Este documento describe los componentes y funcionamiento de un disco duro, incluyendo definiciones de disco duro, formato de disco, y sistema de archivos. Explica que un disco duro contiene platos giratorios con cabezales de lectura/escritura que pueden moverse para acceder a cualquier posición, y que se asignan dos tipos de formato: físico y lógico. También compara sistemas de archivos como FAT16, FAT32, NTFS y explica ventajas y desventajas de discos duros versus disc
2. 1. Definiciones
Disco duro: es un dispositivo de almacenamiento de datos no
volátil que emplea un sistema de grabación magnética para
almacenar datos digitales.
Formato de disco: es un conjunto de operaciones informáticas,
independientes entre sí, físicas o lógicas, que permiten
restablecer un disco duro, una partición del mismo o cualquier
otro dispositivo de almacenamiento de datos a su estado
original, u óptimo para ser reutilizado o reescrito con nueva
información.
Sistemas de archivos: estructuran la información guardada en
una unidad de almacenamiento, que luego será representada ya sea
textual o gráficamente utilizando un gestor de archivos.
3. 2. Constitución y partes del disco duro
Dentro de un disco duro hay uno o varios discos concéntricos
llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 ó 7 según
el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo eje, al que están unidos.
El cabezal 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…
4. Disco Físico
Formateo de bajo nivel es el que define el tamaño de los sectores, así como su
ubicación en los discos. En los discos duros este tipo de formateo no suele ser
necesario hacerlo por parte del usuario, ya que los discos duros vienen ya con el
formateo físico hecho de fabrica.
Es un tipo de formateo que no se hace a través del sistema operativo o utilidades
de estos SO, sino que hay que hacerlo a través de unos programas específicos
para ello, generalmente proporcionados como utilidades por los propios
fabricantes del disco.
Además, este formato no se suele perder, salvo por averías causadas por campos
magnéticos, elevadas temperaturas o por un problema físico en el disco duro.
Es un tipo de formateo muy lento, pudiendo llegar a tardarse en el varias horas
6. Disco Lógico
Lógico:
Este es el tipo de formateo que si que solemos hacer.
Aquí hay que hacer una diferenciación:
Cuando hemos formateado el disco, la información de este formateo se guarda en los
sectores de inicio del disco. En estos mismos sectores, que se conocen en su conjunto
como sectores de arranque, cuando grabamos algo en el disco, se guarda también la
información de los clúster que ocupan estos archivos.
Pues bien, hay un tipo de formateo, llamado formateo rápido que en realidad lo único que
hace es eliminar esta información. Esta operación, mal llamada formateo no es tal, puesto
que no hace una revisión del disco, tan solo se limita a eliminar la información del contenido
de los clúster.
Aclarado este punto, retomemos el tema que nos ocupa, que es el formateo.
Como ya hemos dicho, estos sectores de 512 bytes se agrupan para su utilización efectiva
en clúster, que es la unidad real más pequeña que nuestro sistema va a utilizar.
Cada clúster pertenece solo a un determinado archivo, y este a su vez puede estar
compuesto por uno o más clúster (tantos como sean necesarios para albergar la totalidad del
archivo).
8. 3. Tipos de formato que se le asignan
a un disco duro.
Se asigna dos tipos de formato, físico y lógico.
En el físico, El número de sectores y pistas viene determinado
por el fabricante de la unidad y su organización se realiza en un
proceso denominado formateo de bajo nivel, o formateo físico,
que incluye ciertas operaciones de verificación para comprobar
que las cabezas son capaces de leer/escribir sin error, cualquier
patrón de bits en todos y cada uno de los bytes de las
superficies.
En el lógico, puede ser realizado habitualmente por los usuarios,
aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica. El
formato lógico implanta un sistemas de archivos que
asigna sectores a archivos.
9. 4.Funcionamiento de un disco
convencional
El funcionamiento de un disco duro se da de la siguiente manera:
1. primero cada superficie magnetica tiene asigando uno de los
cabezales de lectura/escritura de la unidad como se sabe según la
geometria 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
ordenador.
3.1 para los discos flexibles el giro se produce solo cuando se esté
efectuando una operación de lectura/escritura, el resto del tiempo
permanece en reposo como ocurre con los disquetes.
4. al realizar una operación de lectura en el disco duro se desplaza los
cabezales de lectura/escritura hasta donde empiezan los datos.
10. 5. FAT16
El primer sistema de archivos en ser utilizado en un sistema operativo
de Microsoft fue el sistema FAT, que utiliza una tabla de asignación de
archivos.
La tabla de asignación de archivos es en realidad un índice que crea una
lista de contenidos del disco para grabar la ubicación de los archivos
que éste posee.
Ya que los bloques que conforman un archivo no siempre se almacenan
en el disco en forma contigua (un fenómeno llamado fragmentación), la
tabla de asignación permite que se mantenga la estructura del sistema
de archivos mediante la creación de vínculos a los bloques que
conforman el archivo.
