El documento describe las características y componentes de los discos duros. Explica que los discos duros almacenan datos magnéticamente en platos giratorios y que utilizan cabezales de lectura/escritura para acceder a la información organizada en pistas, sectores y clústeres. También describe los sistemas de archivos y particiones que permiten organizar lógicamente el espacio en un disco duro.

1. Unidad 5

3. El disco duro tiene 3 características principales:
 Es un dispositivo magnético que almacena todos los programas y datos de la computadora.
 Su capacidad de almacenamiento se mide en gigabytes (GB) y es mayor que la de un disquete (disco flexible).
 Suelen estar integrados en la placa base donde se pueden conectar más de uno, aunque también hay discos duros externos
que se conectan al PC mediante un conector USB.

4. Un sistema de archivos es un método para el almacenamiento y organización de archivos de computadora y los datos que
estos contienen.
Los sistemas de archivos son usados en dispositivos de almacenamiento como discos duros y CD-ROM e involucran el
mantenimiento de la localización física de los archivos.
En general, los sistemas operativos tienen su propio sistema de archivos. Pueden ser representados de forma textual (ej.:
el shell del DOS) o gráficamente (ej.: explorador de archivos en Windows) utilizando un gestor de archivos.
Los sistemas de archivos pueden ser representados en 3 categorías:
 Sistemas de archivos de disco
 Sistemas de archivos de red
 Sistemas de archivos de propósito especial

5. 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.
Esta operación puede borrar, aunque no de forma definitiva, los datos contenidos en él.
Formato de bajo nivel o formato físico: es el que define el tamaño de los sectores, así como su ubicación en los discos. Es
un tipo de formateo que se hace a través de unos programas específicos, generalmente proporcionados como utilidades por los
propios fabricantes del disco. Una vez realizado un formateo físico es totalmente imposible recuperar nada de lo que hubiera en
el disco anteriormente.
Formato de alto nivel o formato lógico: implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos
duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco
en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado.

7. Para explicar la
construcción y partes
del disco duro, lo vamos
a hacer atendiendo a su
Constitución física
Formato del disco físico
Formato del disco lógico

8. Elementos de un disco duro
Un disco duro forma una caja herméticamente cerrada que contiene dos elementos no intercambiables: la unidad de lectura y
escritura y el disco como tal.
 La unidad es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible el almacenamiento y recuperación
de los datos en el disco.
 El disco es, en realidad, una pila de discos, llamados platos, que almacenan información magnéticamente. Cada uno de los
platos tiene dos superficies magnéticas: la superior y la inferior. Estas superficies magnéticas están formadas por millones
de pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta manera, se representan los dos
posibles valores que forman un bit de información (un cero o un uno). Ocho bits contiguos constituyen un byte (un
carácter).

9. Un disco duro contra de 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.

10. Impulsor del 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 esta 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. En el
dibujo está indicado con el color rosa y la letra A.

11. 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 esta formada por uno o más clústers.
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. En el dibujo está indicado con el color
azul y la letra B.
Clúster: es un conjunto contiguo de sectores que componen la
unidad más pequeña de almacenamiento de un disco.
Los archivos se almacenan en uno o varios clústeres, dependiendo
de su tamaño de unidad de asignación. En el dibujo está indicado
con el color verde y la letra D.

12. Dentro del disco se
encuentran:
La estructura lógica de un
disco duro está formada por:
 El Master Boot Record (en
el sector de arranque), que
contiene la tabla de
particiones.
 Las particiones, necesarias
para poder colocar
los sistemas de archivos.
 Sector de arranque (Master
Boot Record)
 Espacio particionado
 Espacio sin particionar

13. Sector de arranque: es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro
0, sector 1). En él se almacena la tabla de particiones y un pequeño
programa master de inicialización, llamado también Master Boot. Este
programa es el encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control al
sector de arranque de la partición activa. Si no existiese partición activa,
mostraría un mensaje de error.
Espacio particionado: es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna
partición.
Espacio no particionado: es espacio no accesible del disco ya que todavía no
ha sido asignado a ninguna partición.

