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Historia

Publicadas por Unknown a la/s 3:20 p.m.

Historia de los discos duros.

Al principio, eran exclusivos para uso militar o gubernamental. Luego se fueron abriendo paso entre las empresas más importantes del planeta. Después, lograron un lugar entre los ordenadores de escritorio. Fueron un lujo, una opción, y ahora, una necesidad innegociable. En estos días en los que nos preguntamos si tienen un futuro, los discos duros poseen un pasado digno de ser conocido. Desde sus comienzos de la mano de IBM hasta los más recientes ejemplares que existen en el mercado, daremos un repaso a algunos de los puntos más relevantes en la historia de los discos duros.

En este mismo instante tengo frente a mis ojos dos discos duros. Son verdaderas piezas de museo para los estándares de hoy, 6 GB y 3.2 GB de espacio respectivamente. Por supuesto que se les podría dar un uso aún en estas épocas en las que nos encontramos coqueteando con los tres terabytes de capacidad, pero no ha sido otra cosa más que la evolución misma de los discos duros lo que convirtió a estas dos unidades que tengo aquí en casi obsoletas. Sin necesidad de cálculos extremadamente precisos, la edad del disco duro como pieza tecnológica de avanzada, puede ubicarse alrededor de loscincuenta y cinco años. Son relativamente pocos los ejemplos de tecnología que hayan disminuido tanto su tamaño y su costo con el paso de los años, al mismo tiempo que mejoraron su capacidad, velocidad y durabilidad de la misma forma que lo ha hecho el disco duro. Su relación entre costo y capacidad de almacenamiento no tiene igual, ni siquiera entre los tipos más baratos de memorias Flash. Sin embargo, esto no siempre fue así. Los discos duros han tenido un camino muy interesante, comenzando con unidades gigantescas que costaban decenas de miles de dólares.

Aunque la fecha para la patente original del disco duro es del 14 de diciembre de 1954, en realidad fue dos años después cuando apareció el primer disco duro para uso comercial. La "Unidad de almacenamiento en Disco 350" fue anunciada públicamente por IBM el 13 de septiembre de 1956, como parte del sistema IBM 305 RAMAC, diseñado para grabar transacciones y proveer de acceso a las mismas en cualquier momento. El IBM 350 era una mole de 1.52 metros de largo por 1.72 de alto, y 73 centímetros de profundidad. En su interior tenía cincuenta discos con un diámetro de 61 centímetros cada uno, que giraban a 1200 revoluciones por minuto, con un tiempo de búsqueda promedio de seiscientos milisegundos. En total, los discos contenían cincuenta mil sectores. Cada uno de esos sectores podía almacenar hasta cien caracteres, por lo tanto, su capacidad total era de cinco millones de caracteres. En términos más amigables, eran menos de cinco megabytes. ¿Cuál era su valor? Es difícil determinarlo con precisión debido a factores como la inflación, pero las mediciones más fiables lo ubican en aproximadamente diez mil dólares por megabyte.


No es casualidad que nombremos a IBM nuevamente. Después de todo, todavía seguimos en la década de los ’60, e IBM prácticamente gobernaba el universo informático. Entre el modelo 1311 y el 350 (que dejó de fabricarse en 1961) fue lanzado el IBM 1301, que introdujo la utilización de un cabezal por cada superficie de datos. Sin embargo, la característica principal del IBM 1311, anunciado el 11 de octubre de 1962, era que su disco era en realidad "extraíble". El usuario podía intercambiar "packs" de discos, luego conocidos como IBM 1316. Cada uno de estos packs estaba compuesto por seis discos de 14 pulgadas, y tenía un peso aproximado de cuatro kilogramos y medio. En cuanto al tamaño del aparato en sí, era muy similar al que hoy tiene una lavadora promedio. Cada pack podía almacenar dos millones de caracteres, pero al ser extraíble, la idea de tener varios packs dentro de un armario ya no era tan descabellada, todo un avance en comparación con el tamaño del IBM 350.

