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¿CÓMO FUNCIONA UN DISCO DURO?
Los discos duros generalmente utilizan un sistema de grabación magnética
analógica. Sobre un brazo se encuentra un electroimán que se activa
para grabar bits en los discos (0s y 1s). Y los lee al producir el disco
imantado una corriente eléctrica sobre el electroimán. En este tipo de
disco encontramos dentro de la carcasa una serie de platos metálicos
apilados girando a gran velocidad. Sobre estos platos se sitúan los
cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay
distintos estándares a la hora de comunicar un disco duro con la
computadora. Los más utilizados son IDE/ATA, SCSI, y SATA, este último
siendo de reciente aparición.
Dentro de un disco duro hay varios platos (entre 2 y 4), que son discos
(de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez. El
cabezal (dispositivo de lectura y escritura) es un conjunto de brazos
alineados verticalmente que se mueven hacia dentro o fuera según
convenga, todos a la vez. En la punta de dichos brazos están las cabezas
de lectura/escritura, que gracias al movimiento del cabezal pueden leer
tanto zonas interiores como exteriores del disco.
Cada plato tiene dos caras, y es necesaria una cabeza de
lectura/escritura para cada cara (no es una cabeza por plato, sino una
por cara). Si se mira el esquema Cilindro-Cabeza-Sector (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. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan
el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros). Si alguna
llega a tocarlo, causaría muchos daños en el disco, debido a lo rápido
que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a
120 km/h en el borde).
¿CÓMO FUNCIONA UN DISCO DURO POR DENTRO?
¿De qué esta compuesto un disco duro rígido?
Un disco duro rígido es un aparato muy sencillo, sus componentes principales son:
Plato. Cada
uno de los discos que se encuentran apilados en su interior, este esta
cubierto de un material magnetizable. Suelen ser de aluminio o cristal.
Todo el proceso de escritura y lectura se hace al cambiar el estado de
este material.
Cabezal. Para leer y escribir sobre los
platos necesitamos poder acceder a toda su área. Cada cabezal es una
especie de brazo que se mueve sobre el plato. Al estar los discos
siempre dando vueltas pueden poner la cabeza en el lugar exacto que
queremos acceder.
Pista. No es realmente una parte del
disco duro. Se trata de cada una de las líneas esféricas que se pueden
formar sobre cada plato. Nos permite localizar los datos.
Cilindro. Conjunto de varias pistasque se
encuentran una encima de otra aunque hablemos de distintos discos.
Sector. Cada una de las divisiones que se
hace de la circunferencia que se forma en el disco. Normalmente en un
sólo sector tendremos varios cientos de bytes de información.
Indicando el cilindro, la cabeza y el sector podemos
acceder a cualquier dato del disco.
Funcionamiento
El funcionamiento de un disco duro rígido es
muy sencillo. Todos los platos giran al mismo tiempo. En realidad estos
están funcionando desde que empiezas a usar el PC. El cabezal se mueve
sobre ellos buscando la información que queremos leer o escribir. Como
te puedes imaginar todo el proceso es muy parecido al de un tocadiscos.
El controlador interno del disco hace que leamos la información que estas buscando y no aquella que se encuentra en otro lugar.
En
realidad el sistema es algo más complicado. El disco duro añade una
pequeña memoria cache la cual incluye aquella información a la que has
accedido más recientemente. Gracias a este elemento, del que podemos
leer y escribir muy rápido, se puede acelerar la velocidad en gran
medida. Muy útil sobre todo si accedes varias veces a los mismos datos.
Es
muy importante que la cabeza lectora no llegue nunca a tocar los platos
ya que podría dañarlos. El cabezal siempre esta flotando encima de la
superficie del disco. Incluso en los discos duros antiguos debías de
aparcarlas para no dañarlos al mover tu PC. Sin embargo esto no es
problema en los modelos actuales.
¿Qué
caracteriza a un disco duro rígido?
A la hora de comprar un disco duro rígido te suelen
ofrecer la siguiente información:
RPM o velocidad de rotación. Te indica el
número de vueltas que los discos duros dan en un minuto. No es
extraño encontrar discos de 7200 o más revoluciones por minuto.
Interfaz de disco duro. A la hora de conectar
el disco duro a la placa base necesitas usar un conector. En este
apartado el fabricante te indica que tipo de conexión necesitas. La
más usada es SATA III.
Tamaño de memoria cache. Como ya te he
comentado el disco duro utiliza esta pequeña memoria para acelerar
su funcionamiento. Cuanto mayor sea esta mejor.
