultáneos a los datos de varias unidades mejorando, por tanto, las prestaciones de E/S y permitiendo más fácilmente aumentos en la capacidad. El esquema RAID consta de seis niveles independientes, desde cero hasta cinco. Estos niveles no implican una relación jerárquica, sino que designan métodos diferentes que poseen tres características comunes que son las siguientes:

1.1 Características RAID es un conjunto de unidades físicas de disco vistas por el sistema operativo como una única unidad lógica. Los datos se distribuyen a través de las unidades físicas del conjunto de unidades. La capacidad de los discos redundantes se usa para almacenar información de paridad que garantice la recuperación de los datos en caso de fallo de disco. 

A continuación examinaremos cada nivel de raid.

Nivel 0 de raid Para el RAID 0, los datos del usuario y del sistema están distribuidos a lo largo de todos los discos del conjunto. Esto tiene una notable ventaja frente al uso de un único y gran disco: si hay pendientes dos peticiones diferentes de E/S, para dos bloques de datos diferentes, entonces es muy probable que los bloques pedidos estén en diferentes discos. Entonces, las dos peticiones se pueden emitir en paralelo, reduciendo el tiempo de cola de E/S. Ejemplo:

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Nivel 1 de raid RAID 1 se diferencia de los niveles 2 al 6 en cómo se consigue la redundancia. En estos otros esquemas RAID, se usan algunas formas de cálculo de paridad para introducir redundancia; en RAID 1, la redundancia se logra con el sencillo recurso de duplicar todos los datos. Ejemplo:

Nivel 2 de raid Los niveles 2 y 3 de RAID usan una técnica de acceso paralelo. En un conjunto de acceso paralelo, todos los discos miembro participan en la ejecución de cada petición de E/S. Típicamente, el giro de cada unidad individual está sincronizado de forma que cada cabeza de disco está en la misma posición en cada disco en un instante dado. Con RAID 2, el código de corrección de errores se calcula a partir de los bits de cada disco, y los bits del código se almacenan en las correspondientes posiciones de bit en varios discos de paridad. Normalmente, se usa el código Hamming, que permite corregir errores en un bit y detectar errores en dos bits. Ejemplo:

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Nivel 3 de raid RAID 3 se organiza de manera similar a RAID 2. La diferencia es que RAID 3 requiere solo un disco redundante, sin importar lo grande que sea el conjunto de discos. RAID 3 utiliza un acceso paralelo, con datos distribuidos en pequeñas tiras. En vez de un código de corrección de errores, se calcula un sencillo bit de paridad para el conjunto de bits individuales en la misma posición en todos los discos de datos. Ejemplo:

Nivel 4 de raid Los niveles 4 al 6 de RAID usan una técnica de acceso independiente. En un conjunto de acceso

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independiente, cada disco opera independientemente, de forma que peticiones de E/S separadas se atienden en paralelo. Debido a esto, son más adecuados los conjuntos de acceso independiente para aplicaciones que requieren velocidades de petición de E/S altas, y son menos adecuados para aplicaciones que requieren velocidades altas de transferencia de datos. Ejemplo:

Nivel 5 de raid RAID 5 está organizado de manera similar a RAID 4. La diferencia es que RAID 5 distribuye las tiras de paridad a lo largo de todos los discos. Un distribución típica es un esquema cíclico, Para un conjunto de n discos, la tira de paridad está en diferentes discos para las primeras n tiras, y este patrón se repite. La distribución de las tiras de paridad a lo largo de todas las unidades evita el potencial cuello de botella de E/S encontrado en RAID 4 Ejemplo:

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Nivel 6 de raid El nivel 6 de RAID se introdujo en un artículo de los investigadores de Berkeley [KATZ89]. En el esquema del nivel 6 de RAID, se hacen dos cálculos de paridad distintos, que se almacenan en bloques separados en distintos discos. Por tanto, un conjunto RAID 6 cuyos datos requieran N discos consta de N+2 discos. P y Q son dos algoritmos de comprobación de datos distintos. Uno de los dos calcula la exclusive-OR usada en los niveles de 4 y 5 de RAID. Ejemplo:

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Seguidamente anexaremos un resumen comparativo donde se explicara las ventajas, incovenientes y aplicaciones de los siete niveles.

