Otras formas de usar un disco duro

Si hay algo que resulta evidente, es que el disco duro siempre almacena una valiosa información, y de su buen funcionamiento depende la integridad de los datos. Si esto es importante en el ámbito particular, imaginad a un nivel de entidades bancarias, grandes empresas, administraciones públicas o ejército, cuyas instalaciones informáticas normalmente son redes basadas en un servidor central. Si ese disco duro falla, el resultado puede ser catastrófico.

Por este motivo, surge el término SFT (Sistema tolerante a fallos, o System Fault Tolerance); se basa en el concepto de mantener tanto la integridad de los datos cómo el correcto funcionamiento del sistema, en el caso de un fallo de hardware. Este concepto aporta un nuevo término, RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks); se puede traducir como Matriz Redundante de Discos Baratos, y sus diferentes modos de implementación forman los llamados niveles RAID. Aunque existen multitud de niveles, tocaremos más bien el concepto genérico; este se basa en utilizar varios discos duros, conectados entre sí (aunque el sistema cree que sólo existe uno), y que almacenan duplicados de la información principal. Por tanto, si uno de ellos cae, el sistema no se paraliza puesto que tenemos otros discos para sustituirlo, y, además, con la información totalmente intacta.

Existen numerosísimas formas de implementar la tolerancia a fallos, tanto por hardware como por software; podemos citar por ejemplo, el Disk Striping (que divide los datos en bloques de 64 Kb y los distribuye entre los diferentes discos intalados), el Disk Mirroring (crea una copia exacta, un espejo, del disco principal en otro secundario) y su variante Disk Duplexing (añade una controladora para gestionar el disco secundario y así reducir el tráfico) o el Disk Striping with Parity (variante del Striping, que añade también información de paridad a los datos guardados, empleada para recuperar la información en una hipotética pérdida de la misma). Por último, la técnica de Sector Sparing consiste en, tras la detección de un sector defectuoso del disco, sacar la información del mismo, colocarla en un sector bueno y marcar como defectuoso el sector erróneo.

Por supuesto, todas estas técnicas se efectúan en tiempo real, y normalmente son los sistemas operativos de red (como Windows NT Server o Novell NetWare) los encargados de soportarlas. Asimismo, se emplean casi siempre discos SCSI debido a sus características, como flexibilidad o capacidad de ampliación; incluso técnicas como el Sector Sparing deben ser usadas en discos SCSI, puesto que es imposible aplicarlas con dispositivos IDE.

MFM	RLL	ESDI	IDE	EIDE	SCSI-2	ULTRASCSI	ULTRA2 SCSI LVD
Capacidad	40 Mb	120 Mb	630 Mb	520 Mb	?	?	?
Tasa de transferencia	5 Mg/s = 0,625 Mb/s	7,5 (Mg/s = 0,9375 Mb/s	1 Mb/s	11 Mb/s	16 Mb/s	10 Mb/s y hasta 20 Mb/s en controladoras versión Fast	40 Mb/s	80 Mb/s
					33 Mb/s con UDMA 33
					66 Mb/s con UDMA 66
Tiempo de acceso	65 ms	40 Mb	15 Mb	14 ms	12 ms	10 ms	9 ms	?

Notas: capacidad indica la cantidad máxima (en Megabytes) que puede controlar el sistema. Tasa de transferencia expresada en Megabits segundo (Mg/s) y en Megabytes por segundo (Mb/s). Tiempo de acceso expresado en milisegundos. Puede variar según fabricantes.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Un poco de historia

 

 

 

Aparte del clarísimo crecimiento que se puede observar a lo largo de todas estas tecnologías, el avance evolutivo es evidente también en términos cronológicos. Por ejemplo, y también de forma orientativa, podemos citar un “calendario” muy especial: durante el año 1992 y principios del 93, los discos duros implementados más comúnmente en los ordenadores domésticos eran de 40 y 80 Megas. A finales del 93 y primeros del 94, el tamaño ascendió a 100 y 120 Megas; sin embargo, antes de acabar el mismo año 94 ya nos poníamos en 214 y 260 Megas.

1995 fue testigo de la proliferación de los 428 y 540 Megas, pero antes de finalizar dicho año los discos de 620 y 850 Megas, e incluso se alcanzó la mágica cifra del Gigabyte, aunque los de 850 Megas también eran muy utilizados. En 1997 lo más bajo que se instalaba eran discos de 1,2 y 1,7 Gigabytes, siendo lo más normal discos de 2 Gigas. Hoy día, a finales de 1999, se instalan discos de 8, 12 y 15 Gb.