Una vez más, el siguiente paso significativo en la evolución de los discos duros fue bajo el ala de IBM. La empresa refinó de forma radical los modelos que siguieron y reemplazaron al 1311, incrementando la capacidad de almacenamiento y la velocidad de acceso. Sin embargo, el 13 de marzo de 1973 anunció al modelo 3340, que incorporó una tecnología y un término que incluso hoy se sigue usando entre los técnicos informáticos: "Winchester". La tecnología Winchester permitió que el cabezal de lectura permaneciera sobre la superficie del disco, lo cual redujo de forma drástica tanto la complejidad del sistema de lectura/escritura como su costo de fabricación. El nombre Winchester surgió ya que originalmente se planeó un sistema de dos módulos extraíbles de 30 megabytes cada uno para el 3340. Debido al sistema "30-30", en IBM bautizaron al 3340 como Winchester, por el archifamoso rifle Winchester .30-.30. Sin embargo, el modelo final del 3340 contó con módulos de 35 y 70 megabytes respectivamente, pero el nombre permaneció intacto.


1980 resultó ser un año muy importante para los discos duros. Los ordenadores personales ganaban cada vez más terreno, los tamaños de los programas eran cada vez mayores, y la demanda por más espacio se mantenía firme. En primer lugar, IBM presentó durante junio de ese año a la unidad 3380, el primer disco duro de la historia con una capacidad de 1 gigabyte. Su peso era de un cuarto de tonelada y costaba unos cuarenta mil dólares. Hace un tiempo Federico nos mostró cómo era por dentro el 3380. En segundo lugar, una empresa joven conocida como Shugart Technology, lanzó al público el ST-506, el primer disco duro que utilizó el formato estándar de 5.25 pulgadas. Su capacidad de almacenamiento era de cinco megabytes, e hizo furor entre los usuarios de PC. Después de un tiempo, dicha empresa se convirtió en nada menos que Seagate, uno de los fabricantes de discos más grande del planeta. Al fin, un disco duro llegaba a los hogares. A partir de este punto, el ordenador de escritorio y el disco duro formaron una alianza que se ha mantenido intacta durante los últimos treinta años.

Durante la década de los ’80, la evolución de los discos duros fue tan fuerte que en diez años se logrómucho más de lo que se había alcanzado en veinte, al principio de la década. Aparecieron nuevas tecnologías como las interfaces IDE y SCSI, los primeros discos de 2.5 y 3.5 pulgadas, y la integración completa entre la controladora y el disco mismo. Pero ahora damos el salto a 1992, porque Seagate en ese año lanzó a los discos Barracuda, los primeros en el mercado en poseer una rotación de 7200 revoluciones por minuto. La necesidad de una mayor velocidad de rotación se hizo presente con el espectacular incremento en la capacidad de almacenamiento de los discos duros. El primer Barracuda tenía una capacidad de 2.1 GB, mientras que la primera familia ATA estuvo disponible en versiones de entre 6 GB y 28.5 GB, con un tamaño de búfer de 512 KB. Las 7200 revoluciones fueron aceptadas casi como un estándar por el resto de los fabricantes, y ahora incluso es posible encontrar esta rotación en discos de 2.5 pulgadas, compatibles con ordenadores portátiles.


Con estándares e interfaces establecidos, los fabricantes consolidaron sus posiciones, realizaron adquisiciones de envergadura, y se redujo el campo de competitividad. Por lo tanto, fue posible concentrarse en expandir aún más las virtudes de los discos duros tal y como los conocemos hoy. En los siguientes quince años, empresas como Conner, Maxtor, Quantum e IBM (por más increíble que parezca) fueron quedando en el camino, abandonando la industria de los discos duros, o siendo absorbidas por otros fabricantes. Uno de los que sobrevivió, y que aún mantiene una posición firme, fue Hitachi. La familia "Deskstar" quedó manchada por los graves problemas que existieron en las unidades creadas por IBM, pero Hitachi adoptó el nombre tras comprar la división de discos duros de IBM, y continuó con su propia familia Deskstar. El modelo 7K1000 marca otro punto importante en la historia de los discos duros, al ser la primera unidad de 3.5 pulgadas disponible al público con una capacidad de un terabyte. Dicha capacidad llegaría a discos de 2.5 pulgadas de la mano de Western Digital, dos años después.

