DISCO DURO

DISCO DURO

En informática, un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátilque emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos.

El primer disco duro fue inventado por IBM en 1956. A lo largo de los años, los discos duros han disminuido su precio al mismo tiempo que han multiplicado su capacidad, siendo la principal opción de almacenamiento secundario para PC desde su aparición en los años 1960.¹Los discos duros han mantenido su posición dominante gracias a los constantes incrementos en la densidad de grabación, que se ha mantenido a la par de las necesidades de almacenamiento secundario.¹

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:

Estructura física

Componentes de un disco duro. De izquierda a derecha, fila superior: tapa, carcasa, plato, eje; fila inferior: espuma aislante, circuito impreso de control, cabezal de lectura / escritura, actuador e imán, tornillos.

Interior de un disco duro; se aprecia la superficie de un plato y el cabezal de lectura/escritura retraído, a la izquierda.

Dentro de un disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o cristal) concéntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 ó 7 según el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo eje, al que están unidos. El cabezal(dispositivo de lectura y escritura) está formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan de forma simultánea, en cuya punta están las cabezas de lectura/escritura. Por norma general hay una cabeza de lectura/escritura para cada superficie de cada plato. Los cabezales pueden moverse hacia el interior o el exterior de los platos, lo cual combinado con la rotación de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier posición de la superficie de los platos..

Cada plato posee dos ojos, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara. Si se observa el esquema Cilindro-Cabeza-Sector de más abajo, a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos, aunque por cuestiones comerciales, no siempre se usan todas las caras de los discos y existen discos duros con un número impar de cabezas, o con cabezas deshabilitadas. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros), debido a una finísima película de aire que se forma entre éstas y los platos cuando éstos giran (algunos discos incluyen un sistema que impide que los cabezales pasen por encima de los platos hasta que alcancen una velocidad de giro que garantice la formación de esta película). Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato, causaría muchos daños en él, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

[editar]Direccionamiento

Cilindro, Cabeza y Sector

Pista (A), Sector (B), Sector de una pista (C), Clúster (D)

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 cabezales.

·         Pistas: 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 no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes, aunque próximamente serán 4 KiB. 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

Tipos de conexión

Si hablamos de disco duro podemos citar los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa base, es decir pueden ser SATA, IDE, SCSI o SAS:

·         IDE: Integrated Drive Electronics ("Dispositivo electrónico integrado") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta aproximadamente el 2004, el estándar principal por su versatilidad y asequibilidad. Son planos, anchos y alargados.

·         SCSI: Son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de almacenamiento y velocidad de rotación. Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 milisegundos y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbit/s en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbit/s en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbit/s en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que posibilita una mayor velocidad de transferencia.

·         SATA (Serial ATA): El más novedoso de los estándares de conexión, utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. Existen tres versiones, SATA 1 con velocidad de transferencia de hasta 150 MB/s (hoy día descatalogado), SATA 2 de hasta 300 MB/s, el más extendido en la actualidad; y por último SATA 3 de hasta 600 MB/s el cual se está empezando a hacer hueco en el mercado. Físicamente es mucho más pequeño y cómodo que los IDE, además de permitirconexión en caliente.

·         SAS (Serial Attached SCSI): Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandosSCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado, además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI. Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costes. Por lo tanto, las unidades SATA pueden ser utilizadas por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

Funcionamiento mecánico

Un disco duro suele tener:

·         Platos en donde se graban los datos.

·         Cabezal de lectura/escritura.

·         Motor que hace girar los platos.

·         Electroimán que mueve el cabezal.

·         Circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la computadora, memoria caché.

·         Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad.

·         Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer algún filtro de aire.

DISCO DURO DE UN PORTATIL

·         Un disco duro portátil puede ser desde un microdisco hasta un disco duro normal de sobremesa con una carcasa adaptadora. Las conexiones más habituales son USB 2.0 y Firewire, menos las SCSI y las SATA. Estas últimas no estaban concebidas para uso externo pero dada su longitud del cable permitida y su capacidad Hot-plug, no es difícil usarlas de este modo.

·         Los discos USB microdrive y portátiles (2,5") se pueden alimentar de la conexión USB. Aunque algunas veces no es suficiente y requieren ser enchufados a dos USB a la vez.
Los SCSI y ATA no pueden suministrar corriente para alimentación por lo que siempre requieren un transformador para ellos. Los Firewire se alimentan de la conexión sin problemas.
Los discos duros de sobremesa (3,5") requieren también transformador por su alto consumo.

·         Las capacidades van desde el 2GB de los microdiscos a los miles de GB de los de 3,5".