En el ámbito de las interfaces, EIDE es la estrella del PC doméstico, y de buena parte del profesional, debido a su buen rendimiento y mejor precio. No obstante, es preciso recordar que SCSI es cada vez más popular y asequible. En cualquiera de los casos, no debemos olvidar que, para obtener el máximo rendimiento, el disco y la controladora deben estar al mismo nivel; por ejemplo, un disco Ultra SCSI no dará de sí todo lo posible con una controladora Fast SCSI, y viceversa. Lo mismo sucede con IDE: una controladora EIDE se verá frenada por un disco IDE estándar y viceversa.

Por otro lado, la relación precio/Megabyte sigue más o menos la onda de otros componentes informáticos; más que la bajada de precios, lo que realmente ocurre es que se da más por el mismo precio.

IEEE 1394 Firewire

Este es el nuevo bus de discos duros que se utilizará dentro de unos meses en adelante, por lo que ahora no está a la venta. Sin embargo, es bueno conocerlo, ya que esto se trata de una guía.

El IEEE 1394, que se dio a conocer debido sobre todo a la lista de tecnologías contenidas en Windows 98, es un nuevo bus que permite conectar hasta 63 dispositivos con una velocidad de datos media-rápida. En el fondo es similar al USB, pero, como verás más adelante, tiene diferencias tanto en aplicaciones como en prestaciones. No se harán competencia uno con otro y convivirán pacíficamente en un mismo ordenador.

Lo mejor de todo es el tipo de cosas que se pueden conectar. Éstas incluyen discos duros, DVD-ROMs y CD-ROMs de alta velocidad, impresoras, escáneres... y la novedad: cámaras de fotos digitales, videocámaras DV, televisiones... Todo esto último es un nuevo hardware que se está fabricando ya. De hecho, ya hay disponibles muchos elementos. Gracias al 1394, se podrán conectar cámaras digitales y de DV sin la necesidad de incómodas tarjetas que vienen opcionalmente con estos aparatos.

Y ahora, te preguntarás cómo se conecta todo esto al ordenador. Por el momento, se hará con controladoras PCI. Para más información, mira el artículo sobre IEEE 1394 Firewire.

Elegir el disco duro. IDE vs. SCSI

Como la función principal del disco duro es la de actuar como almacén de datos a largo plazo, la capacidad es una consideración fundamental. Hay que buscar un disco duro de entre 4 y 12 Gb., dependiendo del tipo de datos que piense almacenar en el disco duro. Otras consideraciones son la velocidad de acceso (busquemos una velocidad mínima de 10 a 12 milisegundos, y si llega a 8 o 6, mejor), el buffer (recomendado de 256 Kb), rpm (revoluciones por minuto, busquemos 7.200) y el tamaño de la caché del disco duro. También es importante considerar el tipo de datos que piensa almacenar en su disco duro. Los formatos de datos actuales (video, sonido y gráficos) pueden requerir varios megabytes de espacio para almacenamiento.

De todas las tecnologías comentadas, cuando pienses comprar un disco duro tendrás dos opciones a elegir: IDE o SCSI. Los discos duros SCSI requieren hardware adicional y son más adecuados para tipos de operaciones de entrada/salida como servidores de archivos. Las unidades de disco duro IDE o EIDE (Enhanced IDE, o IDE mejorado) no requieren hardware adicional y los de la variante UDMA/33 o DMA/66 son casi igual o más veloces que los discos duros SCSI (los SCSI-2 concretamete). Para la mayoría de los usos de alto rendimiento, un disco duro EIDE suele ser el más apropiado y económico.

Otro punto es que el IDE admite en la actualidad cuatro dispositivos (que pueden ser discos duros, CD-ROMs, y algún tipo de disco removible), el SCSI 1 y 2 admite 7 dispositivos (discos duros, CD-ROMs, escáneres y discos removibles) y el Ultra SCSI) admite 15 (el Ultra2 SCSI LVD admite ¡30!). La cantidad de dispositivos que vamos a necesitar es otro factor de elección.

 

 

 

¿Qué se puede hacer con un disco duro estropeado?