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2. Discos magneticos Los discos magnéticos siguen siendo el componente más importante de la memoria externa. Tanto los extraíbles como los fijos, o duros, los discos se usan tanto en los PC, como en computadores grandes y supercomputadores. Un disco magnético es un plato circular construido con un material no magnético, llamado sustrato, cubierto por un material magnetizable. Tradicionalmente, el sustrato es aluminio o una aleación de aluminio. Recientemente, se han utilizado sustratos de cristal. Los sustratos de cristal tienen una serie de ventajas, entre las cuales se encuentran: Mejora en la uniformidad de la superficie magnética para incrementar la fiabilidad del disco. Reducción significativa de los defectos en toda la superficie lo que ayuda a reducir los errores de lectura/escritura. Capacidad para soportar grabaciones de gran proximidad (Fly heights, que se describirán posteriormente). Mejor rigidez para reducir la dinámica del disco.

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Mayor capacidad para resistir golpes y daños.

2.1 Organizacion y formato de los datos. La cabeza es un dispositivo relativamente pequeño, capaz de leer o escribir en una zona del plato que rota bajo ella. Esto da lugar a que los datos se organicen en un conjunto de anillos concéntricos en el plato, llamados pistas. Cada pista es del mismo ancho que la cabeza. Usualmente hay cientos de pistas por superficie. Las pistas adyacentes están separadas por bandas vacías. Esto previene, o por lo menos minimiza, los errores debidos a desalineamientos de la cabeza o simplemente a interferencias del campo magnético. Los datos se transfieren al y desde el disco en sectores. Normalmente hay cientos de sectores por pista, y estos pueden tener una longitud variable o fija. En la mayoría de los sistemas de hoy se utilizan sectores de longitud fija, siendo 512 bytes el tamaño casi universal de un sector. Para evitar imposiciones de precisión ilógicas del sistema, los sectores adyacentes se separan con intrapistas (intersectores) vacías. Un bit cercano al centro de un disco girando, pasa por punto fijo (como la cabeza de lectura-escritura) más despacio que un bit más externo. Por tanto, debe haber alguna forma de compensar la variación de la velocidad de forma que la cabeza pueda leer todos los bits a la misma velocidad. Esto se puede hacer incrementando el espacio entre bits de la información grabada en los segmentos del disco. La información se puede escanear a la misma velocidad rotando el disco a una velocidad fija, conocida como velocidad angular constante. Debido a que la densidad, en bits por pulgada, aumenta a medida que nos movemos desde la pista más externa a la más interna, la capacidad de almacenamiento de un disco con un sistema CAV sencillo viene limitada por la máxima densidad de grabación que se puede llevar a cabo en la pista más interna. Para aumentar la capacidad, los discos duros modernos utilizan una técnica conocida como grabación en varias zonas (multiple zone recording), en la que la superficie se divide en varias zonas concéntricas (usualmente 16). Dentro de una zona, el número de bits por pista es constante. Las zonas más lejanas del centro contienen más bits (más sectores) que las zonas próximas al centro. Esto permite capacidades de almacenamiento mayores a expensas de una circuitería de alguna forma más compleja. Como la cabeza del disco se mueve de una zona a otra, la longitud (a lo largo de la pista) de los bits individuales cambia, provocando un cambio en el tiempo de lectura yescritura.

