·
Disco Duro (Hard Drive)
En Breve
§ El
Disco Duro es un dispositivo magnético que almacena todos los programas y datos
de la computadora.
§ Su
capacidad de almacenamiento se mide en gigabytes (GB) y es mayor que la de un
disquete (disco flexible).
§ Suelen
estar integrados en la placa base donde se pueden conectar más de uno, aunque
también hay discos duros externos que se conectan al PC mediante un conector
USB.
§ Un disco
duro (del inglés hard disk (HD)) es un disco magnético en el que puedes
almacenar datos de ordenador. El disco duro es la parte de tu ordenador que
contiene la información electrónica y donde se almacenan todos los programas
(software). Es uno de los componentes del hardware más importantes dentro de tu
PC.
§ El
término duro se utiliza para diferenciarlo
del disco
flexible o
disquete (floppy en inglés). Los discos duros pueden almacenar muchos más datos
y son más rápidos que los disquetes. Por ejemplo, un disco duro puede llegar a
almacenar más de 100 gigabytes, mientras que la mayoría de los disquetes tienen
una memoria máxima de 1.4 megabytes.
Es un dispositivo
electromecánico que se encarga de almacenar y leer grandes volúmenes de
información a altas velocidades por medio de pequeños electroimanes (también
llamadas cabezas de lectura y escritura); sobre un disco cerámico recubierto de
limadura magnética. Los discos cerámicos vienen montados sobre un eje que gira
a altas velocidades. El interior del dispositivo esta totalmente libre de aire
y de polvo, para evitar choques entre
partículas y por ende, pérdida de datos. Fue desarrollado y presentado por la
empresa IBM® en el año de 1956
·
Tipos de Disco Duro
1. Según su ubicación
Interno y externo
2. Según su tamaño
2.5 y 3.5
3. Según el tipo de conexión
IDE/S-ATA
· Características de un disco duro
Las características
que se deben tener en cuenta en un disco duro son:
§ Tiempo
medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la
pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse
en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia
media (situarse en el sector).
§ Tiempo
medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la
pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la
pista más periférica hasta la más central del disco.
§ Tiempo
de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir
nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o
escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y
la cantidad de sectores por pista.
§ Latencia
media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el
sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del
disco.
§ Velocidad
de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor
velocidad de rotación, menor latencia media.
§ Tasa
de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a
la computadora una
vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad
sostenida o de pico.
Otras características
son:
§ Interfaz: Medio de
comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, Serial Attached SCSI
· ESTRUCTURA FÍSICA DE UN DISCO DURO:
1. Platos:
También llamados discos. Estos discos están
elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su
superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira
gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro
de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.
2. Cabezal
de lectura/escritura:
Es la parte del disco duro que lee y escribe
los datos del disco. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza de
lectura/escritura a cada lado del plato o disco, pero hay algunos discos de
alto desempeño tienen dos o mas cabezas
sobre cada que tienen dos o más cabezas sobre cada superficie esto de manera
que cada cabeza atienda la mitad del disco reduciendo la distancia del
desplazamiento radial.
3. Impulsor
de Cabezal:
Es un motor que mueve los cabezales sobre el
disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores
correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la
lectura/escritura.
4. Pistas:
La superficie de un disco esta dividida en
unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas
están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se
mueven entre la pista 0 a la pista más interna.
5. Cilindro:
Es el conjunto de pistas concéntricas de cada
cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. Lo que
se logra con esto es que la cabeza no tiene que moverse para poder acceder a las diferentes
pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están
alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas
las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista esta formada por uno o
más cluster.
6. Sector:
Las pistas están divididas en sectores, el
número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento
de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en
pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores
de 512 bytes cada uno. Comúnmente es la controladora del disco duro quien
determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado,
en cambio en algunos modelos de disco duro se permite
especificar el tamaño de un sector.
7. Cluster:
Tamaño
del Driver
|
Tipo
de FAT
(bits)
|
Sectores
por cluster
|
Tamaño
del Cluster (kb)
|
0-15
|
12
|
8
|
4
|
16-127
|
16
|
4
|
2
|
128-255
|
16
|
8
|
4
|
256-511
|
16
|
16
|
8
|
512-1023
|
16
|
32
|
16
|
1024-2048
|
16
|
64
|
32
|
·
ESTRUCTURA LÓGICA DE UN DISCO DURO:
·
Sector de arranque.
