¿Qué es el Disco Duro ?

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¿Qué es el Disco Duro ?

La unidad de disco duro o unidad de disco rígido (en inglés: Hard Disk Drive, HDD) es el dispositivo de almacenamiento de datos que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar toda la información que se procesa en la computadora incluyendo el sistema operativo y las aplicaciones (Es memoria no volátil). Cabe destacar que actualmente se esta perfeccionando la tecnología de discos en estado solido o SSD (Solid State Drive) donde la información es grabada y leída gracias a procesos químicos.

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Las características principales a considerar de un disco duro magnético son:

  • Capacidad: Generalmente los discos duros de gran tamaño suelen ser mas lentos.
  • Tiempo medio de acceso: Que es la suma del tiempo medio de búsqueda más el tiempo de lectura/escritura y la latencia media.
  • Velocidad de rotación: Cuanto mas mejor, generalmente suele ser entre 7200 a 10000 revoluciones por minuto.
  • Tasa de transferencia:Cuanto mas mejor.
  • Caché de pista.
  • Interfaz.
  • Landz: Zona donde los cabezales descansan con la computadora apagada.

Al principio los discos duros eran extraíbles, sin embargo, hoy en día típicamente vienen todos sellados (a excepción de un hueco de ventilación para filtrar e igualar la presión del aire).

Dentro de la unidad de disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o cristal) concéntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 o 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, a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene dos cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay ocho cabezas para leer cuatro 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. Los cabezales de lectura/escritura no tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros), debido a una finísima película de aire que se forma entre los cabezales y los platos cuando los discos 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 7200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

 

 

PARTES DE UN DISCO DURO

-Actuador: Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un “actuador” usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una perdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos.
 
-Conector IDE disco duro: IDE significa “Integrated Device Electronic“, su traducción es componente electrónico integrad. Tienen unas tasas de transferencia menores a los SATA.
-Jumper: es un elemento que permite interconectar dos terminales de manera temporal sin tener que efectuar una operación que requiera una herramienta adicional. Dicha unión de terminales cierra el circuito eléctrico del que forma parte.
-Conector de energía: a través de ese conector la fuente de alimentación le suministra energía al disco duro, en la imagen se puede apreciar que es un conector molex de 4 pines, pero también pueden ser SATA.

-Brazo del actuador: el disco duro tiene un brazo que mantiene las cabeceras de lectura-escritura. Este brazo puede mover las cabeceras por las diferentes pistas. La velocidad a la que se puede mover este brazo es increíble. Es bastante ligero siendo al mismo tiempo potente y preciso. El brazo se puede deslizar por la superficie del disco cientos de veces

por segundo si lo necesita.

-Cabezales: son de los componentes del disco duro más sensibles. Los cabezales funcionan variando la posición dentro del disco duro para poder acceder a la información que necesitamos. El aumento de la densidad magnética y los sistemas de recuperación de la señal, hace que en la actualidad, estos componentes del disco duro necesiten de un ajuste y programación de funcionamiento.

El sistema de funcionamiento consiste en una bobina de cobre encerrada en un imán (voice coil), que en función de la corriente que se le aplique varia su posición para acceder a la información requerida. Esta pieza lleva en la punta las piezas cerámicas que son los dispositivos sensibles a los campos magnéticos que componen la información. Debido a la debilidad de la señal que generan estos campos magnéticos, el cabezal dispone de un amplificador de la señal alojado en chasis de las cabezas (head assembly).

-Eje: también llamado spin, es un eje autorrotante alimentado por generadores de trenes de pulsos para mantener una velocidad exacta. El motor está compuesto generalmente por tres juegos de bobinas contrapuestas, que imprimen el movimiento al eje central que soporta los platos del disco duro.
-Disco: es el componente principal de un disco duro. Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar información de control.
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Para comunicarse con la computadora los discos duros utilizan un controlador (Quizás también te interese el tipo de conexión) que emplea una interfaz estándar y estos pueden ser:

  • SATA que son los de uso reciente en las computadoras y laptops de última generación.
  • IDE o denominados también ATA o PATA
  • SDS Solid State Disk Tecnologia Moderna
  • SCSI que son utilizados en servidores
  • FC que son utilizados exclusivamente para servidores de avanzada.

SATA

Lo que significan estas siglas básicamente es en inglés Serial Advanced Technology Attachment, el serial de última generación para el almacenamiento de datos en discos duros; aunque es el principal y el mejor actualmente, el serial ATA no tiene una historia realmente larga, es bastante reciente. Digamos que la “tecnología” SATA es la mejora del interfaz IDE.

