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El almacenamiento de datos en cinta magnética es un sistema para almacenar información digital en cinta magnética mediante grabación digital .
La cinta era un medio importante para el almacenamiento de datos primarios en las primeras computadoras, y por lo general usaba grandes carretes abiertos de cinta de 7 pistas y luego de 9 pistas . La cinta magnética moderna se empaqueta con mayor frecuencia en cartuchos y casetes, como las series Linear Tape-Open (LTO) [1] e IBM 3592 ampliamente admitidas . El dispositivo que realiza la escritura o lectura de datos se denomina unidad de cinta . Los cargadores automáticos y las bibliotecas de cintas se utilizan a menudo para automatizar la manipulación y el intercambio de cartuchos. La compatibilidad era importante para permitir la transferencia de datos.
El almacenamiento de datos en cinta [2] ahora se usa más para respaldo del sistema, [3] archivo de datos e intercambio de datos. El bajo costo de la cinta la ha mantenido viable para el almacenamiento y el archivo a largo plazo. [4]
Carretes abiertos [ editar ]
Inicialmente, la cinta magnética para el almacenamiento de datos se enrollaba en carretes de 27 cm (10,5 pulgadas) . [5] Este estándar para grandes sistemas informáticos persistió hasta finales de la década de 1980, con una capacidad en constante aumento debido a sustratos más delgados y cambios en la codificación. Los cartuchos y casetes de cinta estaban disponibles a partir de mediados de la década de 1970 y se usaban con frecuencia con pequeños sistemas informáticos. Con la introducción del cartucho IBM 3480 en 1984, descrito como "aproximadamente una cuarta parte del tamaño ... sin embargo, almacenaba hasta un 20 por ciento más de datos", [6] los grandes sistemas informáticos comenzaron a alejarse de las cintas de carrete abierto y hacia cartuchos. [7]
UNIVAC [ editar ]
La cinta magnética se utilizó por primera vez a los datos informáticos de registro en 1951 en la UNIVAC . El UNISERVO medio de grabación unidad era una tira de metal delgada de 0,5 pulgadas (12,7 mm) de ancho de níquel -plated bronce fosforoso . La densidad de grabación fue de 128 caracteres por pulgada (198 micrómetros / carácter) en ocho pistas a una velocidad lineal de 100 pulgadas / s (2,54 m / s), lo que arroja una velocidad de datos de 12.800 caracteres por segundo. De las ocho pistas, seis eran datos, una era de paridad y una era un reloj o una pista de tiempo. Teniendo en cuenta el espacio vacío entre los bloques de cinta, la tasa de transferencia real fue de alrededor de 7.200 caracteres por segundo. Un pequeño carrete de cinta de mylar proporcionó separación de la cinta de metal y el cabezal de lectura / escritura. [8]
Formatos de IBM [ editar ]
Las computadoras IBM de la década de 1950 usaban una cinta recubierta de óxido férrico similar a la utilizada en la grabación de audio. La tecnología de IBM pronto se convirtió en el estándar industrial de facto . Las dimensiones de la cinta magnética eran de 0,5 pulgadas (12,7 mm) de ancho y estaban enrolladas en bobinas extraíbles. Se disponía de diferentes longitudes de cinta con 1.200 pies (370 m) y 2.400 pies (730 m) en milésimas y medio de espesor siendo algo estándar. [ aclaración necesaria ] Durante la década de 1980, se dispuso de longitudes de cinta más largas, como 3.600 pies (1.100 m), utilizando una película de PET mucho más delgada . La mayoría de las unidades de cinta pueden admitir un tamaño máximo de carrete de 10,5 pulgadas (267 mm). Un llamado mini carreteera común para conjuntos de datos más pequeños, como para la distribución de software. Se trataba de carretes de 18 cm (7 pulgadas), a menudo sin longitud fija; el tamaño de la cinta se ajustaba a la cantidad de datos grabados en ella como medida de ahorro de costes. [ cita requerida ]