·
Espacio particionado.
·
Espacio sin particionar.
Sector de arranque: Es el primer sector de
un disco duro en él se almacena la tabla de particiones y un programa pequeño llamado Master
Boot. Este programa se encarga de leer la tabla de particiones y ceder el
control al sector de arranque de la partición activa, en caso de que no
existiese partición activa mostraría un mensaje de error.
Espacio particionado: Es el espacio del disco
que ha sido asignado a alguna partición.
Espacio sin particionar: Es el espacio del disco
que no ha sido asignado a ninguna partición.
·
A su vez la estructura lógica de los discos
duros internamente se pueden dividir en varios volúmenes homogéneos dentro de
cada volumen se encuentran una estructura que bajo
el sistema operativo MS-DOS es el siguiente:
Sector
de arranque (BOOT).
|
Tabla
de asignación de ficheros (FAT)
|
Una
o más copias de la FAT
|
Directorio
raíz.
|
Cada zona del volumen acoge estructuras de
datos del sistema de archivos y también los diferentes archivos y
subdirectorios. No es posible decir el tamaño de las diferentes estructuras ya
que se adaptan al tamaño del volumen correspondiente.
A continuación vamos a definir cada una de
las estructuras mostrada en el cuadro.
1.-Sector de arranque (BOOT): En el sector de arranque
se encuentra la información hacerca de la estructura de volumen y sobre todo
del BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. Al
formatear un volumen el BOOT se crea siempre como primer sector del volumen
para que sea fácil su localización por el DOS.
2.-Tabla de asignación de ficheros (FAT): La FAT se encarga de
informar al DOS que sectores del volumen quedan libres, esto es por si el DOS
quiere crear nuevos archivos o ampliar archivos que ya existen. Cada entrada a
la tabla se corresponde con un número determinado de sectores que son
adyacentes lógicamente en el volumen.
3.-Uno o más copias de la FAT: El DOS permite a los programas que hacen el formateo
crear una o varias copias idénticas de la FAT, esto va a ofrecer la ventaja de
que se pueda sustituir la FAT primaria en caso de que una de sus copias este
defectuosa y así poder evitar la perdida de datos.
4.-Directorio Raíz: El directorio raíz
representa una estructura de datos estática, es decir, no
crece aún si se guardan más archivos o subdirectorios. El tamaño del directorio
raíz esta en relación al volumen, es por eso que la cantidad máxima de entradas
se limita por el tamaño del directorio raíz que se fija en el sector de
arranque.
5.-Zona de datos para archivos y subdirectorios: Es la parte del disco
duro donde se almacenan los datos de un archivo. Esta zona depende
casi en su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que
forman el sistema de archivos del DOS y del camino que se lleva desde la FAT
hacia los diferentes sectores de un archivo.
·
FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO DURO:
El
funcionamiento de un disco duro se da de la siguiente manera:
1.-Primero
cada superficie magnética de los discos tiene asignado uno de los cabezales de
lectura/escritura de la unidad como se sabe según lageometría de
disco hay un cabezal de lectura/escritura para cada cara del plato.
2.-El
conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el
interior de la pila de platos o discos mediante un brazo mecánico que los
transporta.
3.-Para
que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos es necesario que la
pila de platos gire, este giro se va a realizar a una velocidad constante y no
va a parar mientras esté encendido el computador.
3.1.-Para
los discos flexibles el giro se produce solo cuando se este efectuando una
operación de lectura/escritura, el resto del tiempo permanece en reposo como
ocurre con los disquetes. En los CD-ROM ocurre
algo similar pero la velocidad de giro no va a ser constante.
4.-Al
realizar una operación de lectura en el disco duro se desplaza los cabezales de
lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos, espera a que el
primer dato que gira con los platos llegue al lugar donde están los cabezales y
finalmente lee los datos con el cabezal correspondiente; para la operación de
escritura en el disco duro es similar a la anterior.
A
continuación se va a describir al detalle el desarrollo de una operación de
lectura/escritura.
