Discos duros (página 2)

2. Características físicas

En esta imagen podemos apreciar las diferencias de los primeros discos duros con lo actuales. El primer disco duro tenia una capacidad de 10Mbytes y era bastante grande comparado con los actuales discos duros.

Las unidades de disco duro pueden adquirirse en formato de 3,5 o de 5,25 pulgadas, aunque también existen de 2 pulgadas para los ordenadores portátiles y otros tamaños especiales para otros dispositivos, que pueden alcanzar capacidades muy elevadas (varios cientos de ).

A diferencia de las unidades de disquete y de otros dispositivos de almacenamiento, las unidades de disco duro están, por así decirlo, lacradas. El medio portador de datos no puede ser extraído (los platillos o discos internos), por ello, el término común de disco duro suele hacer referencia a la unidad en su conjunto (carcasa exterior y componentes internos).

3. Partes de un disco duro

Un disco duro está formado por una serie de discos o platillos apilados unos sobre otros dentro de una carcasa impermeable al aire y al polvo. Son de aluminio y van recubiertos de una película plástica sobre la que se ha diseminado un fino polvillo de óxido de hierro o de cobalto como material magnético.

Los más comunes son los platillos de 3,5 pulgadas (8,9 cm). Cada disco tiene dos caras ya cada una de ellas le corresponde una cabeza de lectura / escritura soportada por un brazo. En la práctica, estos brazos situados entre dos platillos contienen dos cabezas de lectura / escritura. La palabra cabeza se utiliza para designar a una cara. Así, se dirá por ejemplo, que un disco de siete platillos donde se emplean todas las caras, tiene catorce cabezas.

La superficie de los platillos se divide en pistas concéntricas numeradas desde la parte exterior empezando por la pista número 0. Cuántas más pistas tenga un disco de una dimensión determinada, más elevada será su densidad, y por tanto, mayor será su capacidad.

Todas las cabezas de lectura / escritura se desplazan a la vez, por lo que es más rápido escribir en la misma pista de varios platillos que llenar los platillos uno después de otro. El conjunto de pistas del mismo número en los diferentes platillos se denomina cilindro.

Así por ejemplo, el cilindro 0 será el conjunto formado por la pista 0 de la cara 0, la pista 0 de la cara 1, la pista 0 de la cara 2, la pista 0 de la cara 3, etc. Un disco duro posee, por consiguiente, tantos cilindros como pistas hay en una cara de un platillo.

Las pistas están divididas a su vez en sectores con un número variable de 17 a más de 50. Estos sectores poseen varios tamaños: los situados más cerca del centro son más pequeños que los del exterior, aunque almacenan, sin embargo, la misma cantidad de datos, 512 bytes. La densidad, pues, es mayor en los sectores internos que en los externos.

Los discos duros más modernos que utilizan un procedimiento denominado Zone-bit-recording colocan un número de sectores distinto en función del diámetro de la pista.

En los discos duros más antiguos el número de sectores es el mismo para cada pista. Seria lógico pensar que todos los discos duros tienen un número par de cabezas ya que hay un número par de caras de los platillos. Sin embargo, en la práctica, una cara de un platillo puede contener informaciones específicas que sirven para el posicionamiento de las cabezas.

Por este motivo, hay discos que tienen un número impar de cabezas. De igual forma, es posible reservar también uno o varios cilindros.

4. Como funciona un disco duro

• Una caja metálica hermética protege los componentes internos de las partículas de polvo; que podrían obstruir la estrecha separación entre las cabezas de lectura / escritura y los discos, además de provocar el fallo de la unidad a causa de la apertura de un surco en el revestimiento magnético de un disco.
• En la parte inferior de la unidad, una placa de circuito impreso, conocida también como placa lógica, recibe comandos del controlador de la unidad, que a su vez es controlado por el sistema operativo. La placa lógica convierte estos comandos en fluctuaciones de tensión que obligan al actuador de las cabezas a mover estas a lo largo de las superficies de los discos. La placa también se asegura de que el eje giratorio que mueve los discos de vueltas a una velocidad constante y de que la placa le indique a las cabezas de la unidad en que momento deben leer y escribir en el disco. En un disco IDE (Electrónica de Unidades Integradas), el controlador de disco forma parte de la placa lógica.
• Un eje giratorio o rotor conectado a un motor eléctrico hacen que los discos revestidos magnéticamente giren a varios miles de vueltas por minuto. El número de discos y la composición del material magnético que los recubre determinan la capacidad de la unidad.
• Un actuador de las cabezas empuja y tira del grupo de brazos de las cabezas de lectura / escritura a lo largo de las superficies de los platos con suma precisión. Alinea las cabezas con las pistas que forman círculos concéntricos sobre la superficie de los discos.
• Las cabezas de lectura / escritura unidas a los extremos de los brazos móviles se deslizan a la vez a lo largo de las superficies de los discos giratorios del HD. Las cabezas escriben en los discos los datos procedentes del controlador de disco alineando las partículas magnéticas sobre las superficies de los discos; las cabezas leen los datos mediante la detección de las polaridades de las partículas ya alineadas.
• Cuando el usuario o su software le indican al sistema operativo que lea o escriba un archivo, el sistema operativo ordena al controlador del HD que mueva las cabezas de lectura y escritura a la tabla de asignación de archivos de la unidad. El sistema operativo lee la FAT para determinar en que Cluster del disco comienza un archivo preexistente, o que zonas del disco están disponibles para albergar un nuevo archivo.
• Un único archivo puede diseminarse entre cientos de Cluster independientes dispersos a lo largo de varios discos. El sistema operativo almacena el comienzo de un archivo en los primeros Cluster que encuentra enumerados como libres en la FAT. Esta mantiene un registro encadenado de los Cluster utilizados por un archivo y cada enlace de la cadena conduce al siguiente Cluster que contiene otra parte mas del archivo. Una vez que los datos de la FAT han pasado de nuevo al sistema operativo a través del sistema electrónico de la unidad y del controlador del HD, el sistema operativo da instrucciones a la unidad para que omita la operación de las cabezas de lectura / escritura a lo largo de la superficie de los discos, leyendo o escribiendo los Cluster sobre los discos que giran después de las cabezas. Después de escribir un nuevo archivo en el disco, el sistema operativo vuelve a enviar las cabezas de lectura / escritura a la FAT, donde elabora una lista de todos los Cluster del archivo.

Direccionamiento

Cilindro, Cabeza y Sector

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

• Plato:

Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.

• Cara:

Cada uno de los dos lados de un plato.

• Cabeza:

Número de cabezal; equivale a dar el número de cara, ya que hay un cabezal por cara.

• Pista:

Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.

• Cilindro.

Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).

• Sector:

Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro.

El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS(cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número; éste es el sistema usado actualmente.

Luque Vera, Christian

Universidad Nacional Mayor de San Marcos.