CDC utilizó cintas magnéticas de 1 ⁄ 2 pulgadas (13 mm) compatibles con IBM , pero también ofreció una variante de 1 pulgada de ancho (25 mm), con 14 pistas (12 pistas de datos correspondientes a la palabra de 12 bits de los procesadores periféricos de la serie CDC 6000 , más dos bits de paridad) en la unidad CDC 626. [9]
Las primeras unidades de cinta de IBM, como IBM 727 e IBM 729 , eran unidades mecánicamente sofisticadas que se colocaban en el suelo y que utilizaban columnas de vacío para amortiguar largos bucles de cinta en forma de U. Entre el servocontrol de potentes motores de carrete, un accionamiento de cabrestante de baja masa y la tensión controlada y de baja fricción de las columnas de vacío, se podría lograr un arranque y parada rápidos de la cinta en la interfaz cinta-cabezal. [a] La aceleración rápida es posible porque la masa de la cinta en las columnas de vacío es pequeña; la longitud de la cinta almacenada en las columnas proporciona tiempo para acelerar la alta inerciabobinas. Cuando están activos, los dos carretes de cinta alimentaron o sacaron cinta de las columnas de vacío, girando intermitentemente en ráfagas rápidas y no sincronizadas que resultan en una acción visualmente impactante. Irónicamente, se usaron tomas de archivo de tales unidades de cinta de columna de vacío en movimiento para representar computadoras en películas y televisión. [10]
La primera cinta de media pulgada tenía siete pistas de datos paralelas a lo largo de la cinta, lo que permitía escribir caracteres de seis bits más un bit de paridad en la cinta. Esto se conocía como cinta de siete pistas . Con la introducción del mainframe IBM System / 360 , se introdujeron cintas de nueve pistas para admitir los nuevos caracteres de 8 bits que utilizaba. El final de un archivo fue designado por un patrón grabado especial llamado marca de cinta , y el final de los datos grabados en una cinta por dos marcas de cinta sucesivas. El comienzo y el final físicos de la cinta utilizable se indicaron mediante tiras adhesivas reflectantes de papel de aluminio colocadas en la parte posterior. [ cita requerida ]
La densidad de grabación aumentó con el tiempo. Las densidades comunes de siete pistas comenzaron en 200 caracteres de seis bits por pulgada (CPI), luego 556 y finalmente 800. Las cintas de nueve pistas tenían densidades de 800 (usando NRZI ), luego 1600 (usando PE ) y finalmente 6250 (usando GCR ). Esto se traduce en aproximadamente 5 megabytes a 140 megabytes por rollo de cinta de longitud estándar (2400 pies). La densidad efectiva también aumentó a medida que el espacio entre bloques (espacio entre registros ) disminuyó de un nominal de 3 ⁄ 4 pulgadas (19 mm) en un carrete de cinta de siete pistas a un nominal de 0,30 pulgadas (7,6 mm) en un carrete de cinta de 6250 bpi de nueve pistas. [11]
Al menos en parte debido al éxito del System / 360 y la estandarización resultante en los códigos de caracteres de 8 bits y el direccionamiento de bytes, las cintas de nueve pistas se utilizaron ampliamente en la industria informática durante las décadas de 1970 y 1980. [12] IBM descontinuó los nuevos productos de carrete a carrete reemplazándolos con productos basados en cartuchos a partir de su introducción en 1984 de la familia 3480 basada en cartuchos .
Formato DEC [ editar ]
LINCtape , y su derivado, DECtape eran variaciones de esta "cinta redonda". Eran esencialmente un medio de almacenamiento personal. [13] utilizaba una cinta de 19 mm (0,75 pulgadas) de ancho y presentaba una pista de formato fijo que, a diferencia de la cinta estándar, permitía leer y reescribir bloques repetidamente en su lugar. LINCtapes y DECtapes tenían una capacidad y una velocidad de transferencia de datos similares a los disquetes que los desplazaban, pero sus tiempos de acceso eran del orden de treinta segundos a un minuto.