Velocidad o tasa de transferencia. Normalmente
te indicaran la máxima cantidad de información que es capaz de
transferir en un sólo segundo. Esta relacionado con la interfaz del
disco duro. Normalmente el fabricante te dará la velocidad que se
consigue al usar la memoria cache así que no debes hacerle mucho
caso.
Promedio de latencia. Debido a las
características físicas de un disco duro este necesita un tiempo
determinado para encontrar el sector donde queremos leer o escribir.
Este número esta directamente relacionado con la velocidad de
rotación ya que esta limita el tiempo que necesitamos para encontrar
los datos.
IOPS. Los IOPS indican el número de
operaciones de entrada salida por segundo. Suele usarse en los discos
duros SSD, donde de esta cifra dependen sus prestaciones, pero nos
puede servir para estos discos también.
¿Cuáles son los diferentes tipos de conexiones de las unidades de disco duro?
Existen cuatro maneras básicas de conectar unidades de disco duro a las computadoras.
USB: Este es el tipo de conexión más común. Sin ningún tipo de
configuración. Sólo conéctela. La computadora reconoce la unidad y usted
puede leer y guardar archivos casi instantáneamente.
eSATA
Una conexión de alto
rendimiento menos común que se encuentra mayormente en computadoras
personales. La conexión eSATA se realiza a velocidades que más se
asemejan a una unidad interna.
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TIPOS DE DISCOS DUROS
Localización
Los discos duros sirven para guardar información y pueden ser
internos o
externos.
Internos
Los
discos duros internos se encuentran alojados
dentro de la estructura de tu ordenador y conectados a la placa base
para acceder a la información rápidamente.
Externos
Los
discos duros externos
se conectan a tu PC a través de un conector USB o SATA externo (eSATA).
No suelen ser tan rápidos como los internos debido a la distancia con
la placa base y habitualmente se utilizan para guardar datos a los que
tu ordenador no requiere acceso continuo.
Una subcategoría de discos duros externos son los
discos multimedia, diseñados específicamente para reproducir con facilidad contenidos como películas y fotos en tu televisión u ordenador
.
Enlace de interés para ampliar sobre discos duros interno y externos:
http://www.informaticamoderna.com/Discos_duros.htm
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CAPACIDAD DE ALMACENAJE DE UN DISCO DURO
Probablemente, la característica más importante que debas considerar al
comprar un disco duro (junto con la velocidad de transferencia) sea la cantidad de datos que puede almacenar.
Hoy en día ya es posible encontrar discos duros de uso comercial de
uno o más Terabytes. Cuanta mayor capacidad, más datos podrá guardar el
disco duro así que piensa bien el uso que le vas a dar antes de
comprarlo. Si piensas guardar fotos y películas, lo más aconsejable será
comprar el de mayor capacidad dentro de tu presupuesto.
Para que tengas una refencia, una canción MP3 suele ocupar unos 4
Megabytes, una foto digital normal unos 2 Megabytes y una película
entera entre 1 y 1,5 Gigabytes. Si compras un disco duro de 1 Terabyte
podrías almacenar en él 250.000 canciones o 800 películas.
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ALGUNOS FABRICANTES DE DISCOS DUROS
Los principales fabricantes de discos duros son Seagate, Western Digital y Fujitsu, aunque esta última ya no fabrica discos para ordenadores de sobremesa. Toshiba también es un fabricante muy importante de discos duros para portátiles, junto a Trekstor. ExcelStor(fue absorbida por iOmega) es una de las empresas chinas fabricantes de discos duros con mejor reputación.
ENLACES DE INTERÉS (CLIC SOBRE CADA LA IMAGEN):
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¿CÓMO CUIDAR TU DISCO DURO?
1. Ni lo muevas ni lo golpees cuando está funcionando:
el elemento más sensible es la "aguja" que lee el disco (cabezal de
lectura/escritura), por lo que no hay que "molestarla" (ni
desconectarla) mientras está girando (copiando datos).
2. Formatea a NTFS: este formato es mucho más robusto que FAT 32, así que debe ser tu elección.
3. Desconecta de manera segura: no vivas
peligrosamente. Selecciona siempre "desconectar el dispositivo de manera
segura" y tus archivos vivirán más tranquilos. Y ten cuidado con el
conector: agárralo pacíficamente en lugar de tirar del cable como un
salvaje. Tampoco te pongas a enrollar el cable en plan obsesivo (podrías
dañarlo).