·
Cuando un software indique
al sistema
operativo a que deba leer o escribir en un archivo, el
sistema operativo solicita que el controlador de disco rígido que traslade los
cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de archivos (FAT).
·
El sistema operativo lee la FAT para así determinar en
que punto comienza un archivo en el disco o que partes del disco es el que
están disponibles para guardar un nuevo archivo.
·
Los cabezales escriben datos en los platos al alinear
partículas magnéticas sobre la superficie de estos.
·
Los cabezales leen datos al detectar las polaridades
de las partículas que ya se han alineado.
·
Es posible guardar un solo archivo en partes
diferentes sobre varios platos comenzando por una primera parte disponible que
se pueda encontrar. Después que el sistema operativo escribe un nuevo archivo
en el disco, se graba una lista de todas las partes del archivo en la FAT.
·
Fabricantes
Los recursos
tecnológicos y el saber hacer requeridos para el desarrollo y la producción de
discos modernos implica que desde 2007,
más del 98% de los discos duros del mundo son fabricados por un conjunto de
grandes empresas: Seagate (que ahora es
propietaria de Maxtor), Western
Digital (propietaria deHitachi, a
la que a su vez fue propietaria de la antigua división de fabricación de discos
de IBM)
y Fujitsu, que sigue
haciendo discos portátiles y discos de
servidores, pero dejó de hacer discos para ordenadores de escritorio en 2001, y
el resto lo vendió a Western Digital. Toshiba es
uno de los principales fabricantes de discos duros para portátiles de 2,5 pulgadas
y 1,8 pulgadas. TrekStor es un
fabricante alemán que en 2009 tuvo problemas de insolvencia, pero que
actualmente sigue en activo. ExcelStor es un
pequeño fabricante chino de discos duros.
Decenas de
ex-fabricantes de discos duros han terminado con sus empresas fusionadas o han
cerrado sus divisiones de discos duros, a medida que la capacidad de los
dispositivos y la demanda de los productos aumentó, los beneficios eran menores
y el mercado sufrió un significativa consolidación a finales de los 80 y finales
de los 90.
La primera víctima en el mercado de los PC fue Computer
Memories Inc.; después de un incidente con 20 MB defectuosos en
discos en 1985, la reputación de CMI nunca se recuperó, y salieron
del mercado de los discos duros en 1987.
Otro notable fracaso fue el deMiniScribe,
quien quebró en 1990: después se descubrió que tenía en marcha un fraude e
inflaba el número de ventas durante varios años. Otras muchas pequeñas
compañías (como Kalok, Microscience, LaPine, Areal, Priam y PrairieTek) tampoco
sobrevivieron a la expulsión, y habían desaparecido para 1993;Micropolis fue
capaz de aguantar hasta 1997,
y JTS,
un recién llegado a escena, duró sólo unos años y desapareció hacia 1999,
aunque después intentó fabricar discos duros en India.
Su vuelta a la fama se debió a la creación de un nuevo formato de tamaño de 3”
para portátiles. Quantum e Integral
también investigaron el formato de 3”, pero finalmente se dieron por
vencidos. Rodime fue
también un importante fabricante durante la década
de los 80, pero dejó de hacer discos en la década de los 90 en medio de la
reestructuración y ahora se concentra en la tecnología de la concesión de
licencias; tienen varias patentes relacionadas con el formato de 3,5“.
§ 1988: Tandon vendió su
división de fabricación de discos duros a Western
Digital, que era un renombrado diseñador de controladores.
§ 1989: Seagate compró el
negocio de discos de alta calidad de Control Data, como parte del
abandono de Control Data en la creación
de hardware.
§ 1990: Maxtor compró MiniScribe que
estaba en bancarrota, haciéndolo el núcleo de su división de discos de gama
baja.
§ 1994: Quantum compró la
división de almacenamiento de Digital Equipment otorgando
al usuario una gama de discos de alta calidad llamada ProDrive, igual que la
gama tape drive de Digital Linear Tape
§ 1995: Conner
Peripherals, que fue fundada por uno de los cofundadores de Seagate junto con
personal de MiniScribe,
anunciaron un fusión con Seagate, la cual se
completó a principios de 1996.