Cartuchos y casetes [ editar ]
En el contexto de la cinta magnética, el término casete o cartucho significa un trozo de cinta magnética en un recinto de plástico con uno o dos carretes para controlar el movimiento de la cinta. El tipo de embalaje es un gran determinante de los tiempos de carga y descarga, así como de la longitud de la cinta que se puede sujetar. En un cartucho de un solo carrete hay un carrete de recogida en la unidad, mientras que un cartucho de doble carrete tiene carretes de recogida y suministro en el cartucho. Una unidad de cinta (o "transporte" o "platina") utiliza uno o más motores controlados con precisión para enrollar la cinta de un carrete a otro, pasando un cabezal de lectura / escritura mientras lo hace. [ cita requerida ]
Un tipo diferente es el cartucho de cinta sin fin , que tiene un bucle continuo de cinta enrollado en un carrete especial que permite que la cinta se retire del centro del carrete y luego se enrolle alrededor del borde, y por lo tanto no es necesario rebobinar para repetir. . Este tipo es similar a un casete en el sentido de que no hay un carrete de recogida dentro de la unidad de cinta. [ cita requerida ]
La unidad IBM 7340 Hypertape, introducida en 1961, usaba un casete de doble carrete con una cinta de 1 pulgada de ancho (2.5 cm) capaz de contener 2 millones de caracteres de seis bits por casete.
En las décadas de 1970 y 1980, los casetes compactos de audio se usaban con frecuencia como un sistema de almacenamiento de datos económico para computadoras domésticas o, en algunos casos, para diagnóstico o código de arranque para sistemas más grandes como el Burroughs B1700 . Los casetes compactos eran tanto lógica como físicamente secuenciales; tenían que rebobinarse y leerse desde el principio para cargar datos. Los primeros cartuchos estaban disponibles antes de que las computadoras personales tuvieran unidades de disco asequibles, y podían usarse como dispositivos de acceso aleatorio , enrollando y colocando la cinta automáticamente, aunque con tiempos de acceso de muchos segundos. [ cita requerida ] Los jugadores de computadora experimentados podrían decir mucho al escuchar el ruido de carga de la cinta.[14]
En 1984, IBM introdujo la familia 3480 de cartuchos de un solo carrete y unidades de cinta que luego fueron fabricados por varios proveedores hasta al menos 2004. Inicialmente, proporcionando 200 megabytes por cartucho, la capacidad de la familia aumentó con el tiempo a 2,4 gigabytes por cartucho. DLT (Digital Linear Tape), también una cinta basada en cartuchos, comenzaba en 1984, pero a partir de 2007 el desarrollo futuro se detuvo a favor de LTO.
En 2003, IBM presentó la familia IBM 3592 para reemplazar a la IBM 3590 . Si bien el nombre es similar, no hay compatibilidad entre el 3590 y el 3592. Al igual que el 3590 y el 3480 anteriores, este formato de cinta tiene una cinta de 1 ⁄ 2 pulgadas (13 mm) enrollada en un solo cartucho de carrete. Introducida inicialmente para admitir 300 gigabytes, la sexta generación actual lanzada en 2018 admite una capacidad nativa de 20 terabytes.
El cartucho de carrete único LTO (Linear Tape Open, también conocido como Ultrium) se anunció en 1997 con 100 megabytes y en su octava generación admite 12 terabytes en el mismo tamaño de cartucho. A partir de 2019, [actualizar]LTO ha desplazado por completo todas las demás tecnologías de cinta en aplicaciones informáticas, con la excepción de algunas familias IBM 3592 en la gama alta.
Detalles técnicos [ editar ]
Densidad lineal [ editar ]
La densidad de grabación para cintas de computadora se describe con el acrónimo BPI, a veces escrito bpi.