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Ejemplo:

2.2 Caracteristicas fisicas.

las cabezas pueden ser fijas o móviles con respecto a la dirección radial del plato. En un disco de cabeza fija hay una cabeza de lectura/escritura por pista. Todas las cabezas se montan en un brazo rígido que se extiende a través de todas las pistas. En un disco de cabeza móvil, hay solo una cabeza de lectura/escritura. Como antes, la cabeza se monta en un brazo. Como la cabeza debe poder posicionarse encima de cualquier pista, el brazo debe extenderse o retraerse para este propósito. El disco mismo, se monta en una unidad de disco, que consta del brazo, un eje que rota el disco, y la electrónica necesaria para la entrada y salida de datos binarios. Un disco no extraíble está permanentemente montado en la unidad de disco. Un disco extraíble, puede ser quitado y sustituido por otro disco. En la mayoría de los discos, la cubierta magnetizable se aplica a ambas caras del plato, denominándose estos discos de doble superficie. Algunos discos, menos caros, son de una sola superficie. Algunas unidades de disco poseen varios platos apilados verticalmente y separados por una distancia de alrededor de una pulgada.

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Disponen de varios brazos Los discos de varios platos utilizan una cabeza que se mueve, con una cabeza de lectura-escritura para cada superficie del plato.

3. Disco de estado solido Los SSD son dispositivos de almacenamiento de datos, estos  son utilizados a través de una memoria no volátil, tales como la memoria flash, o una  memoria volátil, por ejemplo la SDRAM, la cual sirve para  guardar o almacenar los datos, a diferencia de lo que son los platos giratorios magnéticos ubicados en los discos duros convencionales.  Si hace comparación con los discos duros tradicionales, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes, son prácticamente inaudibles y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Los discos de estado solido  hacen uso de la misma interfaz que los discos duros y, por lo tanto, son fácilmente intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos con el equipo.

3.1 Organizacion y formato de los datos

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Un SSD típico utiliza lo que se llama memoria flash basada en NAND. Este es un tipo no volátil de la memoria. No volátil significa que no se pierde la información una vez que se apaga el equipo. Los discos en estado sólido no utilizan un brazo mecánico para leer y escribir datos, en su lugar tienen un procesador embebido “cerebro” que llama a un controlador para realizar las actividades relacionadas con la lectura y escritura de datos. El controlador es un factor muy importante en la determinación de la velocidad del SSD y en la forma de escribir, recuperar, almacenar cache y limpiar los datos. Una buena tecnología de controlador es a menudo lo que distingue a un SSD de otro. Funcionalmente, un SDD realiza el mismo trabajo que un HDD, pero en lugar de utilizar una capa magnética en la parte superior de los discos, los datos se almacenan en los chips de memoria flash interconectados que permiten guardar datos incluso cuando no hay energía presente. Los chips se pueden instalar de forma permanente en la placa base del sistema, en una tarjeta PCI/PCIe, o en una caja conectada a la ranura del ordenador portátil o disco duro de escritorio. Los chips de memoria flash utilizados por un SDD son mucho más veloces y fiables que de la memoria flash encontrada en las unidades USB. El factor forma, SSD se presenta en un estándar de 1.8 “, 2.5” o 3.5 “de tamaño y pueden utilizarse dentro de equipos de escritorio. El conector que se utiliza para esos tamaños es SATA. Hay SSDs más pequeños que utilizan lo que se llama mini-SATA (mSATA) y encaja en la ranura mini-PCI Express de un ordenador portátil.

3.2 Caracteristicas Son mas resistentes a pérdidas de datos en caso de golpes y vibraciones ya que no tienen partes móviles.  Pueden permanecer con la información almacenada hasta por 10 años sin necesidad de alimentación eléctrica. No generan ruido y el calor es mínimo, lo que alarga su vida útil al no funcionar a altas temperaturas. Se utilizan en el mercado en las computadoras portátiles denominadas Netbook ó computadoras preparadas para uso en red y computadoras de escritorio.

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 Contemplan una larga vida de dispositivo (“Mean Time Between Failure“) ó tiempo promedio anterior a la falla de 1,000,000 de horas. Tienen un muy bajo consumo de electricidad, por ello son ideales para computadoras portátiles.