Tipos de discos duros internos

·              Hay 4 tipos básicos de discos duros internos, se encuentran listados de modo que la primer liga es el mas moderno y la última liga el más antiguo.

	1.       Discos duros SATA 3 / SATA III. 2.       Discos duros SAS. 3.       Discos duros internos tipo SATA2 / SATA II. 4.       Discos duros internos tipo SATA. 5.       Discos duros internos tipo SCSI. 6.       Discos duros tipo IDE / ATA / PATA.
Definición de disco duro SATA III      Un disco duro SATA 3 es un dispositivo electromecánico que se encarga de almacenar y leer volúmenes de información a muy 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, el disco permanece girando todo el tiempo que se encuentra encendido. 5.- Sector de arranque maestro: se encarga de comenzar a cargar en la memoria RAMel sistema operativo; consta de los siguientes elementos:  a) IPL: significa "Initial Program Loading"; ó su traducción al español es programa inicial de carga: es un pequeño programa que permite a la computadora reconocer al disco duro como arrancable.  b) Archivos para el arranque: son archivos pertenecientes al sistema operativo que se pretende cargar. Ejemplo: para el sistema operativo Microsoft® Windows 98 se utilizan los archivos io.sys y msdos.sys.  c) Tabla de particiones: guarda la información del número de unidades y partes en que esta dividido el disco duro.  d) Características del disco: guarda información sobre el disco duro, tales como la capacidad, número de sectores, número de cabezas, número de pistas etc.  6. FAT y copia de la FAT: significa "File Allocation Table" ó su traducción al español es tabla para asignación de archivos. Registra el estado general de todos los clusters (defectuosos, libres, ocupados, etc), así como también guarda la dirección específica dónde se almacenaron las partes de un archivo dentro del disco duro.  7.- Directorio raíz ó "Root directory": almacena la información de la cantidad máxima de archivos que puede guardar un disco duro así como la información esencial de cada uno de ellos (Nombre, extensión, atributos, hora, fecha, etc).  8.- Zona de datos: es la parte dónde se almacenarán los archivos del usuario, programas del sistema operativo, música, videos, etc. Figura 9. Método para el manejo de la información. El esquema está representado por un plato con sus componentes lógicos principales. : 1.- Discos duros externos portátiles.      Son discos duros con un tamaño reducido, del orden de las 2.5 pulgadas de diámetro (2.5") y un diseño que permite transportarlos fácilmente de un lugar a otro, por lo que cuenta con características de protección contra golpes y sacudidas.       Los conectores de datos con que cuenta pueden ser USB 2.0/ USB 3.0, eSATA ó ambos dependiendo el modelo. Las capacidades actuales de almacenamiento fluctúan entre 60 GigaBytes (GB) hasta 1 TeraByte (TB). 2.- Discos duros externos de escritorio.      Son discos duros con un tamaño considerable en comparación con el portátil, es decir 3.5 pulgadas de diámetro (3.5"), por lo que cuenta con una base que permite colocarlo de manera segura en una superficie plana. Los conectores de datos con que cuenta pueden ser USB 2.0/USB 3.0, eSATA, FireWire, LAN RJ45 1 Gb, WirelessG ó una combinación entre los anteriores dependiendo el modelo. Las capacidades actuales de almacenamiento fluctúan entre 80 GB hasta 4 TeraBytes (TB). 3.- Mini Discos duros externos.      Son discos duros con un tamaño sumamente pequeño (4.5 cm. x 5 cm.), que permiten ser usados de manera similar a una memoria USB, pero con una capacidad superior de almacenamiento.       El conector de datos con que cuenta es un USB. Las capacidades actuales de almacenamiento fluctúan entre 16 GB hasta 32 GigaBytes. Se alimenta eléctricamente por medio del puerto USB de la computadora.       Estos dispositivos no lograron la popularidad de las memorias USB, por lo que su comercialización no fue exitosa, actualmente es difícil encontrar estos dispositivos en el mercado.  4.- Convertidor de disco duro interno a externo.      No es propiamente un disco duro externo, sino un gabinete metálico (case), listo para se armado, que permite reconocer un disco duro IDE ó un disco duro SATA / SATA II como externo,  y de esta manera poder transportarlo de un lugar a otro.      El tipo de conector que utiliza para conectarse a la computadora es un USB y se alimenta eléctricamente por medio de un convertidor AC/DC que se coloca directamente a la corriente del enchufe de pared. La capacidad está en función del disco duro de 3.5" ó 2.5" elegido para montar en el case (desde 10 MegaBytes (MB) hasta 2 TeraBytes (TB).
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