Bytes por pulgada [ editar ]
Bytes por pulgada es la métrica de la densidad a la que se almacenan los datos en medios magnéticos. El término BPI puede referirse a bits por pulgada, [15] pero más a menudo se refiere a Bytes por pulgada. [dieciséis]
El término BPI puede significar bytes por pulgada cuando las pistas de un formato particular están organizadas por bytes, como en las cintas de 9 pistas. [17]
Ancho de cinta [ editar ]
El ancho de los medios es el criterio de clasificación principal para las tecnologías de cinta. Media pulgada (13 mm) ha sido históricamente el ancho de cinta más común para el almacenamiento de datos de alta capacidad. [18] Existen muchos otros tamaños y la mayoría fueron desarrollados para tener envases más pequeños o mayor capacidad. [ cita requerida ]
Método de grabación [ editar ]
El método de grabación también es una forma importante de clasificar las tecnologías de cinta, que generalmente se dividen en dos categorías: [ cita requerida ]
Lineal [ editar ]
El método lineal organiza los datos en largas pistas paralelas que abarcan la longitud de la cinta. Varios cabezales de cinta escriben simultáneamente pistas de cinta paralelas en un solo medio. Este método se utilizó en las primeras unidades de cinta. Es el método de grabación más simple, pero también tiene la densidad de datos más baja. [ cita requerida ]
Una variación de la tecnología lineal es la grabación lineal serpentina , que utiliza más pistas que cabezales de cinta. Cada cabeza todavía escribe una pista a la vez. Después de hacer una pasada por toda la longitud de la cinta, todas las cabezas se mueven ligeramente y hacen otra pasada en la dirección inversa, escribiendo otro conjunto de pistas. Este procedimiento se repite hasta que se hayan leído o escrito todas las pistas. Al utilizar el método de serpentina lineal, el medio de cinta puede tener muchas más pistas que cabezales de lectura / escritura. En comparación con la grabación lineal simple, que utiliza la misma longitud de cinta y el mismo número de cabezales, la capacidad de almacenamiento de datos es sustancialmente mayor. [ cita requerida ]
Escaneando [ editar ]
Los métodos de grabación de exploración escriben pistas cortas y densas a lo ancho del soporte de cinta, no a lo largo. Los cabezales de cinta se colocan en un tambor o disco que gira rápidamente mientras la cinta de movimiento relativamente lento lo pasa. [ cita requerida ]
Uno de los primeros métodos utilizados para obtener una velocidad de datos más alta que el método lineal predominante fue el barrido transversal . En este método, un disco giratorio con las cabezas de cinta incrustadas en el borde exterior se coloca perpendicular a la trayectoria de la cinta. Este método se utiliza en Ampex registradores de datos de la instrumentación 's DCRsi y el viejo Ampex Cuádruplex sistema. Otro método temprano fue la exploración arqueada . En este método, las cabezas están en la cara de un disco giratorio que se coloca plano contra la cinta. La trayectoria de los cabezales de la cinta forma un arco. [ cita requerida ]
La grabación de barrido helicoidal escribe pistas cortas y densas de forma diagonal . Este método se utiliza prácticamente en todos lossistemas de cintas de vídeo actuales y en varios formatos de cintas de datos. [ cita requerida ]
Diseño de bloques y coincidencia de velocidad [ editar ]
En un formato típico, los datos se escriben en cinta en bloques con espacios entre bloques entre ellos, y cada bloque se escribe en una sola operación con la cinta funcionando continuamente durante la escritura. Sin embargo, dado que la velocidad a la que se escriben o leen los datos en la unidad de cinta no es determinista, una unidad de cinta generalmente tiene que hacer frente a una diferencia entre la velocidad a la que los datos entran y salen de la cinta y la velocidad a la que se suministran los datos. o exigido por su anfitrión.
Se han utilizado varios métodos solos y en combinación para hacer frente a esta diferencia. Si el host no puede mantener el ritmo de transferencia de la unidad de cinta, la unidad de cinta se puede detener, realizar una copia de seguridad y reiniciar (lo que se conoce como limpieza de zapatos , y el reinicio ocurre opcionalmente a una velocidad más baja). Se puede utilizar un búfer de memoria grande para poner los datos en cola. En el pasado, el tamaño del bloque de host afectaba la densidad de datos en la cinta, pero en las unidades modernas, los datos se organizan normalmente en bloques de tamaño fijo que pueden o no estar comprimidos y / o cifrados, y el tamaño del bloque de host ya no afecta la densidad de datos en cinta. El artículo Linear Tape-Open cubre esto. Las unidades de cinta modernas ofrecen una función de coincidencia de velocidad, donde la unidad puede disminuir dinámicamente la velocidad física de la cinta según sea necesario para evitar el lustrado de zapatos.[19]
En el pasado, el tamaño de la brecha entre bloques era constante, mientras que el tamaño del bloque de datos se basaba en el tamaño del bloque del host, lo que afectaba la capacidad de la cinta, por ejemplo, en el almacenamiento de datos clave de recuento . En la mayoría de las unidades modernas, esto ya no es cierto. Las unidades de tipo Tape-Open lineal utilizan un bloque de tamaño fijo para la cinta (una arquitectura de bloque fijo ), independientemente del tamaño del bloque del host, y el espacio entre bloques es variable para ayudar con la coincidencia de velocidad durante las escrituras. En unidades con compresión, la compresibilidad de los datos afectará la capacidad.