Disco duro de 6 megas, 50 gigas, de 1984, de 4000 euros:

 

 Los platos son unos discos de aluminio de 7 cm separados entre sí por otros discos menores. Tanto los discos grandes como los pequeños son aprovechables haciéndoles una pequeña perforación en el borde y pasando un alambre por el orificio a modo de anzuelo. De esta manera quedan convertidos en unos espectaculares pendientes de diseño con los cuales camelarnos a nuestra suegra. Conviene entregárselos envueltos para regalo.

 Motor. Una vez separados los discos queda el motor que los hace rodar. En algunos modelos el motor puede separarse del chasis ya que va fijado mediante tornillos. En otros modelos el chasis es parte del motor y resulta imposible separarlos. El motor es casi un motor trifásico, es decir hay que alimentarlo mediante tres señales desfasadas 120º. Dependiendo el disco duro ese motor podrá alcanzar 2400, 4000, 7000 o 10.000 rpm. Tengo varios motores a los cuales quiero hacer funcionar pero aun no he tenido tiempo de hacer el generador. Con ellos podría hacer un giróscopo por ejemplo.

 

Aquí se ve el disco duro totalmente desarmado. Abajo a la izquierda la armadura con los imanes, encima los platos, mas en el centro los anillos de separación de platos, la cabeza lectora y el motor.

Chasis. Con el chasis más el brazo lector y una vez separado el motor se puede hacer un sismógrafo. Para ello se fija en el extremo donde están las cabezas una masa de plomo de 20 o 30 gramos y con un hilo elástico se coloca de manera que la bobina quede situada aproximadamente en la mitad de su recorrido. Posiblemente tengamos que suprimir el sistema de aparcado de cabezas. Del brazo suele salir un cable plano, como de circuito impreso muy finito. Por ese cable salen las señales de la cabeza además de la señal que actúa sobre la bobina. Es esta última la que nos interesa y de ella se puede extraer una corriente eléctrica proporcional a los movimientos sísmicos. Con un poco de paciencia y con tres discos duros podemos hacer un sensor para cada uno de los ejes.

Si no nos interesa el sismógrafo también podemos hacer un micro balanza. En el apartado de Taller y laboratorio se describe un micro balanza realizada con un galvanómetro. El procedimiento es similar, con la diferencia de que aquí podemos pesar cantidades muchos mayores ya que el brazo es mucho más robusto y que es necesario colocarle un resorte ya que el brazo no lo tiene. Con un poco de ingenio y con las instrucciones de ese artículo ya está hecho.

El conjunto del brazo y los imanes también puede aprovecharse para hacer manipuladores controlando la posición del brazo a través de la corriente de la bobina. Si aprovechamos la gran velocidad de respuesta de ese sistema además de su gran rigidez mecánica, podemos por ejemplo fijarle con epoxi un puntero láser y hacer un galvanómetro gigante que proyecte sobre la pared. Combinando dos para los dos ejes incluso podemos hacer un proyector de imágenes gigantes.

Imanes.

Si no nos convencen ninguna de las aplicaciones propuestas ya solo queda proseguir la disección final y extraer los imanes. Generalmente hay uno o dos imanes sujetos por una armadura de hierro. Cuando se sueltan los tornillos del chasis la armadura se deforma por lo que para conservar la posición de las piezas es necesario fijarlas con unos tornillos. Si mantenemos este conjunto fijado tenemos un dispositivo que tiene un fortísimo y uniforme campo magnético que nos puede servir para experimentar con las propiedades magnéticas de materiales.

Si deseamos llegar hasta el fondo y extraer los imanes hay que tener en cuenta que el imán de los discos duros aunque tiene un aspecto totalmente metálico y por lo tanto tenaz, la realidad no es así. La mayoría de los discos duros emplean imanes de hierro- neodimio- boro, el imán está formado por polvos sinterizados y mecánicamente resultan muy frágiles, tanto o más que el cristal, por lo que si se someten a esfuerzos mecánicos pueden partirse con suma facilidad. De hecho la caída al suelo de uno de estos imanes o simplemente el golpe que sufren al chocar con una pieza metálica que los atrae los puede partir. No salen hechos pedazos porque las piezas se atraen entre sí. El aspecto de hierro que tienen esos imanes es porque están recubiertos electrolíticamente (niquelados) de una fina capa de níquel. Además esa capa de níquel no está muy fuertemente adherida y se puede separar con relativa facilidad dejando al descubierto el material propiamente del imán que tiene un aspecto grisáceo.