4. Discos opticos DVD - BLU RAYS Un disco óptico es un medio de almacenamiento de datos de tipo óptico, que consiste en un disco circular en el cual la información se codifica, guarda y almacena haciendo unos surcos microscópicos con un láser sobre una de las caras planas que lo componen. Como todas las formas de los medios de almacenamiento, los discos ópticos se basan en la tecnología digital. Cualquier tipo o morfología de la información (texto, imagen, audio, vídeo, etc.) puede ser codificada en formato digital y almacenada en este tipo de soportes. Desde su existencia, los discos ópticos han sufrido modificaciones que han hecho cambiar su capacidad de almacenar información a lo largo del tiempo. De allí han surgido distintos tipos que son: CD Disco compacto o también conocido como CD-ROM, es la unidad de almacenamiento más básica de la familia de los discos ópticos. Se puede almacenar cualquier tipo de información, pero el uso general que tuvo en sus inicios fue para almacenar archivos de audio.

DVD El Disco Versátil Digital tiene mayor capacidad de almacenamiento que tu antecesor el CD. Fueron creados con la intención de reemplazar el formato VHS para almacenamiento de archivos en formato de vídeo, de allí que inicialmente sus siglas significaran Digital Video Disk. La capacidad de almacenamiento del DVD varía entre 4.7 GB y 17,1 GB, que son los conocidos doble cara. Para poder leer o escribir un disco de formato DVD se necesita tecnología de laser rojo.

HD DVD

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Este formato llego un poco tarde, incluso un poco después del Blu-Ray. Se trata del la versión mejorada del DVD o como su nombre lo indica es el mismo estándar pero en alta definición. Su capacidad de almacenamiento esta entre 15 GB y 45 GB para el tipo de disco doble cara de la compañía Toshiba. Para su funcionamiento utiliza tecnología de láser azul y ha sido implementado por varias compañías como Microsoft y Toshiba. A pesar de haber tenido gran aceptación por muchas empresas no es tan popular como el Blu-Ray.

Blu-Ray Es el tipo de disco estándar utilizado para almacenar archivos de formato vídeo en alta resolución. Desarrollado por la Blu-ray Disc Association, tiene una capacidad de almacenamiento de 25 GB, mientras que el doble capa pueden llegar hasta 54 GB. Muchas empresas se avocaron a desarrollar mejor esta tecnología, como la empresa Pioneer que desarrollo un disco Blu-ray de 20 capas que permite almacenar hasta 500 GB. Aunque índico que no es compatible con las lectoras estándar de Blu-ray que utilizan el mecanismo de lectura de láser azul.

4.1 Organizacion y formatos de los datos Una unidad de disco óptico usa rayos láser en lugar de imanes para leer y escribir la información en la superficie del disco. Aunque no son tan rápidos como los discos duros, los discos ópticos tienen mucho espacio para almacenar datos, son menos sensibles a las fluctuaciones ambientales y proporcionan mayor almacenamiento a un costo menor. Su primera aplicación comercial masiva fue el CD de música, que data de comienzos de la década de 1980. Los discos ópticos varían su capacidad de almacenamiento, aunque hay de muchos tipos, los más habituales son: CD de 700 MB, DVD de 4,7 GB y Blu-ray de 25 GB en una sola capa. Tanto los discos ópticos como las unidades de discos ópticos, pueden ser de solo lectura o de lectura y escritura. El disco óptico admite datos tanto de tipo analógico como digital. Los estándares de almacenamiento ópticos son regulados por la Optical Storage Technology Association. Un disco óptico es un disco circular en el cual la información se codifica, se guarda y se almacena, haciendo unos surcos (pits) microscópicos con un láser sobre una de las superficies planas que lo componen, que suele ser de aluminio. El material de codificación se sitúa por encima de un sustrato de mayor grosor, generalmente de policarbonato, que constituye la mayor parte del disco. El patrón de codificación