Los Discos Duros de Hoy



Con la llegada de los discos de estado sólido, muchos creen que el destino de los discos duros convencionales será perderse en el limbo de la historia, tal y como ha sucedido con muchas otras tecnologías antes. Sin embargo, más que estar condenados a competir entre sí, la idea de que tanto los SSD como los discos duros puedan convivir parece mucho más razonable. Nadie niega que el costo de los discos SSD está en baja, pero todavía falta mucho tiempo para que puedan alcanzar el valor por gigabyte que hoy ostentan los discos convencionales. Seagate y Western Digital están en plena carrera para ver quién alcanza primero la barrera de los tres terabytes, mientras que en Hitachi creen que habrá discos con cuatro terabytes de capacidad el próximo año. Decisiones y predicciones como estas mantienen vigente la misma mecánica que ha sido parte de la evolución de los discos duros durante el último medio siglo: Más capacidad, más velocidad, y menor costo. Los SSD tendrán un duro trabajo por delante si quieren superar a esa fórmula perfecta, porque a pesar de sus propias virtudes, habrá discos duros para rato.





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Evolución

Publicadas por Unknown a la/s 3:43 p.m.

La evolución del disco duro

Unos de los más importantes y también unos de los componentes más interesantes dentro del ordenador. Como componentes y tecnología, tienen una larga e interesante historia que se remonta a la década de 1950 y tiene un futuro por delante cuyo final cuesta vislumbrar. Tal vez una de las razones que nos parecen tan fascinante es cómo los ingenieros de las últimas décadas los han hecho mejorar en todos los aspectos: fiabilidad, capacidad, velocidad, consumo de energía, y mucho más. Sobre esto te contamos aquí, donde repasamos algunos momentos claves de la evolución del disco duro en cuanto a capacidad de almacenamiento, formatos y tamaños.
Compañeros de todos los días, preocupación de millones, componentes de hardware que hasta tu mamá conoce, el disco duro tiene una historia rica en cuanto a pasos en su desarrollo hasta el día de hoy. Una de las características salientes de la evolución de los discos duros es eso por lo que la media de los consumidores los identifican: su capacidad. Cuesta creer para quienes recién tocaron la superficie fría de un disco duro cuando estos llegaron a la PC hogareña de forma masiva con discos de 1 gb, que antes de esa masividad los discos duros para el ordenador personal vinieran con 5 mb de capacidad total. 5 mb! Un disco duro en el que cabría sólo un mp3. ¿Qué te parece? Otros tiempos, otras necesidades, otro estado de desarrollo de la tecnología y una informática incipiente y casi cavernícola en relación a lo que vemos hoy, ya 20 años después de la masividad comercial y a más de 60 de la primera aparición de un disco duro. 

Algunos podemos decir que el primer disco duro es el cerebro humano, las paredes de las cavernas del pleistoceno, las culturas con escritura, el abuelo que contaba historias, etc. Pero en lo que a la informática refiere, los primeros discos duros podrían ser las tarjetas perforadas, en donde se recopilaba información digital para programas y ordenadores. Se utilizaron ampliamente en toda la primera mitad del siglo 20 máquinas de procesado para guardar ingresar información y resguardarla. Durante el Holocausto, el terror nazi las usaba para tener un sistema de contabilización de sus prisioneros, municiones y otros datos. Menos tétrico, la IBM 305 daba lugar para que estas tarjetas perforadas se utilizaran, pero al poco tiempo se empezaron a utilizar los discos duros. 


Componente característico de la IBM RAMAC 305 (Sistema de Contabilidad con Memoria de Acceso Aleatorio, el primer ordenador de venta libre que usaba un  disco duro de cabeza móvil (disco magnético). Este componente fue presentado en septiembre de 1956 y su sistema constaba de 40-50 platos con doble lectura/escritura de la cabeza de un solo brazo que se movía arriba y abajo de la pila de discos duros magnéticos. Esos 50 discos podían almacenar una cantidad de información gigantesca (para la época) de 5 millones de caracteres, que aproximadamente podrían ser 5 mb, aunque en esos momentos un carácter era de 7 bytes y hoy lo son de 8, por lo que estaríamos hablando de 4.2 MB aprox. La tasa de transferencia era de 8.800 bytes por segundo y cada disco medía 61 cm de diámetro. Dos refrigeradores cuidaban esta maquinaria de lujo, que costaba 10.000 dólares por megabyte.