Los imanes están pegados con cianocrilato a las armaduras de hierro. Si se trata de despegar estos imanes pueden partirse. La técnica que yo utilizo es simple y eficaz ya que de hecho nunca se me ha partido un imán al soltarlo.

Sujeto una de los extremos de la armadura en el tornillo de banco y con una llave inglesa agarro el extremo libre que queda de la armadura. Doblo la armadura en dirección contraria al imán. En cuanto se dobla la armadura un poquito desaparece su planicidad y el imán se despega.

Por último estos imanes son una buena fuente (y barata) para obtener sales de neodimio.

Científico colombiano entra por la puerta grande de la nanotecnología 

Jairo Canaval 
Agencia AUPEC -  febrero de 1998

Un grupo de cinco científicos de Colombia, Alemania, Estados Unidos, Inglaterra y Corea, desarrollaron una técnica que permite                         almacenar mil veces más información en un disco duro de un computador mucho más pequeño que uno  tradicional.

El disco duro de un computador está hecho con base en capas delgadas magnéticas, normalmente elaboradas con hierro y cromo, que permite almacenar la información. El disco duro de un computador personal convencional tiene un diámetro de siete centímetros y  puede almacenar datos hasta por nueve gigabytes que equivalen, más o menos, a la información de 200 libros de trescientas páginas cada uno.

La nueva técnica, perfeccionada en Estados Unidos, por científicos de varios países, consiste en cambiar la composición del disco duro convirtiendo las capas en puntos magnéticos del tamaño de una millonésima parte de un milímetro, lo que implica que diez millones de puntos magnéticos, colocados uno seguido del otro, sin dejar espacio, ocuparían sólo un centímetro de longitud.

Con esta herramienta tecnológica, en un centímetro lineal de puntos magnéticos que equivalen al tamaño de la cabeza de un alfiler, se podrá acumular más información que un disco duro convencional. El ínfimo tamaño de los puntos magnéticos, elaborados con base en átomos de níquel o cobalto, con aleaciones de hierro, es tal que sólo se mide en nanómetros, de ahí que esta tecnología reciba el nombre de nanotecnología.

La nanotecnología está reemplazando a la microelectrónica por que aumenta la fiabilidad de la información que guarda, la capacidad de almacenar y disminuye ostensiblemente el tamaño de cualquier componente o equipo tecnológico.

Actualmente el mercado de almacenaje de discos duros asciende a 25 billones de dólares, en el mundo, de ahí la trascendencia de la investigación recientemente culminada en Norteamérica.

Del equipo de científicos que trabajó en la Universidad del California, San Diego, Estados Unidos, hizo parte el doctor en física y profesor Pedro Prieto Pulido, quien desde hace 20 años trabaja en la investigación de películas delgadas superconductoras, en los laboratorios de la Universidad del Valle. 

En 1988, el profesor Pedro Prieto Pulido, resultó ganador de una de las 30 becas que cada año otorga la Fundación Guggenheim, con sede en Norteamérica, a científicos y artistas de todo el mundo, seleccionados de entre 500 personas sobresalientes en un área del arte o el conocimiento. Las becas de la Fundación Guggenheim son uno de los premios más prestigiosos en el mundo.

El profesor Prieto Pulido es doctor en física y realizó estudios de post doctorado con la Empresa Siemens en Alemania. Sus trabajos sobre películas delgadas superconductoras son conocidos en todo el mundo pues ha sido invitado a exponerlos en varios congresos internacionales y  los ha publicado en revistas especializadas europeas y norteamericanas.

La beca le permitió, al profesor Prieto Pulido, permanecer durante un año en la Universidad de California y hacer parte del equipo de científicos que lidera el investigador Iván Kohn Schuller, quien ha venido varias veces a Cali, como profesor adjunto de la Universidad del Valle.

Iván Schuller reunió a otros cuatro doctores en física, expertos en películas delgadas y en poco más de un año, en los laboratorios de física la Universidad de California - San Diego, obtuvieron resultados que revolucionarán el mundo informático, tan pronto las empresas productoras de componentes tecnológicos implementen la tecnología de reproducción en serie.

Los resultados de este trabajo de nanotecnología serán dados a conocer en todo el mundo, durante el Congreso Mundial de la Sociedad Americana de Física que se realizará en Atlanta, Estados Unidos, en marzo próximo.

