El disco duro

Introducción

 

El disco duro es la unidad de almacenamiento principal en un ordenador. Dado que las memorias RAM son volátiles, necesitamos de un lugar donde almacenar nuestros datos de forma permanente, y aunque existen otras unidades de almacenamiento, el disco duro es la más usual.

Es una unidad de almacenamiento a gran escala, constituyendo el soporte para datos y programas.

Están formados por uno o más discos colocados uno encima de otro y soportados por un eje que pasa por el centro y poseen una gran densidad de grabación, girando rápidamente y dando lugar a un rápido acceso a su contenido.

Componentes físicos del disco duro

 

• Los discos. Permanecen apilados uno encima de otro, recubiertos por una carcasa impermeable. Su material es el aluminio, recubiertos con material magnético. Normalmente en los ordenadores de sobremesa se usan discos de 31/2 pulgadas y de 21/2 en los portátiles.
• Cabezas de lectura/escritura. Cada disco componente del disco duro tiene dos caras, y ambas tienen una cabeza que permite leer o escribir sobre el mismo. Estas cabezas son soportadas por un brazo que pasa entre los discos, conteniendo una cabeza hacia arriba y otra hacia abajo.
• Eje central. Sujeta los discos y permite su giro gracias a un motor central.
• Impulsor de las cabezas. Mueve las cabezas por el radio de los discos. Todas las cabezas se mueven juntas, por lo que la escritura suele hacerse en varios discos a la vez, aumentando la velocidad.

Vista interna del disco duro

Componentes lógicos del disco duro

 

• Pistas. Círculos concéntricos en los que se graba la información.
• Sectores. Arcos de circunferencia imaginarios que parten del centro del disco hacia el exterior, dividiendo a éste en partes. Hoy en día son usuales los de 63, pero pueden ser de más.
• Cilindros. Número de pistas accedidas simultáneamente por las cabezas, es decir, forman un eje perpendicular al disco sobre una pista determinada. Si un disco duro tiene dos discos internos, tendrá acceso a cuatro pistas dentro del mismo cilindro. Haciendo lectura o escritura simultánea en los discos aumenta muchísimo la velocidad.
• Clústeres. Equivalente a 4 u 8 sectores contiguos en los discos. Se toma como medida de referencia en las operaciones de lectura/escritura.

Estructura lógica del disco duro

 

Características del disco duro

• Velocidad de rotación. Velocidad a la que gira el conjunto de platos del disco duro. A más velocidad mayor transferencia, pero también mayor calor se produce, con los consiguientes peligros que ello acarrea. Se mide en rpm, y no suele ser menor de 7200 rpm.
• Tiempo de acceso. Tiempo medio que tarda la cabeza lectora en posicionarse sobre los datos. Suele ser menor a los 10 ms.

t de acceso = t cambio entre cabezas + t búsqueda de pista + t búsqueda sector

• Memoria caché. También llamado buffer. La información de lectura/escritura es previamente almacenada en esta caché antes de pasar al disco duro o a la RAM. Almacenan datos contiguos que serán normalmente los que se vayan a necesitar, permitiendo un acceso más rápido, pero para esto el disco no debe estar fragmentado. Actualmente tienen un tamaño de 8 o 16 MB, y es de gran importancia en la grabación en unidades externas.
• Capacidad. Actualmente se mide en GB, pero también ya hay equipos domésticos que llegan hasta el TeraByte de capacidad. Cada vez se hacen necesarios discos duros de mayor capacidad, debido al incremento del tamaño de los sistemas operativos, navegadores, juegos, etc. Es muy importante hacer análisis y limpiezas periódicas del disco duro para mejorar su rendimiento y capacidad.

 

Interfaces de disco duro

La interfaz permite la comunicación entre el disco duro y el resto del sistema. Es un componente electrónico.
No vamos a tratar aquí viejas interfaces que han quedado en desuso como ST506, MFM, ESDI... Nos centraremos en las existentes actualmente, aunque alguna de ellas también están quedando obsoletas.

• IDE (Integrated Drive Electronics). Creado por Western Digital, con controladora implementada en el disco duro. La comunicación se realiza con un cable de 40 hilos entre la controladora y el bus del sistema, dejando de lado la necesidad de dos cables, uno para control y otro para datos. Fue durante un tiempo el estándar, pero pronto empezaron los problemas en cuanto a tasas de transferencia debido a las nuevas exigencias de los programas. Tenían una tasa de transferencia de 4 MB. 

Disco duro con interfaz IDE de 3.5"

• EIDE. Aumenta la tasa de transferencia hasta los 10 MB, con una capacidad de 8 GB. El número de unidades soportadas pasó de 2 en los anteriores IDE a 4 con esta nueva tecnología. Para esto hubo que modificar las BIOS, pudiendo entonces poner una unidad maestra y una esclava en el mismo IDE. También se puede utilizar ahora para unidades externas como CD/DVD.
• SCSI (Small Computer System Interface). Transcurre de forma paralela a los anteriores, pero usada en entornos profesionales por su mayor rendimiento y fiabilidad. Permite conectar ocho dispositivos, aunque uno de ellos es la controladora. Puede ser utilizado prácticamente parar cualquier tipo de unidad externa. Empleando la norma SCSI pueden conectarse dispositivos a otros tipos de arquitectura como Mac. Poseen una BIOS propia, dedicada, que supera en su ámbito de actuación a la BIOS del sistema. Por contra tienen la desventaja del precio y que son más dificiles de configurar.

Torre de discos SCSI

• SATA (Serial ATA). Son los normalmente utlizados actualmente por los computadores personales. Utilizan un cable de información mucho más delgado que el IDE, y por supuesto que el SCSI. Puede aumentar la longitud del cable que puede llegar hasta los 5 m. en algunos casos sin deterioro de información. Una de las grandes ventajas de este sistema es que se trata de conexiones punto a punto, y no tipo bus, lo que impide interbloqueos entre los dispositivos. Como los cables son individuales para cada dispositivo se consiguen grandes cantidades de transferencia, en torno a los 150 MB/s.

Esquema de cableado disco duro SATA

• SAS. Es el nuevo sustituto de los SCSI, con una mayor velocidad y permitiendo conexión/desconexión en caliente. Presenta una tasa de transferencia de 120 MB/s, girando a unas 10000 rpm, y un tiempo de acceso de unos 3.5 ms. Posee además una caché de 16 MB. No obstante presenta una diferencia grande respecto a SCSI aunque provenga de él, y es que sólo permite conexión de unidades de almacenamiento.