Mientras tanto, en 1961, IBM inventa cabezales de discos duros que permanecen suspendidos sobre un colchón de aire. Por otro lado, la Byrant Computer 4240 viene con un disco duro de 90MB. Baja la cantidad de discos a 24 pero aumenta el tamaño de cada uno a 99.1 de diámetro.
En 1962 IBM presenta los 1301 Advanced Disk File, que tenían 25 discos de 60 cm de diámetro, una capacidad de 28MB. Más tarde, en 1963 llegarían los 1311, de 6 platos de 28 cm de diámetro con una capacidad de 2.69 mb. Estos modelos de discos podían ser removidos y cambiados por otros por primera vez en la historia. El 1311 luego seguiría utilizándose hasta mediados de los 70.
Las cosas se hacían cada vez más pequeñas y más poderosas en 1965, que se agotó en Diciembre con el lanzamiento del 2310 Ramkit, con un disco único de 28 cm y una capacidad de 1MB, siendo este el primer disco con una bobina de voz. Mientras todo esto sucedía, una compañía se cambiaba el nombre y progresivamente nos fuimos poniendo enfrente de lo que, en 1970, sería el nacimiento de Western Digital.

IBM 3340 Winchester: Padre del disco duro moderno


Sin embargo IBM no aflojaba ni ante la competencia férrea que nacía en su propio suelo. En 1973, IBM introdujo el modelo 3340, que es comúnmente considerado como el padre del disco duro moderno. Esta unidad tenía dos ejes independientes, uno permanente y el otro desmontable, cada uno con una capacidad de 30 MB. Por esta razón se ha referido a él como "30-30". Este nombre, motivó que fuera apodado unidad de disco "Winchester", después de que el famoso rifle Winchester "30-30". Utilizando un sellado interno y mejorando enormemente la tecnología denominada como "cojinete de aire", el disco Winchester reduciría considerablemente la altura de vuelo del disco (es decir, la separación entre unos y otros), dejándolos a sólo 17 micropulgadas por encima de la superficie del anterior o siguiente. Los discos duros modernos de hoy todavía utilizan muchos de los conceptos introducidos por primera vez en esta unidad de principios, y por esta razón a veces se sigue llamando unidades "Winchester".

Primeras semanas de una nueva década y veíamos nacer a la primera unidad de disco duro diseñada con el formato de 5,25 pulgadas. Era 1980, y Seagate sacaba el  ST-506. Este contaba con cuatro cabezales y una capacidad de 5MB. Aquí se generó un conflicto pequeño, porque IBM dejó pasar este primer modelo y fue por el segundo de Seagate, el ST-412, que tenía 10MB, para que fuera incorporado a la IBM PC/XT. Una posterior ampliación de la ST -412 utilizaba RLL para aumentar en un 50 % la capacidad y la velocidad de bits.





En 1983 llegaría el primer disco duro de 3.5 MB, de la mano de Rodime. Tenía 2 platos y almacenaba hasta 10MB. El cambio en tamaño era generoso. A lo largo de los 80 tendríamos algunos lanzamientos y mejoras tecnológicas considerables, apareciendo la IBM 3380 como el primer disco duro/refrigerador hogareño que podía almacenar hasta 1 GB de datos. Record. En 1981 WD decía que no llegaba a la industria sin ideas, y desarrollaba el primer disco duro de chip simple “Winchester”. También aparecerían los primeros discos de 2.5 pulgadas en 1988 de la mano de PrairieTek, que instala el standard para la informática portátil.

Los 90 no sólo son la época dorada de las sitcoms y de las boybands de pop, también fue la era en donde los discos duros se hicieron masivos y todos comenzamos a poder cambiar aquellos que veníancon los ordenadores de fábrica. En 1991 IBM presenta el 0663 Corsair, de cabezales de película magneto-resistiva (MR). Formato de 3.5 y almacenaba hasta 1GB. Pero es en 1992 donde se hará historia en la evolución moderna, pues Seagate presenta el Barracuda de 2.1 GB que corría a 7200 rpm, rompiendo la frontera de las 5400rpm. En 1996, IBM anuncia la mayor densidad de almacenamiento de 1 mil millones de bits por pulgada cuadrada. Y para cerrar la década, Seagate lanza al mercado la familia de discos duros Cheetah, que lograrán velocidades de giro de hasta 10.000 rpm.

Los microdrives y más capacidad en menos platos

Estimulados por una mayor innovación en los dispositivos portátiles de todos los tipos y siguiendo con algunos experimentos logrados durante los 90 por HP e Integral Peripherals con discos de 1.3 y 1.8 pulgadas respectivamente, los iPod del 2001 aparecen con 5GB de capacidad dentro de un disco de 1.8 pulgadas. A mediados del 2000 los discos duros modernos ya habían pisado la barrera de las 15.000 rpm, probado el sistema de HAMR (grabar magnéticamente usando asistencia de laser térmico).