Acceso secuencial a los datos [ editar ]
La cinta se caracteriza por el acceso secuencial a los datos. Si bien la cinta puede proporcionar transferencias de datos secuenciales rápidas, se necesitan decenas de segundos para cargar un casete y colocar el cabezal de la cinta en un lugar arbitrario. Por el contrario, la tecnología del disco duro puede realizar la acción equivalente en decenas de milisegundos (3 órdenes de magnitud más rápido) y puede pensarse que ofrece acceso aleatorio a los datos.
Los sistemas de archivos lógicos requieren que los datos y los metadatos se almacenen en el medio de almacenamiento de datos. El almacenamiento de metadatos en un lugar y datos en otro requiere mucha actividad de reposicionamiento lento en la mayoría de los sistemas de cintas. Como resultado, la mayoría de los sistemas de cintas utilizan un sistema de archivos trivial en el que los archivos se direccionan por número, no por nombre de archivo. Los metadatos , como el nombre del archivo o la hora de modificación, normalmente no se almacenan en absoluto. Las etiquetas de cinta almacenan dichos metadatos y se utilizan para intercambiar datos entre sistemas. Se han creado herramientas de copia de seguridad y archivadores de archivos para empaquetar varios archivos junto con los metadatos relacionados en un solo 'archivo de cinta'. Unidades de cinta serpentina (p. Ej., QIC) puede mejorar el tiempo de acceso cambiando a la pista adecuada; se utilizaron particiones de cinta para la información de directorio. [20] El sistema de archivos de cinta lineal es un método para almacenar metadatos de archivos en una parte separada de la cinta. Esto hace posible copiar y pegar archivos o directorios en una cinta como si fuera otro disco, pero no cambia la naturaleza fundamental de acceso secuencial de la cinta.
Hora de acceso [ editar ]
La cinta tiene una latencia bastante larga para accesos aleatorios ya que la platina debe enrollar un promedio de un tercio de la longitud de la cinta para moverse de un bloque de datos arbitrario a otro. La mayoría de los sistemas de cintas intentan aliviar la latencia larga intrínseca, ya sea mediante la indexación, donde se mantiene una tabla de búsqueda separada ( directorio de cintas ) que proporciona la ubicación física de la cinta para un número de bloque de datos determinado (imprescindible para las unidades serpentinas), o marcando bloques con una marca de cinta que se puede detectar mientras se enrolla la cinta a alta velocidad. [ cita requerida ]
Compresión de datos [ editar ]
La mayoría de las unidades de cinta ahora incluyen algún tipo de compresión de datos sin pérdidas . Hay varios algoritmos que proporcionan resultados similares: LZ (la mayoría), IDRC (Exabyte), ALDC (IBM, QIC) y DLZ1 (DLT). Incrustados en el hardware de la unidad de cinta, comprimen un búfer de datos relativamente pequeño a la vez, por lo que no pueden lograr una compresión extremadamente alta incluso de datos altamente redundantes. Una proporción de 2: 1 es típica, y algunos proveedores afirman que 2,6: 1 o 3: 1. La relación realmente obtenida con datos reales es a menudo menor que la cifra indicada; no se puede confiar en la relación de compresión al especificar la capacidad del equipo, por ejemplo, una unidad que afirma tener una capacidad comprimida de 500 GB puede no ser adecuada para realizar copias de seguridad de 500 GB de datos reales. Los datos que ya se almacenan de manera eficiente pueden no permitir ningunacompresión significativa; una base de datos escasa puede ofrecer factores mucho mayores. La compresión de software puede lograr resultados mucho mejores con datos escasos, pero utiliza el procesador de la computadora host y puede ralentizar la copia de seguridad si no puede comprimir tan rápido como se escriben los datos.
Los algoritmos de compresión utilizados en productos de gama baja no son los más efectivos que se conocen en la actualidad y, por lo general, se pueden obtener mejores resultados desactivando la compresión de hardware Y usando la compresión de software (y cifrado si se desea) en su lugar.