4. Demasiado calor resulta fatal: protege a tu disco
duro de las temperaturas extremas. Son más fáciles de alcanzar de lo que
crees, sobre todo si le dejas a pleno sol.
5. Haz copia de seguridad: no te la juegues. Por si tu disco duro muere, necesitas tener por duplicado lo verdaderamente importante guardado en algún otro sitio.
ENLACE DE INTERÉS:
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UN POCO DE HISTORIA ACERCA DEL DISCO DURO...
Historia de los discos duros y los dispositivos de almacenamiento
1935: AEG inventa el
primer dispositivo de almacenamiento de audio en soporte magnético
(analógico).
1953: IBM construye su
primera unidad de cinta.
1956: IBM desarrolla el primer
sistema de almacenamiento en disco magnético.
RAMAC. Podía
almacenar 5 Mc (Megacaracteres no MegaBytes) en 50 platos de 24
pulgadas cada uno. Se empleaban 7bits y no 8 para almacenar la
información.
1961: IBM inventa el primer disco
duro en el que las cabezas no entran en contacto con los platos. Se
conoce a este sistema como “air bearing”, algo así como
rodamiento de aire. Alarga la vida del sistema al no existir
rozamiento entre cabezas y el disco.
1963: IBM introduce el primer sistema de discos extraibles.
1970: Aparece el “disquete” o floppy de 8 pulgadas.
1973: IBM crea el disco “Winchester hard disk drive” , el
precursor de los discos duros actuales. Tenía 2 platos con una
capacidad de 30MB.
1976: Shugart inventa el disquete de 5 y ¼ “.
1980: Seagate Technology presenta el primer disco duro para
microordenadores, el ST506, que puede almacenar hasta 5 MB. Phillips
presenta su tecnología de almacenamiento óptica, crea el CD o
compact disc.
1986: Aparece el standard “Integrated Drive Electronics
(IDE)”.Se definen entre otros la forma en la que fluyen los datos
entre la cpu y el disco.Más tarde sería ampliado y superado por
ATA.
ATA define juegos de registros y comandos que permiten hacer
más cosas con el interface IDE, como manejar unidades de cinta,
cdroms...
Se completan las especificaciones de SCSI (Small
Computer System Interface), interfaz y protocolo mediante el cual se
gestiona el flujo de datos y control entre "host" y
periféricos. Permite emplear el bus para otros aspectos aparte de
almacenamiento, como scanners, impresoras, etc. La definición
inicial del estándar permitía hasta 7 dispositivos en el bus.
1988: Aparecen las especificaciones RAID "Redundant Arrays
of Inexpensive Disks" Inicialmente apareció como un método
para agrupar múltiples discos duros pequeños emulando ser un único
disco lógico de mayor tamaño. Este Array de discos tenía unas
prestaciones superiores a un único disco. Los desarrollos
posteriores de RAID han llevado a varios tipos de arrays que se
conocen como niveles RAID que ofrecen distinto rendimiento y/o
protección contra fallos físicos en los discos.
RAID 0: Data Striping (Stripped volume).
Distribuye bloques de cada fichero en múltiples discos, aumenta
mucho el rendimiento pero NO ofrece ninguna tolerancia a fallos.
Diferentes partes (stripes) de un fichero pueden ser accedidas en
paralelo lo que resulta en una mejora del rendimiento.
RAID
1: (MIRROR) Mediante esta técnica se escriben los datos por
duplicado en dos discos que son básicamente idénticos. Si un disco
resulta dañado o falla se puede conmutar el sistema al otro disco o
recuperar los datos del otro disco del RAID. Existe una mejora de
rendimiento en la lectura ya que se pueden leer los datos de 2 discos
simultáneamente. Se aprovecha ½ del espacio de almacenamiento con
tal de tener “fault tolerance”.
RAID 3: (Stripping + Parity) Similar al 0 pero
además de mejora de rendimiento proporciona tolerancia a fallo de
uno de los discos.
Emplea un disco dedicado para la paridad
(redundacia)
RAID 5: (Byte Stripping + Parity) Es uno de los
más implementados en entornos profesionales. Proporciona “Striping”
de los datos y la información de paridad a nivel de byte. Tiene un
excelente rendimiento y es tolerante a error en cualquiera de los
discos. Como inconveniente tiene que la recuperación de datos en
caso de corrupción lógica es extremadamente compleja.