El SATA ya tiene 2 años de edad cuando Toshiba rompe records y lanza un disco duro de 0.85 pulgadas que puede almacenar 2GB. Luego hará otra versión más amplia de 40GB sobre 1.8 pulgadas. En el 2006, el iPod se equipa con uno de 16GB fabricado por Hitachi, que para esa época ya tenía en el mercado su disco duro de 500gb. Desde ahí en adelante el tamaño y la capacidad han ido en correlativo desarrollo hasta llegar a todo lo que conoces hoy, con discos duros internos y externos de 1TB, 2TB y más, cuyos pioneros fueron Hitachi, Seagate y Western Digital.

Velocidades comparadas según los años

A modo de ejemplo sobre cómo han evolucionado los discos duros, observa esta guía que ha redactado Toms Hardware sobre el asunto.

  • 1991 > A un Disco de 40 MB le tomaba 37 segundos para leer toda la capacidad de un plato. (26 MB). 
  • 1998 > A un Disco de 3.2 GB le tomaba 3 minutos y 31 segundos para leer toda la capacidad de un plato. (1.6 GB). 
  • 1999 > A un Disco de 10 GB le tomaba 5 minutos y 37 segundos para leer toda la capacidad de un plato. (3.2 GB). 
  • 2004 > A un Disco de 60 GB le tomaba 18 minutos y 34 segundos para leer toda la capacidad de un plato.  (40 GB). 
  • 2006 > A un Disco de 750 GB le tomaba 52 minutos para leer toda la capacidad de un plato. (200 GB).
  • 2012 > A un disco de 2TB le toma 1 hora y media leer toda la capacidad de un plato.


Lo que viene o mejor dicho lo que ya está aquí, como las unidades de estado sólido, que no son discos duros si nos basamos en su concepto y funcionamiento, pero que sin dudas son el próximo paso en la escala evolutiva, donde las memorias NAND Flash son las reinas del almacenamiento portátil, liviano, eficiente y ultra rápido. Y es hasta aquí que llegamos por hoy, habiendo recorrido parte de la evolución de los discos duros en cuanto a almacenamiento, velocidad y tamaño, pero también nos queda pendiente revisar las tecnologías de acceso a información, los protocolos de comunicación y los componentes mecánicos que han hecho a esta evolución en un grado más profundo y técnico. 





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Composición

Publicadas por Unknown a la/s 4:23 p.m.

COMPOSICIÓN MECÁNICA DE UN DISCO DURO:


El disco duro está compuesto por varios discos o platos apilados distantes de una carcasa impermeable al aire y al polvo.

Piezas de un disco duro:

Como se puede apreciar en la figura un disco duro esta contenido de diferentes piezas que se van a mencionar a continuación:

  • Platos o discos donde se graban los datos.
  • El cabezal de lectura/escritura.
  • El impulsor de cabezal (motor).
  • Electroimán que es el que mueve el cabezal.
  • Un circuito electrónico de control lo cual contiene, la interfaz con el ordenador, memoria caché.
  • Una caja que protege al disco duro de la suciedad o polvo del medio.
  • Una bolsita desecante con lo cual se evita la humedad.
  • Tornillos que son especiales.



ESTRUCTURA FÍSICA DE UN DISCO DURO:

El disco duro está compuesto por las siguientes estructuras:

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.

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.



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.

Pistas: La superficie de un disco está 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.


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 está formada por uno o más cluster.


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.


Cluster: Es un grupo de sectores, cuyo tamaño depende de la capacidad del disco.
A continuación se muestra una tabla que representa esta relación:


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

 

GEOMETRÍA DEL DISCO DURO:

Ahora vamos a ver la organización electrónica de cualquier disco duro según el número físico real de platos, cabezas, pistas y sectores:
  • Se sabe que el disco duro tiene una cabeza de lectura/escritura para cada cara de un plato, entonces si se sabe el número de cabezas que hay en un disco duro automáticamente se sabe el número de platos que contiene y viceversa.
  • Ejemplo: Si se tiene 5 platos entonces se tiene 10 cabezas de lectura/escritura.
  • El número de pistas varía según el tipo de disco duro, para los discos duros antiguos el número de pista era de 305 en cambio los discos duros más nuevos pueden tener 16000 pistas o más.
  • El número de pistas por superficie es igual al número de cilindros. Al multiplicar el número de cabezas con el número de cilindros se sabe el número de pistas del disco.
  • El número de sectores varía según el tipo de disco duro, para los discos duros antiguos el número de sectores era de 8 en cambio para los discos duros más modernos es de 60 sectores o más.