15. Cada disco duro constituye una unidad física distinta. Sin embargo, los sistemas operativos no trabajan con
unidades físicas directamente sino con unidades lógicas. Dentro de una misma unidad física de disco duro
puede haber varias unidades lógicas. Cada una de estas unidades lógicas constituye una partición del disco
duro. Esto quiere decir que podemos dividir un disco duro en, por ejemplo, dos particiones (dos unidades
lógicas dentro de una misma unidad física) y trabajar de la misma manera que si tuviésemos dos discos
duros (una unidad lógica para cada unidad física).
Como mínimo, es necesario crear una partición para cada disco duro.
Esta partición puede contener la totalidad del espacio del disco duro o
sólo una parte. Las razones que nos pueden llevar a crear más de una
partición por disco se suelen reducir a tres.
 Razones organizativas
 Instalación de más de
un sistema operativo
 Razones de eficiencia

16. Las particiones pueden ser de dos tipos:
 primarias
 lógicas
Las particiones lógicas se definen dentro de una
partición primaria especial denominada partición
extendida.
Ambos tipos de particiones generan las
correspondientes unidades lógicas del ordenador.
Sin embargo, hay una diferencia importante: sólo las
particiones primarias se pueden activar. Además,
algunos sistemas operativos no pueden acceder a
particiones primarias distintas a la suya.
Particiones primarias
En un disco duro sólo pueden existir 4 particiones primarias. Las
particiones existentes deben inscribirse en una tabla de particiones de
4 entradas situada en el primer sector de todo disco duro. Por lo
menos una de las 4 entradas tiene que figurar como partición activa.
Por tanto, para que un disco duro sea utilizable y arrancable, debe
tener al menos una partición primaria y también una partición
activada con un sistema operativo instalado en ella.
Partición activa: aquella a
la que el programa de
inicialización (Master Boot)
cede el control al arrancar.

17. Particiones extendidas
Teniendo en cuenta lo dicho anteriormente, no es posible
crear más de cuatro particiones primarias.
Este límite se logra subsanar mediante la creación de
una partición extendida (como máximo una).
Esta partición ocupa una de las cuatro entradas posibles de la
tabla de particiones. Dentro de una partición extendida se
pueden definir particiones lógicas sin límite.
Particiones lógicas
Se trata de particiones dentro de la partición extendida, por lo
que tan sólo se pueden utilizar como unidades o particiones
de almacenamiento, puesto que no son unidades bootables.
Podemos crear tantas unidades lógicas como queramos, ya
que no hay un límite en este sentido.

18. Existen varias aplicaciones o programas que se pueden instalar en el
ordenador para hacer particiones. Hoy en día, con la cantidad de páginas
web de descargas, estos programas se pueden conseguir gratis. Entre otras:
 EaseUS Partition Master
 Gparted Live
 Partition Logic
 Cute Partition Manager
 Test Disk
 eXtended FDisk
 Ranish Partition Manager
 SwissKnife

20. El disco duro SSD (Solid State Disk) utiliza, como su propio nombre indica, memoria compuesta por semiconductores
también conocida como de estado sólido.
Se trata de una evolución de los discos duros convencionales, los cuales están compuestos de varios platos, sobre los que
se graba la información usando campos magnéticos. Para acceder a los datos, al igual que ocurre en un tocadiscos, se utilizan
varias cabezas lectoras.
Este modo de funcionamiento hace que un disco duro convencional tenga varios inconvenientes, casi siempre
relacionados con tener elementos móviles en su interior:
Tiempos de lectura/escritura diferidos. Los discos tienen que dar vueltas para funcionar. Necesitaras esperar a que se
produzca esa rotación y llegue al lugar adecuado antes de empezar a trabajar con los datos.
Fiabilidad. El tener partes móviles hace que sea más sencillo que pueda sufrir problemas si el equipo se mueve. Esto que
en un PC de sobremesa no es problema se convierte en un tema clave en los equipos portátiles que están más expuestos a
golpes y vibraciones.

21. Los SSD vienen a solucionar estos problemas al no contener elementos mecánicos en su interior.
Los SSD normales incluyen dos zonas de memoria, una en la que se guarda la información y otra que actúa de cache muy
parecida a la memoria RAM. Esta última al ser más rápida ayuda a acelerar los accesos a los datos.

22. Ventajas Inconvenientes
 Rapidez. Tanto en la búsqueda de
los datos como en las lecturas
posteriores.
 Mayor resistencia. Al no tener
componentes móviles responden
mejor tanto a la vibración como a
los golpes.
 Menor consumo. Esto los hace
que se conviertan en ideales para
dispositivos portátiles.
 Menor ruido. Otra ventaja más
de no tener partes móviles.
 Son caros.
 Tecnología joven. Al tratarse de
un invento nuevo, tiene que
pasar un tiempo para que se le
saque el máximo provecho.
 Adaptación de los sistemas
operativos. Los fabricantes
deben mejorar tanto el hardware
como el software que acompaña
a los SSD.