Mientras tanto, en los laboratorios de la Universidad del Valle se seguirá trabajando en nanotecnología gracias a que se posee un equipo de pulverización catódica para depositar los elementos químicos para conformar los puntos magnéticos y un microscopio de fuerza atómica para observarlos.

Por ahora una estudiante de maestría trabaja en esta nueva tecnología bajo la directriz del profesor Prieto Pulido. En campos similares investigan, en la Universidad, tres estudiantes de doctorado en física y cinco más de maestría, sin embargo, con la disminución en el presupuesto asignado por el Gobierno Nacional a Colciencias este programa podría verse afectado. Para el investigador los estudios de doctorado sólo son posibles si se cuenta con el apoyo de instituciones como Colciencias y otras instituciones internacionales

                                         Wikipedia

Un disco duro o disco rígido (en inglés hard disk drive) es un dispositivo no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; las interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004 y FC exclusivo para servidores.

Tal y como sale de fábrica, el disco duro no puede ser utilizado por un sistema operativo. Antes se deben definir en él un formato de bajo nivel, una o más particiones y luego hemos de darles un formato que pueda ser entendido por nuestro sistema.

También existe otro tipo de discos denominados de estado sólido que utilizan cierto tipo de memorias construidas con semiconductores para almacenar la información. El uso de esta clase de discos generalmente se limitaba a las supercomputadoras, por su elevado precio, aunque hoy en día ya se puede encontrar en el mercado unidades mucho más económicas de baja capacidad (hasta 512¹ GB) para el uso en computadoras personales (sobre todo portátiles). Así, el caché de pista es una memoria de estado sólido, tipo memoria RAM, dentro de un disco duro de estado sólido.

Su traducción del inglés es unidad de disco duro, pero este término es raramente utilizado, debido a la practicidad del término de menor extensión disco duro (o disco rígido).

 

 

 

 

Cabezal de lectura

Dentro de un disco duro hay uno o varios platos (entre 2 y 4 normalmente, aunque hay hasta de 6 ó 7 platos), 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, 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. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros) ó 3 millonésimas de milímetro, debido a una finísima película de aire que se forma entre éstas y los platos cuando éstos 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 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

Direccionamiento [editar]

 

 

 

 

Cilindro, Cabeza y Sector

 

 

 

 

Pista (A), Sector (B), Sector de una pista (C), Clúster (D)

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

§  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. 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. Éste es el que actualmente se usa.

Tipos de conexión [editar]

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, SCSI o SAS.

§  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 poco, el estándar principal por su versatilidad y relación calidad/precio.

§  SCSI: Son discos duros de gran capacidad de almacenamiento. 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 mseg 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 Giga bits por segundo (192 MB/s) y SATA 2 de hasta 3,0 Gb. /s (384 MB/s) de velocidad de transferencia.

§  SAS (Serial Attached SCSI): Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión de forma rápida. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado, además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI. Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costos. Por lo tanto, los discos SATA pueden ser utilizados por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

Factor de forma

El más temprano "factor de forma" de los discos duros, heredó sus dimensiones de las disqueteras. Pueden ser montados en los mismos chasis y así los discos duros con factor de forma, pasaron a llamarse coloquialmente tipos FDD "floppy-disk drives" (en inglés).

La compatibilidad del "factor de forma" continua siendo de 3½ pulgadas (8,89 cm) incluso después de haber sacado otros tipos de disquetes con unas dimensiones más pequeñas.

§  8 pulgadas: 241,3×117,5×362 mm (9,5×4,624×14,25 pulgadas).
En 1979, Shugart Associates sacó el primer factor de forma compatible con los disco duros, SA1000, teniendo las mismas dimensiones y siendo compatible con la interfaz de 8 pulgadas de las disqueteras. Había dos versiones disponibles, la de la misma altura y la de la mitad (58,7mm).

§  5,25 pulgadas: 146,1×41,4×203 mm (5,75×1,63×8 pulgadas). Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Seagate en 1980 con el mismo tamaño y altura máxima de los FDD de 5¼ pulgadas, por ejemplo: 82,5 mm máximo.
Éste es dos veces tan alto como el factor de 8 pulgadas, que comúnmente se usa hoy; por ejemplo: 41,4 mm (1,64 pulgadas). La mayoría de los modelos de unidades ópticas (DVD/CD) de 120 mm usan el tamaño del factor de forma de media altura de 5¼, pero también para discos duros. El modelo Quantum Bigfoot es el último que se usó a finales de los 90'.