 ESTRUCTURA LÓGICA DE UN DISCO DURO:

 La estructura lógica de un disco duro esta formado por:

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.
Zona de datos para archivos y subdirectorios.

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 acerca 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 pérdida 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 está 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.

CARACTERÍSTICAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEÑO DE UN DISCO DURO

Los fabricantes de discos duros miden la velocidad en términos de tiempo de búsqueda, tiempo de acceso, latencia y tasa de transferencia de datos:

1.-Capacidad de almacenamiento: Se refiere a la cantidad de información que se pueda almacenar o grabar en un disco duro. Su medida en la actualidad en GB aunque también en TB.

2.-Velocidad de rotación: Es la velocidad a la que giran los platos del disco cuya regla es que a mayor velocidad de rotación mayor será la transferencia de datos, pero a su vez será mayor ruido y también mayor calor generado por el disco. La velocidad de rotación se mide en revoluciones por minuto (RPM).

3.-Tiempo de acceso: Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos. Es la suma de varias velocidades:

  • El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos.
  • El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una en otra.
  • El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto en la pista.

Por lo tanto el tiempo de acceso es la combinación de tres factores.

3.1.-Tiempo de búsqueda: Es el intervalo tiempo que el toma a las cabezas de lectura/escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde esta localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar localizada en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda varía en cada búsqueda.

Un tiempo de búsqueda bajo es algo muy importante para un buen rendimiento del disco duro.
3.2.-Latencia: Cada pista de un disco duro contiene múltiples sectores, una vez que la cabeza de lectura/escritura encuentra la pista correcta las cabezas permanece en los lugares inactivos hasta que el sector pasa por debajo de ellas, este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es el tiempo para que el disco una vez que está en la pista correcta encuentre el sector deseado, es decir, es el tiempo que tarda el disco en dar media vuelta.

3.3.-Command Overhead: Es el tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos.

4.-Tasa de transferencia de datos: Esta medida indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco en un periodo de un segundo.

5.-Memoria Caché: Es una memoria que va incluida en la controladora del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben en el disco duro se almacenan primeramente en esta memoria.

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 la geometría 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.

INTERFACES DE DISCO DURO

Una interface de disco duro es una conexión entre el mecanismo de la unidad de disco y el bus del sistema, define la forma en que las señales pasan entre el bus del sistema y el disco duro. En el caso del disco su interface se denomina controladora la cual no solo se encarga de transmitir y transformar la información que parte de y llega al disco sino también de seleccionar a la unidad a la que se quiere acceder, del formato y de todas las ordenes en general. La controladora a veces se encuentra dentro de la placa madre.

Antes de mencionar los tipos de interfaces es necesario conocer dos términos:
Interface a nivel dispositivo: Es una interface que usa un controlador externo para conectar discos al ordenador.
Interface a nivel de sistema: Es una interface entre el disco duro y su sistema principal que pone las funciones de control y separación de datos sobre el propio disco.
Las interfaces del disco duro pueden ser:

  • ST506: Es la primera interface utilizado en lo ordenadores personales, es un interface a nivel de dispositivo. Esta interface proporciona un valor máximo de transferencia de datos de menos de 1MBps. En la actualidad ya no hay discos duros con esta interface.
  • ESDI: Es una interface que como el anterior es a nivel de dispositivo, que fue diseñado como un sucesor del ST506 pero con la diferencia de que esta interface proporciona un valor más alto de transferencias de datos entre 1.25 y 2.5 MBps. Esta interface igual que la anterior ya no se usan en la actualidad y además son difíciles de encontrar.
  • IDE: Es una interface a nivel del sistema la cual cumple con la norma ANSI de acoplamiento a los AT y que usan una variación sobre el bus de expansión del AT para conectar una unidad de disco a la CPU con un valor máximo de transferencia de 4 MBps. Esta interface es más rápida que las dos interfaces mencionadas anteriormente, pero con la aparición de los ATs esta interface desaparecerá para dar paso a SCSI y el SCSI-2.


