El documento describe los componentes principales de un disco duro, incluyendo los discos, cabezales, eje, motor paso a paso y actuador. Explica el formato de bajo nivel de un disco duro con pistas y sectores, y el formato de alto nivel con sistemas de archivos. También describe los diferentes tipos de tabla de asignación de archivos (FAT), incluyendo FAT12, FAT16 y FAT32.

1. Andrea Arias Ordoqui.

2. Disco duro.
 Es un dispositivo de almacenamiento de datos que
emplea un sistema de grabación magnética para
almacenar datos digitales. Se compone de uno o
más platos o discos rígidos, unidos por un
mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una
caja metálica sellada. Sobre cada plato, se sitúa un
cabezal de lectura o escritura.

3. Disco duro de la marca “Toshiba”.

4. Formato de disco.
 Es un conjunto de operaciones informáticas,
independientes entre sí, físicas o lógicas, que
permiten restablecer un disco duro o cualquier
otro dispositivo de almacenamiento de datos a su
estado original para ser reutilizado o reescrito con
nueva información. Esta operación puede borrar,
aunque no de forma definitiva, los datos contenidos
en él.

5. Sistema de archivos.
 Es un dispositivo que estructura la información
guardada en una unidad de almacenamiento que
luego será representada ya sea textual o
gráficamente utilizando un gestor de archivos. La
mayoría de los sistemas operativos manejan su
propio sistema de archivos.

6. Constitución y partes del
disco duro.

7. Forma física.
Según su forma física, el disco duro se compone de:
 Discos. Están elaborados de compuestos de vidrio,
cerámica o aluminio y revestidos con una capa muy
delgada de una aleación metálica. Los discos están
unidos a un eje y un motor. Los discos duros están
compuestos por varios platos, es decir de varios discos
montados sobre un eje central. Estos discos tienen dos
caras que pueden usarse para el almacenamiento de
datos. Suele reservarse uno para almacenar
información de control.

8. Discos o platos del disco duro.

9. Forma física.
 Cabezales. Están ensambladas en pila y son las
responsables de la lectura y la escritura de los datos
en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen
una cabeza a cada lado del disco, sin embargo
algunos discos tienen dos o más cabezas sobre cada
superficie, así cada cabeza atiende la mitad del disco
reduciendo la distancia del desplazamiento. Las
cabezas no tocan el disco cuando este está girando a
toda velocidad. Flotan sobre un cojín de aire delgado.
Esto reduce el desgaste en la superficie del disco
durante la operación.

10. Cabezales.

11. Forma física.
 Eje. Es la parte del disco duro que actúa como
soporte, sobre el cual están montados y giran los
platos del disco.

12. Forma física.
 Motor paso a paso. Es un motor que mueve los
cabezales a través 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. Todas las
cabezas están unidas al mismo eje y se mueven
al unísono.
Actuador

13. Forma física.
 Cilindros. Es una pila tridimensional de
pistas verticales de los múltiples platos.
Un cilindro incluye todos los pares de
pistas directamente uno encima de otra.
Cilindro

14. Formato disco físico.
 Durante la operación de formato de bajo nivel se
establecen las pistas y los sectores de cada plato.
La estructura queda tal que así:
 Pistas. Varios miles de círculos concéntricos por
cada plato del disco duro que pueden organizarse
verticalmente en cilindros.
 Sectores. Varios cientos por pista. El tamaño individual
suele ser de 512 bytes.
○ Preámbulo. Contiene bits que indican el principio del
sector y el número de cilindro y sector.
○ Datos.
○ ECC, que contiene información de recuperación para
errores de lectura. Este campo es variable y dependerá
del fabricante.

15. Formato disco lógica.
 También conocido como de alto nivel, puede ser realizado por
los usuarios, aunque muchos vienen ya formateados de
fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que
asigna sectores a archivos. En los discos duros hay que dividir
el disco en particiones antes de realizar un formato lógico. Más
tarde, cada partición se formatea por separado.
 El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos,
debido a que se cambia la asignación de archivos a clústers
con lo que se pierde la vieja asignación.
 Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos
diferentes. Antes de poder usar un disco para guardar
información, éste deberá ser formateado. Un disco duro nuevo,
o un dispositivo para grabar en cinta, pueden no haber sido
pre-formateados.