§  3,5 pulgadas: 101,6×25,4×146 mm (4×1×5.75 pulgadas).
Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Rodine que tienen el mismo tamaño que las disqueteras de 3½, 41,4 mm de altura. Hoy ha sido en gran parte remplazado por la línea "slim" de 25,4mm (1 pulgada), o "low-profile" que es usado en la mayoría de los discos duros.

§  2,5 pulgadas: 69,85×9,5-15×100 mm (2,75×0,374-0,59×3,945 pulgadas).
Este factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988 y no se corresponde con el tamaño de las lectoras de disquete. Este es frecuentemente usado por los discos duros de los equipos móviles (portátiles, reproductores de música, etc.) y en 2008 fue reemplazado por unidades de 3,5 pulgadas de la clase multiplataforma. Hoy en día la dominante de este factor de forma son las unidades para portátiles de 9,5 mm, pero las unidades de mayor capacidad tienen una altura de 12,5 mm.

§  1,8 pulgadas: 54×8×71 mm.
Este factor de forma se introdujo por Integral Peripherals en 1993 y se involucró con ATA-7 LIF con las dimensiones indicadas y su uso se incrementa en reproductores de audio digital y su subnotebook. La variante original posee de 2GB a 5GB y cabe en una ranura de expansión de tarjeta de ordenador personal. Son usados normalmente en Pods y discos duros basados en MP3.

§  1 pulgadas: 42,8×5×36,4 mm.
Este factor de forma se introdujo en 1999 por IBM y Microdrive, apto para los slots tipo 2 de compact flash, Samsung llama al mismo factor como 1,3 pulgadas.

§  0,85 pulgadas: 24×5×32 mm.
Toshiba anunció este factor de forma el 8 de enero de 2004 para usarse en móviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC slot compatible con disco duro optimizado para vídeo y almacenamiento para micromóviles de 4G. Toshiba actualmente vende versiones de 4GB (MK4001MTD) y 8GB (MK8003MTD) 5 y tienen el Record Guinness del disco duro más pequeño.

Los principales fabricantes suspendieron la investigación de nuevos productos para 1 pulgada (1,3 pulgadas) y 0,85 pulgadas en 2007, debido a la caída de precios de las memorias flash, aunque Samsung introdujo en el 2008 con el SpidPoint A1 otra unidad de 1,3 pulgadas.

El nombre de "pulgada" para los factores de forma normalmente no identifica ningún producto actual (son especificadas en milímetros para los factores de forma más recientes), pero estos indican el tamaño relativo del disco, para interés de la continuidad histórica.

Dentro del disco se encuentran:

Unidad de disco duro:

Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número está determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación más que para almacenamiento de datos. Estos, escritos/leídos en el disco, deben ajustarse al tamaño fijado del almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de disco duro contienen más de una unidad en su interior, por lo que el número de caras puede ser más de 2. Estas se identifican con un número, siendo el 0 para la primera. En general su organización es igual a los disquetes. La capacidad del disco resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el número de bytes por sector.

Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. Ara leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 o un 1. En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.

 

 

 

 

Los componentes físicos de una unidad de disco duro son:

LOS DISCOS (Platters)

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. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. 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.

LAS CABEZAS (Heads)

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 Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este está girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco.

EL EJE

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

"ACTUADOR" (actuator)

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 fijas 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 pérdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo "rotor" ellas se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida según los siguientes parámetros:

 

Cilindros (cylinders)

El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Como resultado los HD de múltiples discos se desempeñan levemente más rápido que los HD de un solo disco.

Pistas (tracks)

Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está formada por uno o más Clúster.

Sectores (sectors)

Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco está dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen más sectores.

Distribución de un disco duro

 

Clúster

Es una agrupación de sectores, su tamaño depende de la capacidad del disco. La siguiente tabla nos muestra esta relación.