Íntimamente relacionado con el IDE tenemos el ATA la cual define un conjunto de normas que deben cumplir los dispositivos
Años después aparecieron los discos EIDE (FastATA), que fue desarrollado por la compañía Westem Digital compatibles con los primeros, pero con algunas mejoras basadas en la especificación ATA-2 que ya soporta unidades de CD-ROM (ATAPI) y de cinta.
  • SCSI: Es una interface a nivel de sistema que esta diseñado para aplicaciones de propósito general lo cual permite que se conecten hasta siete dispositivos a un único controlador. El SCSI-1 tiene un ancho de bus de 8 bits, después se incluyeron características muy destacadas como la posibilidad de conectar hasta siete dispositivos de todo tipo como discos, cintas, escaners, etc.


Después del SCSI-1 apareció el SCSI-2, que dispone de un ancho de bus de 16 bits, posteriormente apareció el Fast-SCSI que es considerado el doble de rápido que el anterior y por ultimo apareció el Wide SCSI el cual tiene un ancho de bus de 32 bits, así como también un mayor rendimiento.

¿CÓMO TRABAJAR CON DOS O MÁS DISCOS DUROS?

Al trabajar con varios discos duros sólo el primero de ellos es arrancable, algunas BIOS permiten que se intercambie los discos duros primero y segundo, es decir, el segundo se comportaría como si fuera el primero y el primero como el segundo.

El ordenador arrancará desde la partición activa del primer disco duro y no se va a tener en cuenta cual es la partición activa en el resto de los discos duros. Se debe tener en cuenta los problemas que traen al incorporar un nuevo disco duro al ordenador con las letras de unidad, para evitar el menor número posibles de cambios es preferible utilizar particiones lógicas en el resto de discos duros.

INSTALACIÓN DE UN DISCO DURO

Para instalar un disco duro se necesita tener o saber lo siguiente:

  1. Un destornillador con punta estrella.
  2. Un manual de disco duro el cual indicará como se debe hacer la instalación.
  3. Tener algunos conocimientos previos sobre el hardware y la BIOS.
  4. Estar familiarizado con los términos maestro (master), esclavo (slave), IDE, BIOS, disco duro, formatear, particionar, sector de arranque, disco de arranque.
  5. Se necesita también un disco de arranque hecho obligadamente en Windows 98 o superior.
  6. Y por supuesto un disco duro.
  7. Los pasos a seguir en la instalación son los siguientes:
  8. Pensar la configuración que le daremos al nuevo disco, es decir, si va a ser maestro o esclavo eso dependiendo de los demás dispositivos que se hayan conectados en el IDE.
  9. Cambiar los jumpers de los demás dispositivos correspondientes dependiendo de la configuración.
  10. Conectar el nuevo disco duro.
  11. Encender el computador y comprobar que la BIOS los detecte.
  12. Si el nuevo disco no está particionado o formateado entonces hacerlo
  13. Y finalmente instalar el sistema operativo eso si es que instalamos el disco como maestro.





Conexionado

Tipos de conexión de datos
Las unidades de discos duros pueden tener distintos tipos de conexión o interfaces de datos con la placa base. Cada unidad de disco rígido puede tener una de las siguientes opciones:

  • ·         IDE

  • ·         SATA

  • ·         SCSI

  • ·         SAS


Cuando se conecta indirectamente con la placa base (por ejemplo: a través del puerto USB) se denomina disco duro portátil o externo.

IDE, ATA o PATA
La interfaz ATA (Advanced Technology Attachment) o PATA (Parallel ATA), originalmente conocido como IDE (Integrated Device Electronics o Integrated Drive Electronics), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) o unidades de discos ópticos como lectoras o grabadoras de CD o DVD.
Hasta el 2004, aproximadamente, fue el estándar principal por su versatilidad y asequibilidad.
Son planos, anchos y alargados.

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

SCSI
Las interfaces Small Computer System Interface (SCSI) son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de almacenamiento y velocidad de rotación.
Se presentan bajo tres especificaciones:
1.       SCSI Estándar (Standard SCSI),
2.       SCSI Rápido (Fast SCSI) y
3.       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.

SAS
Serial Attached SCSI (SAS) es la interfaz de transferencia de datos en serie, sucesora del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI 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.

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