Conceptos sobre el disco duro, funcionamiento, características, el almacenamiento en el mismo, su estructura física, los diferentes tipos.

1. UNIVERSIDAD ESTATAL PENÍNSULA DE SANTA ELENA
De Sistemas y Telecomunicaciones
SISTEMAS OPERATIVOS
DISCO DURO
Diana Tigrero (1) , Andrea Vargas (2) , Wilson Mazzini (3) , Alex Acosta (4) .
La Libertad – Ecuador dianagonzalez20_t@hotmail.com (1) ,
morelia.222@hotmail.com (2) , wilsonjavier99@outlook.es (3),
xelax_2121@hotmail.com (4) .
Resumen
La realización de este trabajo fue con el objetivo de recolectar información sobre el
almacenamiento del disco duro, su estructura física, los diferentes tipos,
funcionamiento, características.

2. El padre del Disco duro:
-Figura 1 creador del Disco Duro
Reynold Johnson (1906-1998)
Fue empleado de IBM, a Johnson se le
puede considerar el “padre” del disco
duro, aunque no sólo destaca por ello,
sino también por otros inventos como
son la máquina que realizaba la
corrección automática de pruebas de
exámenes tipo test o la cinta de video.
Johnson se graduó en el LINARES.
Cuando acabó sus estudios comenzó a
dar clases de ciencias
y matemáticas en un instituto de
secundaria.
Entre los objetivos del inventor,
podemos destacar el de desarrollar la
tecnología que permitió convertir que
tarjetas que tenían marcas de lápiz se
convirtieran en tarjetas perforadas.
Esto permitió que los datos perforados
de la tarjeta fueran registrados por la
gente usando solamente un lápiz. Esta
tecnología de “lectura” fue
ampliamente utilizada en el mundo de
los negocios en los años 40, 50, y 60.
Por ejemplo, la tecnología fue usada
por la empresa Bell para registrar
llamadas interurbanas. El gobierno
federal la utilizó bajo el nombre de
tecnología “electrográfica”.
Introducción
Los discos duros pertenecen a la
llamada memoria secundaria o
almacenamiento secundario. Al disco
duro se le conoce con gran cantidad de
denominaciones como disco duro,
rígido (frente a los discos flexibles o
por su fabricación a base de una capa
rígida de aluminio), fijo (por su
situación en el ordenador de manera
permanente), winchester (por ser esta
la primera marca de cabezas para
disco duro). Estas denominaciones
aunque son las habituales no son
exactas ya que existen discos de
iguales prestaciones pero son flexibles,
o bien removibles o transportables, u
otras marcas diferentes fabricantes de
cabezas.

3. ¿Qué es un disco duro?
“El disco duro (hard disk) es un
dispositivo para almacenar grandes
volúmenes de datos en uno o más
platos (platters)”. (Arquitectura, 2011).
Un disco duro es un dispositivo según
(Lázaro & Velasco) en el que el
almacenamiento de la información es
permanente (almacenamiento no
volátil), no necesita de un aporte
constante de energía para conservar la
información (al contrario que con otros
tipos de almacenamiento como las
memorias RAM) y que puede alterarse
en cualquier momento para ser
reutilizado, dado que posee miles de
ciclos antes de la aparición de errores.
Su funcionamiento se basa en el
sistema de grabación magnética, por el
cual algunos materiales son capaces
de almacenar determinados estados
magnéticos (impuestos desde el
exterior).
Estructura física del disco duro
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) ó 3

4. millonésimas de milímetro. Si alguna
llega a tocarlo, causaría muchos daños
en el disco, rayándolo gravemente,
debido a lo rápido que giran los platos
(uno de 7.500 revoluciones por minuto
se mueve a 120 km/h en el borde).
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;
Pista: 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.
-Figura 2 Esto nos muestra las partes de la
estructura física del disco duro
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) que aumenta el
número de sectores en las pistas
exteriores, y usa más eficientemente el
disco duro.
El primer sistema de direccionamiento
que se usó fue el CHS (cilindro-
cabeza-sector), ya que con estos tres
valores se puede situar un dato
cualquiera del disco. Más adelante se
creó otro sistema más sencillo: LBA
(direccionamiento lógico de bloques),
que consiste en dividir el disco entero
en sectores y asignar a cada uno un
único número. Este es el que
actualmente se usa.
Tarjetas controladoras de
Disco duro
Algunas características y funciones
Esta tarjeta controla dos motores
Motores de eje:

5. hace girar los platos, 4000/5400 RPM,
alimentado por corriente directa.
Motor de Impulso:
Motor eléctrico, mueve la cabeza de
lectura-escritura a través de los discos
metálicos.
Ejemplos de tarjetas
Las tarjetas controladoras no son
intercambiables. Cada disco es hecho
con Características específica y Los
fabricantes introducen cambios de
partes o firmware constantemente, a
veces con pocos días de diferencia,
por lo que no es raro encontrar discos
de la misma marca y capacidad pero
con componentes o firmware distintos.
Circuito impreso controlador
Característica y Funciones.
Tipos De Discos Duros
La página web About en español
publico una pequeña clasificación
(hecha por (Sanchez Iglesias)) para
darnos a conocer que existen
diferentes tipos.
Según su tecnología interna
Magnéticos. También conocidos
como discos rígidos. Tienen en su
interior varios discos en los cuales se
almacena la información usando
campos magnéticos. Estos giran y un
cabezal se encarga de leer y escribir.
Su funcionamiento es muy parecido a
los tocadiscos.
Estado sólido. También conocidos
como SSD. En estos no se usan discos
giratorios sino matrices de transistores.
Cada transistor se encarga de guardar
una unidad de información. No existen
partes móviles, con lo cual el acceso
se realiza de manera más rápida, son
más resistentes a golpes, consumen
menos, no hacen ruido, en definitiva
son un salto cualitativo importante. Su
único problema es que son mucho más
caros aunque la brecha se va cerrando
con el tiempo.
Según su interfaz
La interfaz es el tipo de conector usado
para conectarse a otros dispositivos.
Van desde los antiguos IDE o los
nuevos SATA o PCI Express.
En la actualidad los PCI Express usado
en los SSD son los que más velocidad
pueden darte.
Según su localización
Internos. Como su propio nombre
indica se encuentran en el interior de la
caja del PC.

6. Externos. Los discos duros externos
se conectan al PC a través de una
conexión USB o SATA externa. Son
más lentos y se suelen usar para
almacenar información que no usamos
todos los días.
Si hablamos de disco rígido podemos
citar a los distintos tipos de conexión
que poseen los mismos con la placa
madre, es decir pueden ser SATA, IDE
o SCSI.
IDE: Integrated Device Electronics,
"Dispositivo con electrónica
integrada") 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
hace bien poco, el estándar principal
por su versatilidad y relación
calidad/precio.
SCSI: Son discos duros de gran
capacidad de almacenamiento (desde
5 GB hasta 23 GB). 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 m/seg y su
velocidad de transmisión secuencial de
información puede alcanzar
teóricamente los 5 Mbps en los discos
SCSI Estándares, los 10 Mbps en los
discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps 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 los vuelve
más rápidos.
SATA (Serial ATA): Nuevo estándar de
conexión que utiliza un bus serie para
la transmisión de datos. Notablemente
más rápido y eficiente que IDE. En la
actualidad hay dos versiones, SATA 1
de hasta 1.5 Gb/s (150 MB/s) y SATA
2 de hasta 3.0 Gb/s (300 MB/s) de
velocidad de transferencia.
Un disco duro suele tener:
 Platos en donde se graban los
datos
 Cabezal de lectura/escritura

7.  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 (aunque a veces no
está al vacío)
 Tornillos, a menudo especiales.
Principales fabricantes de
discos duros:
1956: Se inventó el primer disco duro
Romac1 computadora IBM350 que
pesaba una tonelada y tenía una
capacidad de 5 MGB y era más grande
que un frigorífico en ese tiempo 3.5
para los pc y 2.5 para las portátiles.
2005: en este año aparecieron en los
primeros teléfonos móviles donde se
incluyeron los discos duros en la marca
SAMSUNG y NOKIA.
2014: SEAGATE invento el primer
disco duro de 8 TB compatible con las
computadoras de escritorios.
COMPONENTES DEL DISCO DURO
 Platos donde se graban los
datos.
 Cabezal de lectura /escritura.
 Motor que hace girar los platos.
 Electro imán que mueve los
cabezales.
 Tarjeta controladora conectada
a la placa madre para su
funcionamiento.
 Caja metálica que protege al
disco duro.
- Figura 4 piezas del disco duro
- Seagate: el mayor fabricante mundial
de discos duros para PC.
- Western Digital: segundo fabricante
mundial.
-Toshiba: líder mundial en la
fabricación de discos duros para
portátiles de 2,5” y 1,8 “.