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sigue un recorrido en espiral continuo que cubre la superficie del disco entera, extendiéndose desde la pista más interna hasta la más externa. El acceso a los datos, lectura, se realiza cuando esta superficie es iluminada con un haz de láser generado por un diodo láser dentro de la unidad de disco óptico la cual hace girar el disco a velocidades alrededor de 200 RPM a 4000 RPM o más, dependiendo del tipo de unidad, el formato de disco, y la distancia desde el cabezal de lectura hasta el centro del disco, las pistas internas son leídas a una velocidad mayor. Los surcos en la superficie modifican el comportamiento del haz de láser reflejado y nos dan la información que contiene el disco. De ahí que la mayoría de los discos ópticos, excepto los discos negros de la videoconsola PlayStation original, tengan su característica apariencia iridiscente creada por las hendiduras en la capa reflectiva.

4.2 Caracteristicas Físicamente los disco ópticos son planos y de forma circular. Regularmente están recubiertos con material plástico. Datos binarios se almacenan en forma de pequeños agujeros sobre la capa del disco. Los bits se almacenan secuencialmente en una pista espiral continua. No hay posibilidad de borrado accidental. Los discos ópticos también son más baratos de construir que los discos magnéticos. Los datos contenidos en el disco óptico no pueden ser destruidos por los cortes de energía o disturbios magnéticos. No se necesitan conservarse en recipientes bien cerrados para protegerlos de contaminantes. Puesto que no hay contacto físico entre un plato de disco óptico y el mecanismo de acceso, el disco no está sujeto a desgaste con el uso. Los equipos de lectura de discos ópticos son más duraderos porque tienen relativamente pocas piezas móviles.

5. Cintas magneticas Los sistemas de cinta usan las mismas técnicas de lectura y grabación que los discos. El medio es una cinta de poliéster flexible (parecido al usado en ropa) cubierta por un material magnetizable. La

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cubierta puede consistir en partículas de un metal puro en concreto un revestimiento o película de metal plateado vaporizado. La cinta y la unidad de cinta son análogas a las cintas de grabación domésticas. Los anchos de las cintas pueden variar entre 0,38 cm (0,15 pulgadas) y 1,27 cm (0,5 pulgadas). Una cinta ubicada en un carrete abierto tienen que enrollarse en otro carrete ubicado en un segundo cabezal. Hoy día, prácticamente todas las cintas vienen cerradas en cartuchos.

5.1 Organizacion y formato de los datos Los datos en la cinta, se estructuran en una serie de pistas paralelas longitudinales. Los primeros sistemas de cintas usaban nueve pistas. Esto hace posible almacenar datos de un byte en un instante dado, con un bit de paridad adicional, en la novena pista. Los nuevos sistemas de cintas usan 18 o 36 pistas, correspondiendo a una palabra o doble palabra digital. La grabación de datos de esta forma se denomina grabación paralela. Los sistemas más modernos utilizan en su lugar grabación serie, en la que los datos se disponen como una secuencia de bits a lo largo de cada pista, como se hace en los discos magnéticos. Como con el disco, los datos se leen y escriben en bloques contiguos, llamados registros físicos de cinta. Los bloques en la cinta están separados por bandas vacías llamadas bandas interregistros. Como en el disco, la cinta se formatea para facilitar la localización de los registros físicos. La técnica típica utilizada en la grabación de cintas en serie se denomina grabación en serpentina. En esta técnica, cuando se graban los datos, el primer conjunto de bits se graba a lo largo de toda la cinta. Cuando se alcanza el fin, las cabezas se posicionan para grabar una nueva pista y la cinta se graba de nuevo a todo lo largo, esta vez en dirección contraria. Este proceso continua, hacia atrás y hacia delante, hasta que la cinta se llena. Para aumentar la velocidad, la cabeza de lectura-escritura es capaz de leer y escribir una serie de pistas adyacentes simultáneamente (usualemente entre dos y ocho pistas). Los datos se graban en serie a lo largo de las pistas individuales, pero los bloques se almacenan en pistas adyacentes. 5.2 Caracteristicas Hay dos caracteristica claves para clasificar las tecnologias De Cintas magneticas. La primera es la anchura de la cinta. La mas comun de una cinta de alta capacidad ha sido como maximo de media pulgada. Existen muchos otros tamaños y la mayoria han sido desarrollados para tener menor encapsulado o mayor capacidad. La segunda clasificacion es segun el metodo de grabacion