16. Tipos de formato en un disco
duro.

17. Tipos.
Bajo nivel.
 Es el realizado por software y consiste en colocar marcas
en la superficie para dividirlo en pistas, y estas, a su vez,
en sectores los cuales pueden ser luego referenciados
indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se
desea leer.
 Normalmente, sólo los discos flexibles necesitan ser
formateados a bajo nivel. Los discos duros vienen
formateados de fábrica. Actualmente, los discos duros
vienen con tecnología que no requiere formato a bajo
nivel ya que en algunos casos el disco duro podría
dañarse.

18. Tipos.
Alto nivel.
 Puede ser realizado por los usuarios, aunque muchos vienen
ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta
un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En
los discos duros hay que dividir el disco en particiones antes de
realizar un formato lógico. Más tarde, cada partición se
formatea por separado.
 El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos,
debido a que se cambia la asignación de archivos a clústers
con lo que se pierde la vieja asignación.
 Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos
diferentes. Antes de poder usar un disco para guardar
información, éste deberá ser formateado. Un disco duro nuevo
puede no haber sido pre-formateados.

19. Funcionamiento de un disco
duro convencional.

20. Funcionamiento.

21. Tabla de asignación de
archivos

22. Tabla.
 La tabla de asignación de archivos, comúnmente
conocido como FAT, es un sistema de
archivos desarrollado para MS-DOS.
 FAT es relativamente sencillo. A causa de ello, es un
formato popular para disquetes admitido prácticamente
por todos los sistemas operativos existentes
para computadora personal. Se utiliza como
mecanismo de intercambio de datos entre sistemas
operativos distintos que coexisten en la
misma computadora. También se utiliza en tarjetas de
memoria y dispositivos similares.

23. Tipos de tabla.
FAT 12.
 Es un sistema de archivos para disquete, por lo que tiene varias
limitaciones:
 No soporta anidación de carpeta.
 Las direcciones de bloque solamente contienen 12 bits. Esto complica la implementación.
 El tamaño del disco se almacena como una cuenta de 16 bits expresada en sectores, lo que
limita el espacio manejable a 32 megabytes.
 En aquella época, el habitual disquete constaba de 40 pistas con 8 sectores
por pista, con una capacidad inferior a 160 Kb. Este límite excedía la
capacidad en más de un orden de magnitud pero permitía encajar todas las
estructuras de control en la primera pista. Por tanto, se evitaba el
movimiento de los cabezales en las operaciones de lectura y escritura.
Estos límites fueron superados en los años posteriores.
 Con el propósito de soportar el reciente IBM PC, se utilizaron clústers de
mayor capacidad en el disco duro. El formato de FAT en sí mismo no
cambió.
 IBM lanzó el PC AT, con 20 Mb de disco duro. Al mismo
tiempo, Microsoft lanzó MS-DOS 3.0. Las direcciones de los clúster fueron
ampliadas a 16 bits, permitiendo un número mayor de clústers.
 MS-DOS 3.0 también incorporó soporte a disquetes de alta densidad lo que
significaba más espacio para FAT.

24. Tipos de tabla.
FAT 16.
 Apareció en 1987.
 Se eliminó el contador de sectores de 16 bits. El tamaño de la
partición estaba limitado por la cuenta de sectores por clúster,
que era de 8 bits. Esto obligaba a usar clúster de 32 KB con los
usuales 512 bytes por sector. Así que el límite definitivo de
FAT16 se situó en los 2 GB.
 Esta mejora estuvo disponible en 1988 gracias a MS-DOS 4.0.
Mucho más tarde, Windows aumentó el tamaño máximo
del clúster a 64 KB. No obstante, el formato resultante no era
compatible con otras implementaciones de la época, y además,
generaba más fragmentación interna. Windows 98 fue
compatible con esta extensión en lo referente a lectura y
escritura. Sin embargo, sus utilidades de disco no eran capaces
de trabajar con ella.