 

 

 

 

 

Tamaño del Drive MB	Tipo de FAT bits	Sectores por Clúster	Tamaño del Clúster Kb
0 –15	12	8	4
16-127	16	4	2
128-255	16	8	4
256-511	16	16	8
512-1023	16	32	16
1024-2048	16	64	32

MEDIDAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEÑO DE UN HD

Los fabricantes de HD miden la velocidad en términos de tiempo de acceso, tiempo de búsqueda, latencia y transferencia. Estas medidas también aparecen en las advertencias, comparaciones y en las especificaciones. Tiempo de acceso (Access time) Termino frecuentemente usado en discusiones de desempeño, es el intervalo de tiempo entre el momento en que un drive recibe un requerimiento por datos, y el momento en que un drive empieza a despachar el dato. El tiempo de acceso de un HD es una combinación de tres factores:

  1- Tiempo de Búsqueda (seek time)

Es el tiempo que le toma a las cabezas de Lectura/Escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde está localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar localizada en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda variara en cada búsqueda. En la actualidad, el tiempo promedio de búsqueda para cualquier búsqueda arbitraria es igual al tiempo requerido para mirar a través de la tercera parte de las pistas. Los HD de la actualidad tienen tiempos de búsqueda pista a pista tan cortos como 2 milisegundos y tiempos promedios de búsqueda menores a 10 milisegundos y tiempo máximo de búsqueda (viaje completo entre la pista más interna y la más externa) cercano a 15 milisegundos.

2- Latencia (latency)

Cada pista en un HD contiene múltiples sectores una vez que la cabeza de Lectura/Escritura encuentra la pista correcta, las cabezas permanecen en el lugar e inactivas hasta que el sector pasa por debajo de ellas. Este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es igual al tiempo que le toma al disco hacer media revolución y es igual en aquellos drivers que giran a la misma velocidad. Algunos de los modelos más rápidos de la actualidad tienen discos que giran a 10000 RPM o más reduciendo la latencia.

3- Command Overhead

Tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos. Este incluye determinar la localización física del dato en el disco correcto, direccionar al "actuador" para mover el rotor a la pista correcta, leer el dato, redireccionarlo al computador.

Transferencia

Los HD también son evaluados por su transferencia, la cual generalmente se refiere al tiempo en la cual los datos pueden ser leídos o escritos en el drive, el cual es afectado por la velocidad de los discos, la densidad de los bits de datos y el tiempo de acceso. La mayoría de los HD actuales incluyen una cantidad pequeña de RAM que es usada como cache o almacenamiento temporal. Dado que los computadores y los HD se comunican por un bus de Entrada/Salida, el tiempo de transferencia actual entre ellos está limitado por el máximo tiempo de transferencia del bus, el cual en la mayoría de los casos es mucho más lento que el tiempo de transferencia del drive.

COMO FUNCIONA UN DISCO DURO.

1. Una caja metálica hermética protege los componentes internos de las partículas de polvo; que podrían obstruir la estrecha separación entre las cabezas de lectura/escritura y los discos, además de provocar el fallo de la unidad a causa de la apertura de un surco en el revestimiento magnético de un disco. 2. En la parte inferior de la unidad, una placa de circuito impreso, conocida también como placa lógica, recibe comandos del controlador de la unidad, que a su vez es controlado por el sistema operativo. La placa lógica convierte estos comandos en fluctuaciones de tensión que obligan al actuador de las cabezas a mover estas a lo largo de las superficies de los discos. La placa también se asegura de que el eje giratorio que mueve los discos de vueltas a una velocidad constante y de que la placa le indique a las cabezas de la unidad en qué momento deben leer y escribir en el disco. En un disco IDE (Electrónica de Unidades Integradas), el controlador de disco forma parte de la placa lógica. 3. Un eje giratorio o rotor conectado a un motor eléctrico hacen que los discos revestidos magnéticamente giren a varios miles de vueltas por minuto. El número de discos y la composición del material magnético que lo s recubre determinan la capacidad de la unidad. Generalmente los discos actuales están recubiertos de una aleación de aproximadamente la trimillonésima parte del grosor de una pulgada. 4. Un actuador de las cabezas empuja y tira del grupo de brazos de las cabezas de lectura/escritura a lo largo de las superficies de los platos con suma precisión. Alinea las cabezas con las pistas que forman círculos concéntricos sobre la superficie de los discos. 5. Las cabezas de lectura/escritura unidas a los extremos de los brazos móviles se deslizan a la vez a lo largo de las superficies de los discos giratorios del HD. Las cabezas escriben en los discos los datos procedentes del controlador de disco alineando las partículas magnéticas sobre las superficies de los discos; las cabezas leen los datos mediante la detección de las polaridades de las partículas ya alineadas. 6. Cuando el usuario o su software le indican al sistema operativo que lea o escriba un archivo, el sistema operativo ordena al controlador del HD que mueva las cabezas de lectura y escritura a la tabla de asignación de archivos de la unidad, o FAT en DOS (VFAT en Windows 95). El sistema operativo lee la FAT para determinar en qué Clúster del disco comienza un archivo preexistente, o que zonas del disco están disponibles para albergar un nuevo archivo. 7. Un único archivo puede diseminarse entre cientos de Clúster independientes dispersos a lo largo de varios discos. El sistema operativo almacena el comienzo de un archivo en los primeros Clúster que encuentra enumerados como libres en la FAT. Esta mantiene un registro encadenado de los Clúster utilizados por un archivo y cada enlace de la cadena conduce al siguiente Clúster que contiene otra parte más del archivo. Una vez que los datos de la FAT han pasado de nuevo al sistema operativo a través del sistema electrónico de la unidad y del controlador del HD, el sistema operativo da instrucciones a la unidad para que omita la operación de las cabezas de lectura/escritura a lo largo de la superficie de los discos, leyendo o escribiendo los Clúster sobre los discos que giran después de las cabezas. Después de escribir un nuevo archivo en el disco, el sistema operativo vuelve a enviar las cabezas de lectura/escritura a la FAT, donde elabora una lista de todos los Clúster del archivo.