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6. Memorias USB    Las siglas USB hacen referencia a las palabras inglesas Universal Serial Bus (Canal Universal en Serie) que es un estándar industrial desarrollado en los años 90 que define los cables, conectores y protocolos utilizados en un BUS (o canal) para conectar, comunicar y proveer de alimentación eléctrica entre ordenadores. Para entenderlo de forma más sencilla, el USB se diseñó para estandarizar cómo se conectan los periféricos como por ejemplo los teclados de los ordenadores, los mouse o ratones, las impresoras, escáneres. (que se conocen como periféricos) y también las memorias USB. Una memoria USB, es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash (del tipo NAND) para guardar la información sin necesidad de alimentación externa. Las memorias USB son dispositivos  “plug & play” es decir,  “conectar y  funcionar”. Las memorias USB cada vez son más pequeñas y ligeras y, dependiendo del modelo. Actualmente todas las memorias USB llevan un led indicativo de actividad o sea, de que están leyendo o escribiendo El contenido de estas memorias aparece en la pantalla del ordenador como si se tratase de otra unidad de disco y para grabar sobre ellas es suficiente con arrastrar los datos con el ratón, sin utilizar ningún programa específico

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6.1 Organizacion y formato de los datos Se estima que una memoria USB puede retener los datos durante unos 10 años. Es decir,  pueden soportar un número finito de ciclos de lectura/escritura antes de fallar. Si se les da un uso normal, el rango medio es de alrededor de varios millones de ciclos. Sin embargo las operaciones de escritura serán cada vez más lentas a medida que la unidad envejezca. Las capacidades básicas de almacenamiento de las memorias USB fueron  y son  de: 32 MB, 64MB, 128MB, 512MB, 1GB, 2GB, 4GB, 8GB, 32GB, 64GB. La constante reducción de precios junto a la constante mayor necesidad de  espacio de los usuarios, ha  llevado a que los modelos con capacidad igual o inferior a  512 MB estén  quedando en desuso. La velocidad de lectura o transmisión de  datos depende de la interfaz de transferencia existiendo en la actualidad 4 opciones de velocidad: la 1.0, la 2.0 y la 3.0. En la actualidad existen cuatro tipos de puertos USB que se diferencian de acuerdo a su velocidad de transferencia de datos. El USB 1.0 tiene una tasa de transferencia máxima de 1,5 Mbps y se utiliza en dispositivos como el mouse y el teclado. El USB 1.1 puede alcanzar una tasa de transferencia de hasta 12 Mbps, mientras que el USB 2.0 llega hasta los 480 Mbps. El USB 3.0, por último, se encuentra en etapa de desarrollo y podría alcanzar una tasa de transferencia de 4,8 Gbps. El USB 3.0 podemos determinar que no sólo es diez veces más rápido que su antecesor sino también que reduce de manera considerable el consumo energético.

6.2 Caracteristicas Estas memorias, tienen la gran característica de ser muy resistentes (algunas incluso son resistentes al agua). Puedes eliminar y sustituir los datos almacenados hasta un millón de veces aproximadamente. Las memorias USB se clasifican según dos características principales: Su capacidad de almacenamiento y su velocidad para trasmitir datos. Posee memoria flash. Se conecta a un puerto USB. La información puede ser modificada cuantas veces uno requiere. Es de transporte personal.

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