25. Tipos de tabla.
FAT 32.
 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.
Microsoft decidió implementar una nueva generación de FAT utilizando
direcciones de clúster de 32 bits.
 En teoría, esto debería permitir aproximadamente 270.000.000 clústers. Sin
embargo, debido a limitaciones de Microsoft, no se permite que FAT32
crezca más allá de 4.000.000 de clústers. Posteriormente, Windows 2000 y
XP situaron el límite de FAT32 en los 32 GB lo que hace que sea capaz de
leer particiones mayores creadas por otros medios.
 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. Este soporte no
estuvo disponible en la línea empresarial hasta Windows 2000.
 El tamaño máximo de un archivo en FAT32 es 4 GB lo que resulta molesto
para aplicaciones de captura y edición de video, ya que los archivos
generados por éstas superan fácilmente ese límite.

26. Tabla comparativa (FAT)

27. Tipos de tabla.
 NTFS.
 TFS es un sistema de archivos de Windows NT incluido en las
versiones de Windows 2000, Windows XP, Windows Server
2003, Windows Server 2008, Windows Vista y Windows 7.
 Está basado en el sistema de
archivos HPFS de IBM/Microsoft usado en el sistema
operativo OS/2, y también tiene ciertas influencias del formato de
archivos HFS diseñado por Apple.
 NTFS permite definir el tamaño del clúster, a partir de 512 bytes, 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. En la práctica, el máximo volumen NTFS soportado es
de, aproximadamente, 16 TB usando clústeres de 4 KB.
 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 MB libres.

28. Tipos de tabla.
Sistema de archivos
NTFS.

29. Discos duros actuales.

30. Actualidad.
 Actualmente, existe una gran variedad de discos
duros pero han sufrido una serie de cambios desde
el primero que se lanzó. Los discos antiguos son los
que se conocen como discos convencionales. Los
discos duros convencionales son los que poseen la
mayoría de los ordenadores, con platos giratorios y
un cabezal de lectura/escritura, de interfaz IDE o
SATA.
Estos tienen la ventaja de ser económicos. Sin
embargo, sus desventajas son su fragilidad y el calor
que producen debido a la fricción, además de ser
mas ruidosos y consumir mas energía que los
actuales.

31. Disco duro convencional.

32. Actualidad.
 En la actualidad, los discos duros más utilizados son los SSD. SSD es
el acrónimo de Solid State Disk aunque también son conocidos como
Solid State Drive o discos de estado sólido. Estos discos duros, al
contrario que ocurre con los convencionales, utilizan memoria de
semiconductores de estado sólido para almacenar la información igual
a la que incluyen los dispositivos de almacenamiento USB y las
tarjetas de las cámaras digitales.
 Respecto a los discos convencionales tiene diversas ventajas:
 Rapidez. Tanto en la búsqueda de los datos como en las lecturas posteriores. En
una memoria de este tipo, el tiempo que tienes que esperar hasta obtener el flujo
de datos es siempre el mismo. Los discos SSD, por tanto, no obtienen ninguna
ventaja al desfragmentar la unidad.
 Mayor resistencia. Al no tener componentes móviles responden mejor tanto a la
vibración como a los golpes.
 Menor consumo. Reducen la potencia necesaria para funcionar. Los hace ideales
para dispositivos portátiles.
 Menor ruido. Otra ventaja más de no tener partes móviles.

33. Disco duro actual (SSD)

34.  ¿Las unidades de asignación o clústeres que se
crean cuando se hace el formato lógico, están
contiguos?
 No, porque por ejemplo, si queremos llegar a un clúster
determinado primero tendríamos que llenar los anteriores
a él; ello supone que si tenemos clústers de 8Mb y
tenemos un archivo de 9.5Mb, dicho archivo ocuparía 2
clústers dejando en uno un gran vacío de datos.