INTERFAZ ENHANCED INTEGRATED DRIVE ELECTRONICS (EIDE)

La norma IDE fue desarrollada por Western Digital y Compaq Computer a partir de una interfaz de disco del AT original que IBM creó en 1984. Desde entonces se convirtió en la interfaz más utilizada en el entorno PC. A pesar de esto IDE presenta unas limitaciones debido a su dependencia de la BIOS y al diseño del que parte. Hace poco las limitaciones en el tamaño de los HD y la velocidad de transferencia no daba problemas, pero como se han mejorado los procesadores y han salido programas más complejos, ya se notan.

Entonces se hizo un mejoramiento de las normas IDE y surgió Enhanced IDE, por cierto la nomenclatura de estas normas son similares a las de SCSI. Así, partiendo de la interfaz establecido de IDE llamado ATA (AT Attachment) surge ATA-2 y ATAPI (ATA Packed Interfaz), que permite conectar unidades de CD-ROM a controladores ATA.

ATA-2 se encuentra en proceso de normalización, permite alcanzar 16.6 Mbps (según el tipo de periférico que prestan las E/S); según su esquema de translación de direcciones se pueden encontrar dos métodos en ATA-2:

- Mediante el tradicional sistema de cilindros/Cabezas/Sectores (CHS). De esta forma se transforman los parámetros de CHS de la BIOS en los de la unidad. Como ventaja tiene su sencillez.

- Mediante LBA (Logical Block Address). Consiste en transformar los parámetros CHS en una dirección de 28 bits que puede ser usada por el sistema Operativo, los drives de los dispositivos, etc.

En ambos casos se necesita una BIOS extra para permitir superar la limitación de 528 Mb

 Ventajas De Enhanced IDE:

*Máximo cuatro dispositivos conectados

*Soporta CD-ROM y 

cinta

*Transparencia de hasta 16.6 Mbps

*Capacidad máxima de 8.4 Gbytes

Velocidades en ATA-2

*11.1 con PIO Modo3

*13.3 Mbps con DMA Modo1

*16.6 Mbps con PIO Modo4

DEFINICIONES DE TERMINOS

ATA (AT Attachment), dispositivo de AT. Es el dispositivo IDE que más se usa en la actualidad, por los que a veces se confunde con el propio IDE. Originalmente se creó para un bus ISA de 16 bits.

ATAPI (ATA PACKET INTAERFACE), Interfaz de paquete ATA. Es una extensión del protocolo ATA para conseguir una serie de comandos y registros que controlen el funcionamiento de un CD-ROM, es fácilmente adaptable para una cinta de Backup.

DMA (DIRECT MEMORY ACCESS), Acceso directo a memoria. Componente integrado en un periférico que libera al procesador en la tarea de transferir datos entre dispositivos y memoria. El acceso se realiza por bloque de datos. </ P>

PIO (PROGRAMABLE INPUT/OUTPUT), Entrada/Salida programable. Componente encargado de ejecutar las instrucciones dirigidas a los periféricos. A diferencia de la DMA requiere atención del procesador para su funcionamiento. Como contrapartida es mucho más sencillo y barato.