§ 1996: JTS se
fusionó con Atari, permitiendo a JTS llevar
a producción su gama de discos. Atari fue
vendida a Hasbro en 1998,
mientras que JTS sufrió
una bancarrota en 1999.
§ 2000: Quantum vendió su
división de discos a Maxtor para concentrarse en las
unidades de cintas y los equipos de respaldo.
§ 2003:
Siguiendo la controversia en los fallos masivos en su modelo Deskstar 75GXP,
pioneer IBM vendió la mayor parte de su división de discos aHitachi, renombrándose como
Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi
GST.
§ 2003: Western Digital compró
Read-Rite Corp., quien producía los cabezales utilizados en los discos duros,
por 95,4 millones de dólares en metálico.
§ 2005: Seagate y Maxtor anuncian
un acuerdo bajo el que Seagate adquiriría
todo el stock de Maxtor. Esta adquisición fue aprobada por
los cuerpos regulatorios, y cerrada el 19 de mayo de 2006.
§ 2007: Western Digital adquiere Komag
U.S.A., un fabricante del material que recubre los platos de los discos duros.
§ 2009: Toshiba adquiere la
división de HDD de Fujitsu y TrekStor se
declara en bancarrota, aunque ese mismo año consiguen un nuevo inversor para
mantener la empresa a flote.
·
Presente y futuro
Actualmente la nueva generación de discos
duros utiliza la tecnología de grabación
perpendicular (PMR),
la cual permite mayor densidad de almacenamiento. También existen discos
llamados "Ecológicos" (GP - Green Power), los cuales hacen un uso más
eficiente de la energía.
Comparativa de Unidades de estado sólido y discos duros
Una unidad
de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de solid-state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que puede estar construido con memoria
no volátil o con memoria volátil. Las no
volatiles son unidades
de estado sólido que
como dispositivos electrónicos, están construidos en la actualidad con chips de memoria flash. No son
discos, pero juegan el mismo papel a efectos prácticos aportando más ventajas
que inconvenientes tecnológicos. Por ello se está empezando a vislumbrar en el
mercado la posibilidad de que en el futuro ese tipo de unidades
de estado sólido terminen
sustituyendo al disco duro para implementar el manejo de memorias
no volatiles en el
campo de la ingeniería
informática.
Esos soportes son muy rápidos ya que no
tienen partes móviles y consumen menos energía. Todo esto les hace muy fiables
y físicamente duraderos. Sin embargo su costo por GB es aún muy elevado
respecto al mismo coste de GB en un formato de tecnología de Disco Duro siendo
un índice muy importante cuando hablamos de las altas necesidades de
almacenamiento que hoy se miden en orden de Terabytes.
A pesar de ello la industria apuesta por este
vía de solución tecnológica para el consumo doméstico aunque se ha de considerar que estos
sistemas han de ser integrados correctamente tal y como se esta
realizando en el campo de la alta computacion.Unido a la reducción progresiva
de costes quizás esa tecnología recorra el camino de aplicarse como método
general de archivo de datos informáticos energéticamente respetuosos con el
medio natural si optimiza su función lógica dentro de los sistemas operativos
actuales.
Los discos que no son discos: Las Unidades de estado
sólido han sido categorizadas repetidas veces como "discos", cuando
es totalmente incorrecto denominarlas así, puesto que a diferencia de sus
predecesores, sus datos no se almacenan sobre superficies cilíndricas ni
platos. Esta confusión conlleva habitualmente a creer que "SSD"
significa Solid State Disk,
en vez de Solid
State Drive
Unidades híbridas
Las unidades híbridas son aquellas que
combinan las ventajas de las unidades mecánicas convencionales con las de las
unidades de estado sólido. Consisten en acoplar un conjunto de unidades de
memoria flash dentro de la unidad mecánica, utilizando el área de estado sólido
para el almacenamiento dinámico de datos de uso frecuente (determinado por el
software de la unidad) y el área mecánica para el almacenamiento masivo de
datos. Con esto se logra un rendimiento cercano al de unidades de estado sólido
a un costo sustancialmente menor. En el mercado actual (2011), Seagate ofrece
su modelo "Momentus XT" con esta tecnología.
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