24. Tabla de asignación de archivos, comúnmente conocido como FAT (file allocation table), es un sistema de archivos,
relativamente sencillo desarrollado para MS-DOS, así como el sistemas de archivos principal.
Es una lista de valores digitales que describe la asignación de los clústers de una partición. De hecho, cada célula de la
tabla de asignación corresponde a un clúster. Cada célula contiene un número que indica si un archivo está utilizando el clúster. De
ser así, indica la ubicación del siguiente clúster en el archivo. De esta forma, se obtiene una cadena FAT, la cual es una lista
vinculada de referencias que apunta a los clústers sucesivos hasta el final del archivo.
Cada entrada FAT (file allocation table) tiene una extensión de
16 ó 32 bits (FAT16 o FAT32). Las primeras dos entradas almacenan
información acerca de la tabla misma, mientras que las entradas
siguientes hacen referencia a los clústers. Algunas entradas pueden
contener valores que indiquen el estado del clúster específico.
En realidad, cada partición contiene dos copias de la tabla
almacenada de manera contigua en el disco, para que pueda
recuperarse si la primera copia se corrompe.
FAT

25. Lo que actualmente conocemos por FAT es realmente FAT16. Es el sistema de archivos introducido por Microsoft en 1987
para dar soporte a los archivos de 16bits, no soportados por versiones anteriores de FAT (FAT12).
Este sistema de archivos tiene una serie muy importante de limitaciones, entre las que destacan el límite máximo de la
partición en 2Gb (pero es capaz de gestionar archivos de hasta 4Gb ), el utilizar clúster de 32Kb o de 64Kb y el no admitir nombres
largos de archivos, estando estos limitados al formato 8+3 (ocho dígitos de nombre + tres de extensión).
En 1996 se introduce el sistema de archivos FAT32, para solucionar en buena parte las deficiencias que presentaba FAT16,
pero manteniendo la compatibilidad en modo real con MS-DOS. Entre estas se encuentra la de superar el límite de 2Gb en las
particiones, si bien se mantiene el tamaño máximo de archivo, que es de 4Gb.
Para solucionar este problema, FAT32 utiliza un direccionamiento de clúster de 32bits, lo que en teoría podría permitir
manejar particiones cercanas a los 2 TB (Terabytes), pero en la práctica Microsoft limitó estas en un primer momento a unos
124Gb, fijando posteriormente el tamaño máximo de una partición en FAT32 en 32Gb.
Estos dos formatos, a pesar de sus inconvenientes, tienen una gran ventaja, y es que son accesibles (cuando menos para
lectura) por una gran cantidad de sistemas operativos, entre los que destacan Unix, Linux, Mac OS... Esta compatibilidad es aun
mayor en FAT16 que en FAT32.

26. El sistema de archivos NTFS fue introducido a mediados de 1993.
Utiliza clúster de 4Kb. Esto permite un aprovechamiento del disco mucho mayor que en FAT16 o en FAT32, ya que, por ejemplo,
teniendo un fichero de 1Kb, si el tamaño del clúster es de 4Kb estaríamos desperdiciando solo 3Kb, y si el tamaño del clúster fuera
de 512bytes, pues utilizaría dos clústers, no existiendo en ese caso ningún desperdicio de espacio.
Pero tiene un inconveniente, y es el de que en ese caso se necesita un espacio del disco bastante grande para guardar la
información del formato.
Las particiones formateadas en NTFS no son accesibles desde MS-DOS, Windows 95, Windows 98 ni por otros sistemas operativos
instalados en discos bajo sistemas FAT16 o FAT32. Linux tiene soporte parcial de escritura y total de lectura para particiones NTFS.
Hay que dejar bien claro el hecho de que no es posible pasar de un formato de nivel superior a uno de nivel inferior sin eliminar la
partición y volver a crearla. Podemos pasar mediante software de FAT16 a FAT32, y de este a NTFS, sin pérdida de información ni
de nada (teniendo en cuenta siempre los riesgos que un cambio de formato de partición implican), pero no a la inversa.

27. Límites FAT12 FAT16 FAT32
Tamaño
máximo de
archivo
32 MB 2 GB 4 GB
Número
máximo de
archivos
4077 65517 268.435.437
Tamaño
máximo del
volúmen
32 MB 2 GB 2 TB

29. ¿Las unidades de asignación o clústeres que
se crean cuando se hace el formato lógico,
están contiguos?
Un clúster no es más que un conjunto de varios sectores contiguos del disquete. El tamaño del clúster depende
del tamaño de la unidad de disco y varía entre 1 o 2 sectores contiguos para los disquetes y entre 4, 8 o 16 sectores
contiguos si se trata de un disco duro.
Los clúster son importantes porque se trata de la unidad mínima de información que el sistema operativo puede
usar para guardar datos. Cuando se graba un fichero en el disco, siempre ocupa un número determinado de clústers
(como mínimo 1). Por tanto, un fichero que ocupe un pequeño tamaño, por ejemplo 40 bytes, en realidad está
gastando mucho más, según el tamaño del clúster.