El texto sin formato, las imágenes sin procesar y los archivos de base de datos ( TXT , ASCII , BMP , DBF , etc.) generalmente se comprimen mucho mejor que otros tipos de datos almacenados en sistemas informáticos. Por el contrario, los datos cifrados y los datos precomprimidos ( PGP , ZIP , JPEG , MPEG , MP3 , etc.) normalmente aumentan de tamaño [21] si se aplica la compresión de datos. En algunos casos, esta expansión de datos podría llegar al 15%.
Cifrado [ editar ]
Existen estándares para cifrar cintas. [22] El cifrado se utiliza para que, incluso si se roba una cinta, los ladrones no puedan utilizar los datos de la cinta. La gestión de claves es fundamental para mantener la seguridad. La compresión es más eficiente si se realiza antes del cifrado, ya que los datos cifrados no se pueden comprimir eficazmente debido a la entropía que introduce. Algunas unidades de cinta empresariales pueden cifrar datos rápidamente. Algoritmos de cifrado de transmisión simétrica [ ¿cuál? ] también puede proporcionar un alto rendimiento [ cita requerida ] .
Cartucho de memoria y autoidentificación [ editar ]
Algunos cartuchos de cinta, especialmente los cartuchos LTO , tienen pequeños chips de almacenamiento de datos asociados integrados en los cartuchos para registrar metadatos sobre la cinta, como el tipo de codificación, el tamaño del almacenamiento, las fechas y otra información. También es común [ cita requerida ] que los cartuchos de cinta tengan códigos de barras en sus etiquetas para ayudar a una biblioteca de cintas automatizada.
Viabilidad [ editar ]
La cinta sigue siendo viable en los centros de datos modernos porque: [23] [24] . [25]
- es el medio de menor costo para almacenar grandes cantidades de datos;
- como medio extraíble, permite la creación de un espacio de aire que puede evitar que los datos sean pirateados, cifrados o eliminados;
- su longevidad permite una mayor retención de datos que pueden requerir las agencias reguladoras. [26]
Los niveles de menor costo de almacenamiento en la nube también pueden ser de cinta. [26]
Medios magnéticos de alta densidad [ editar ]
En 2014, Sony anunció que había desarrollado, utilizando una nueva tecnología de formación de película delgada al vacío capaz de formar partículas de cristal extremadamente finas, una tecnología de almacenamiento en cinta con la densidad de datos de cinta magnética más alta reportada, 148 Gbit / in² (23 Gbit / cm²). , permitiendo potencialmente una capacidad de cinta nativa de 185 TB. [27] Sony lo desarrolló aún más , con un anuncio en 2017, sobre la densidad de datos informada de 201 Gbit / in² (31 Gbit / cm²), lo que proporciona una capacidad de cinta comprimida estándar de 330 TB. [28]
En mayo de 2014, Fujifilm siguió a Sony e hizo un anuncio de que desarrollaría un cartucho de cinta de 154 TB junto con IBM , que tendrá una densidad de almacenamiento de datos de área de 85,9 GBit / in² (13,3 mil millones de bits por cm²) en cinta de partículas magnéticas lineales. . [29] La tecnología desarrollada por Fujifilm, llamada NANOCUBIC, reduce el volumen de partículas de la cinta magnética BaFe, aumentando simultáneamente la suavidad de la cinta, aumentando la relación señal / ruido durante la lectura y escritura y permitiendo una respuesta de alta frecuencia.
En diciembre de 2020, Fujifilm e IBM anunciaron una tecnología que podría conducir a un casete de cinta con una capacidad de 580 terabytes, utilizando ferrita de estroncio como medio de grabación. [30]
Lista cronológica de formatos de cinta [ editar ]
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Ver también [ editar ]
- Almacenamiento de datos informáticos
- Almacenamiento magnético
- Unidad de cinta
- Repositorio de información
- Proliferación de datos
- Marca de cinta
- Cinta abierta lineal
Notas [ editar ]
- ^ 1,5 ms desde la cinta detenida hasta la velocidad máxima de 112,5 pulgadas por segundo (2,86 m / s). [ cita requerida ]
Referencias [ editar ]
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La cinta todavía ofrece varios beneficios que el almacenamiento en la nube no ofrece
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Enlaces externos [ editar ]
- Cintas magnéticas ISC 35.220.22
- ISC 35.220.23 Casetes y cartuchos para cintas magnéticas