8. - Hitachi: propietaria de la división de
discos duro de IBM, una de las
empresas pioneras del sector.
-Figura 3 Estas son los nombres de las
diferentes fábricas de disco duro
- Maxtor: un de los Principales
fabricantes hasta el año 2006, cuando
es adquirida por Seagate.
Especificaciones hardware
fundamentales de un disco duro
(Lázaro & Velasco)
-El formato físico: El primer disco
duro comercial tenía un formato de 24”,
el tamaño de una lavadora. En la
actualidad el formato utilizado casi en
exclusiva en PC es el de 3,5”, en
ocasiones los platos son
sensiblemente más pequeños pero se
mantiene el tamaño de la carcasa por
compatibilidad. En el mundo portátil los
tamaños más comunes son el de 2,5” y
el de 1,8”.
-Figura 4 Esta era la estructura que alojaba el
disco duro del 305 RAMAC (Foto: IBM)
La capacidad
El primer disco duro comercial tenía
algo más de 4 MB de capacidad. Con
el paso del tiempo la capacidad de los
discos duros a crecido
exponencialmente a medida que se
han ido desarrollando las tecnologías
de fabricación, aumentando la
densidad de los discos y con nuevos
métodos de grabación que permiten un
uso más eficiente del espacio
disponible. En la actualidad la
capacidad más común en los discos
duros es del orden de cientos de
gigabytes (GB), alcanzado ya el
terabyte (TB), 1.000 GB.

9. • Velocidad de rotación
Velocidad angular a la que giran los
platos, medida en revoluciones por
minuto (rpm). Los discos duros
modernos de gama media tienen una
velocidad de 7.200 rpm. Los discos
duros portátiles ofrecen una velocidad
menor, de 5.400 rpm. Existen
velocidades mayores (10.000-15.000
rpm), pero se utilizan en equipos
destinados a un uso profesional.
Cuanto mayor sea la velocidad de
rotación tardaremos menos en
situarnos en el sector en que está
situada la información requerida.
• Velocidad interna
Este parámetro está influenciado por
la velocidad de giro y por la velocidad
de las partes mecánicas. Corresponde
al flujo máximo de datos que se puede
leer/escribir en un determinado
momento. Hay que tener en cuenta
que a medida que el disco se llena
este se vuelve más lento. Tenemos en
cuenta dos velocidades:
- Velocidad máxima
de transferencia interna:
Valor en condiciones teóricas y para
cantidades mínimas de datos.
- Velocidad sostenida: indica el
rendimiento al leer contenido en
cantidades apreciables de datos.
• Tamaño de Buffer o caché
Cumple la función de memoria
intermedia, entre la parte “rápida” del
disco (controladora) y la parte “lenta”
(partes internas, mecánicas y
magnéticas), almacenando
temporalmente la información mientras
que está esperando ser procesada.
• Velocidad externa
Velocidad a la que la interfaz transmite
los datos entre la “salida” del disco
duro (buffer) y el resto de los
componentes del PC.
.Tiempos de búsqueda y latencia
Al tratarse de un dispositivo mecánico,
el acceso a los datos lleva cierto
tiempo, milisegundos (ms), frente a los
nanosegundos (ns) de un dispositivo
sin partes móviles: 5
. Tiempo de búsqueda medio: tiempo
medio que tarda la aguja en situarse
en la pista deseada. Ronda los 8,5 ms.

10. - Latencia rotacional media: al llegar
la cabeza a la pista que contiene el
sector que buscamos esta tiene que
encontrarlo. Este valor representa el
tiempo medio que tarda en alcanzarse
el sector requerido.
- Tiempo medio de acceso: tiempo
que tarda la cabeza en situarse en la
pista y el sector adecuado. Es la suma
del tiempo de búsqueda medio, la
latencia rotacional media y del tiempo
de escritura/lectura.
Conclusiones:
Para que los programas puedan
trabajar sin la necesidad de conocer la
estructura física de un disco duro, es
necesaria una estructura lógica que
organice la información.
Existen 3 interfaces diferentes. La más
unida a lo largo de la historia es IDE.
El sector está muy poco repartido,
unos pocos fabricantes tiene el
mercado del disco duro controlado
.
.
-Figura 4 tabla de las Unidades de Medidas de Almacenamiento

11. Bibliografía
Arquitectura, d. P. (5 de Noviembre de 2011).
Arquitectura de Procesadores. (U. J.
Carrión, Editor) Recuperado el 10 de
Enero de 2016, de
http://arquitecturaprocesador.blogsp
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CCM. (Diciembre de 2015). Recuperado el 10
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http://es.ccm.net/contents/374-disco-
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Lázaro, A., & Velasco, A. (s.f.). Recuperado el
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http://www.infor.uva.es/~cevp/FI_II/fi
chs_pdf_teo/Trabajos_Ampliacion/Dis
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Memoria de Arena. (s.f.). Recuperado el 10 de
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Sanchez Iglesias, A. (s.f.). about en español.
Recuperado el 10 de 01 de 2016, de
http://computadoras.about.com/od/c
onocer-mi-computadora/g/Disco-
Duro.htm