Este serial fue creado en el año 2000, por un grupo de empresarios que hoy continúan mostrando y actualizando nuevas capacidades para la creación de este tipo de interfaz. Esa tecnología de discos duros la mantiene una asociación industrial, SATA IO que tienen un presupuesto y un grupo de trabajo enfocados a mejorar dicha tecnología. Los consumidores cada cierto tiempo nos beneficiamos de dicho trabajo.

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 lugar en el mercado.

El puerto SATA es básicamente una entrada que envía y recibe datos de un dispositivo a otro, es decir que se le pueden conectar diversos instrumentos y  no solamente el disco duro; lo que más se encuentra en el mercado, aparte de discos duros de serial ATA, son unidades de DVD, CD o Blue Ray. Incluso los discos duros externos aunque los conectas por USB por dentro tienen una conexión SATA.


 

IDE

Aunque los discos duros empezaron a ser un poco más capaces de almacenar datos hasta en 1992, cuando ya almacenaban 250 megas, su manera de conectarse no cambió durante mucho tiempo, siendo que hasta antes del año 2000, la única forma de conectar un disco duro, una unidad de lectura o escritura de CD o incluso DVD, eran las entradas IDE de la tarjeta madre. La Interfaz IDE (Integrated Drive Electronics) también es conocida por llamarse PATA o ATA (Advanced Technology Attachment)

IDE significa Integrated Device Electronic, por sus siglas en inglés y es un tipo de entrada que consta de muchos pines en filas, donde se conectan las cinchas y por medio de los cuales se pasa la información.

Entonces, en una entrada IDE se pueden conectar discos duros, pero también otro tipo de dispositivos que dispongan con esta entrada, como por ejemplo los lectores o quemadores de DVD antiguos. Estas unidades suelen tener un tamaño estándar, pero los discos duros no, cuando se trata de discos para laptop siempre son más pequeños, sean IDE o SATA; vale contarte también que un disco duro de laptop se puede usar en una PC, porque no importa el tamaño del mismo, sino la entrada que usa, la cual no cambia de tamaño.


SSD

Las siglas que distinguen este tipo de unidad significan Solid State Disk, que obviamente se traduce en disco de estado sólido, pero lo que ocurre es que dentro de sí, no contienen discos, como los discos duros que hasta hace poco se conocían, que tienen dentro una serie de platos sobre los que se escribe la información de manera magnética y por ello les llaman discos.

A diferencia de este tipo de fabricación, los SDD tienen dentro de ellos una memoria de semiconductores para guardar ahí la información, estamos hablando entonces de que se parecen mucho por dentro a una memoria flash por ejemplo. Es por ello que hablamos de que no deberían ser llamados “discos duros”, pues no contienen platos en forma de discos, bastaría con llamarles SSD pro cambiando Disk por Drive, unidad de estado sólido y no disco.

Ventajas 

Como lo que contiene los datos son prácticamente dos zonas de memoria y que de plus tienen incluso un controlador que coordina los elementos, el acceso a la información es mucho más rápido y por consiguiente, el uso de los datos es obviamente mejor; aparte de ello, pues las dos zonas de memoria son de diferente tamaño y tienen una funcionalidad diferente también.

Resulta que una de las zonas de memoria guarda la información aún sin corriente eléctrica y la zona más pequeña, actúa como caché, cosa que hace acelerar todos los procesos; esto es definitivamente junto al controlador, una combinación perfecta para que mejore la velocidad no solo de lectura, sino también de transferencia de datos desde este tipo de unidades.

Otra ventaja aparte de la rapidez con la que los datos pueden ser leídos en estas unidades, es que son mucho más resistentes a los golpes que los convencionales, no van a perder tu información por un pequeño golpe accidental; además de que también tienen una considerable reducción de ruido, ya que no tienen partes móviles dentro, son mucho más silenciosos


 

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.

Es un dispositivo electromecánico que se encarga de almacenar y leer grandes volúmenes de información a 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 y su uso es muy extendido en Servidores.


 

FC

El canal de fibra (del inglés fibre channel) es una tecnología de red utilizada principalmente para redes de almacenamiento, disponible primero a la velocidad de 1 Gbit/s y posteriormente a 2; 4 y 8 Gbit/s.

El canal de fibra está estandarizado por el Comité Técnico T11 del Comité Internacional para Estándares de Tecnologías de la Información (INITS), acreditado por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI).

Nació para ser utilizado principalmente en el campo de la supercomputación, pero se ha convertido en el tipo de conexión estándar pararedes de almacenamiento en el ámbito empresarial. A pesar de su nombre, la señalización del canal de fibra puede funcionar tanto sobre pares de cobre, como sobre cables de fibra óptica.

El FCP (protocolo del canal de fibra) es el protocolo de interfaz de SCSI sobre fibre channel.

Siendo el FCP un protocolo viable para una interfaz de fibra.

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