El sistema FAT es un sistema de 16 bits que permite la identificación
de archivos por un nombre de hasta 8 caracteres y tres extensiones de
caracteres. Es por esto que el sistema se denomina FAT16.
11. 5.FAT32
FAT32 fue la respuesta para superar el límite de tamaño de FAT16 al
mismo tiempo que se mantenía la compatibilidad con MS-DOS en modo
real.
En teoría, esto debería permitir aproximadamente
268.435.538 clusters, arrojando tamaños de almacenamiento cercanos
a los ocho terabytes.
Microsoft afirma que es una decisión de diseño, sin embargo, es capaz
de leer particiones mayores creadas por otros medios.
FAT32 apareció por primera vez en Windows 95 OSR2. Era necesario
reformatear para usar las ventajas de FAT32. Windows 98 incorporó
una herramienta para convertir de FAT16 a FAT32 sin pérdida de los
datos.
El tamaño máximo de un archivo en FAT32 es 4 GiB (232−1 bytes), lo que
resulta engorroso para aplicaciones de captura y edición de video, ya
que los archivos generados por éstas superan fácilmente ese límite.
12. 5. NTFS
Es un sistema de archivos de Windows NT incluido en las
versiones de Windows.
Permite definir el tamaño del clúster, a partir de
512 bytes (tamaño mínimo de un sector) de forma independiente
al tamaño de la partición.
Es un sistema adecuado para las particiones de gran tamaño
requeridas en estaciones de trabajo de alto rendimiento y
servidores puede manejar volúmenes de, teóricamente, hasta
264–1 clústeres. En la práctica, el máximo volumen NTFS
soportado es de 232–1 clústeres.
Su principal inconveniente es que necesita para sí mismo una
buena cantidad de espacio en disco duro, por lo que no es
recomendable su uso en discos con menos de 400 MiB libres.
16. 6. Nuevos discos duros
Los grandes fabricantes de discos duros han abierto programas
de investigación y desarrollo para crear modelos ultra delgados
de 5 milímetros de grosor, como alternativa a la gran presencia
en ultrabooks de las unidades de estado sólido basadas en
memorias NAND flash.
El diseño ultraligero de las especificaciones de los Ultrabook,
junto a las necesidades de menor consumo y mayor velocidad de
arranque y acceso a aplicaciones, está convirtiendo a las SSD en
elverdadero estándar de almacenamiento en estos equipos e
incluso compañías como Intel trabajan ya en nuevas
generaciones de SSDs para ultrabooks.
Los discos duros de 5 milímetros permitirían seguir rebajando el
grosor de estos portátiles y disminuirían su consumo,
temperatura y ruido emitido frente a los discos duros
existentes.
17. 6. Ventajas de los discos duros
convencionales.
Los discos SSD parecen estar de moda en los últimos tiempos.
Muchos fabricantes de portátiles los están adoptando,
especialmente en la gama de ultraportátiles y en portátiles de
gama alta.
Entre las ventajas de los discos SSD encontramos un
menor tiempo de acceso a los datos (además de ser este
constante), algo en lo que los disco duros han mejorado
bastante, un menor consumo de batería, algo discutible y que
habría que comprobar con datos, y, teóricamente, una mayor
fiabilidad, ya que no dependen de elementos mecánicos, por lo
que pueden resistir sin problemas golpes y caídas.
A favor de los discos duros tenemos que están disponibles
con grandes capacidades de almacenamiento, con tamaños cada
día más reducidos y con unos precios bastante razonables. En
una época en que la cantidad de datos que almacenamos en
nuestros ordenadores es tan alta es algo a tener en cuenta.
18. 6. Inconvenientes de los discos duros
convencionales.
En contra de los discos SSD encontramos que el número
de ciclos de escritura es más bajo que el de los discos duros, lo
cual no debería ser un problema demasiado grande pero si algo a
tener en cuenta, además de un coste por MB bastante más
elevado. En un futuro su precio se reducirá, pero de momento la
diferencia es bastante alta.
En contra de los disco duros tenemos diversos factores. EL
primero es la generación de calor, que se ve acrecentada con la
reducción de tamaño de estos y, al ser usados en portátiles, por
afectar directamente al resto del equipo.
Otro factor que puede resultar importante para algunos
usuarios es el ruido generado. Mientras que los discos SSD son
totalmente silenciosos los discos duros siguen generando una
cantidad de ruido importante, tal vez inapreciable en un uso
general pero que se nota en un ambiente silencioso.
19. 7. Pregunta final
¿Las unidades de asignación o clústeres que se
crean cuando se hace el formato lógico, están
contiguos? Acláralo con un ejemplo
El ordenador busca los clusters libres y allí la
graba, no preocupándose si estos están contiguos.