1991: Aparece el primer disco con cabezales de tecnología
MagnetoResistiva (MR)
Aparecen los primeros HDs de 2.5 pulgadas.
1992: Se crea la tecnología SMART (Self-Monitoring, Analysis
and Reporting Technology) una tecnología que incorporarán todos los
discos desde entonces que permite a éstos hacer diagnósticos de su
propio estado tratando de predecir y reportar envejecimiento y
daños antes de que estos causen la pérdida de los datos almacenados
en el disco duro.
1993: Western Digital presenta “Enhanced IDE” (EIDE). El
nuevo standard se fundirá con ATA en un futuro. Soporta
velocidades de transferencia más elevadas y discos de mayor
capacidad. Por supuesto manteniendo compatibilidad con ATAPI.
1996: Seagate introduce el primer disco de 10,000 RPM –la
familia Cheetah. IBM presenta los primeros HDs con cabezales GMR
(Giant Magneto Resistive).
1997: Aparece Ultra ATA con una velocidad máxima de
transferencia de hasta 33 MBps, dejando obsoleto a EIDE.
1999: IBM lanza el Microdrive el disco duro más pequeño del
mundo con un diámetro de plato de 1”.
2000: Seagate presenta el primer disco duro a 15,000 RPM.
2002: Se supera el límite que permitía hasta ahora el estándar
ATA de 137GB.
2003: Aparece el estándar S-ATA (Serial ATA).
2005: Toshiba introduce el registro perpendicular (perpendicular
recording) en discos duros comerciales.
2007: Hitachi rompe el record en almacenamiento por disco duro,
creando un disco de 1 TB. ( 1TB = 1000 GB = 1 Millon de
Megabytes ).
2010: Bajo la coordinacion de IDEMA se crea el estándar
"Advanced Format" con 4 KiB por bloque (sector lógico) en
lugar de los tradicionales 512 bytes/sector. Se persigue el objetivo
de crear discos duros más eficientes para las grandes capacidades y
los grandes ficheros que se emplean en la actualidad (Desde la
invención del disco duro a finales la década de los '50 del siglo
XX y a pesar del constante crecimiento en capacidad se había
mantenido el tamaño de la unidad más pequeña direccionable: el
sector de 512 Bytes).
El tamaño concreto de 4096 bytes (4KiB) fue
elegido por ser este el tamaño de página de muchos sistemas (Arq.
Intel/AMD) o al menos ser la mitad del tamaño de página de otros
(arquitecturas SPARC...). Otro motivo fue acercar el tamaño del
"sector" a los tamaños de "cluster" de los
sistemas de archivo actuales.
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El primer disco duro de la historia pesaba una tonelada y era más grande que tu frigorífico
Cuando los recuerdos aún
se registraban en blanco y negro, la informática experimentó un
gran avance al dejar atrás el almacenamiento de datos en tarjetas
perforadas con el desarrollo de los discos duros. El primer gran paso
lo dio IBM con el desarrollo del 305 RAMAC, acrónimo de 'Random
Access Memory Accounting System', todo un complejo sistema
informático (hablando en plata, un ordenador a lo bestia) que
contenía el primer disco duro comercial de la historia.
Así debían trasladar la
unidad de almacenamiento de datos del IBM 305 RAMAC, el primer disco
duro de la historia (Foto: pingdom | Flickr).
Hasta entonces, solo las empresas más vanguardistas
tenían acceso a un sistema de alojamiento de datos mediante tarjetas
perforadas, mientras que la inmensa mayoría seguían aferradas al
papel y el boli. Para plantar cara a este problema y facilitar la
vida a los más despistados, la firma presentó en su sede de San
José, en California (Estados Unidos), un sistema con una unidad de
almacenamiento capaz de albergar 5 millones de caracteres de 7 bits (
entre 4 y 5 megabytes de hoy en día) a los que se podía acceder en
poco menos de un segundo. Para ser más exactos, en 600 milisegundos.
Este obra de arte de la informática estaba
compuesta por un total de cincuenta discos de aluminio, recubiertos
por ambas caras con óxido de hierro magnético, que era una
variación de la pintura utilizada en el mítico Golden Gate de San
Francisco. Apilados medían 152 centímetros de largo, 172 de alto y
73 de profundidad... ¡Y pesaban una tonelada! En el interior de la
carcasa, dos brazos mecánicos movían los discos para que pudieran
ser leídos.
Los brazos mecánicos del disco duro del 305 RAMAC
(Foto: IBM)
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