Make your own free website on Tripod.com

¿Qué es un disco rígido?

 

Un disco rígido ó disco duro, es la parte de la PC utilizada para el almacenamiento permanente de datos. Los componentes básicos de un disco rígido son los siguientes: una serie de discos rígidos llamados platos, un eje, en el cual se montan y rotan los platos; una serie de cabezales de lectura/escritura, por lo menos una para cada lado de cada plato; y algunos elementos electrónicos integrados que permiten que la PC mueva los cabezales de lectura/escritura para poder escribir datos en los platos y leer datos de los mismos.

Disco rígido

En general, los platos son de metal, y ambos lados se encuentran cubiertos con una capa delgada de óxido de hierro, que posee potentes propiedades magnéticas.

Esquema de un disco rígido

 

¿Cómo funciona un disco rígido?

Cuando el software indica al sistema operativo a que deba leer o escribir a un archivo, el sistema operativo solicita que el controlador del disco rígido traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para determinar en qué punto comienza un archivo en el disco, o qué partes del disco están disponibles para guardar un nuevo archivo. Los cabezales escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticas sobre las superficies de éstos. Los cabezales leen datos al detectar las polaridades de las partículas que ya se han alineado.

Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes sobre varios platos, comenzando con el primer racimo disponible que se encuentra. Después de que el sistema operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todos los racimos del archivo en la FAT.

Interior de un disco rígido

 

Una PC funciona al ritmo marcado por su componente más lento, y por eso un disco rígido lento puede hacer que la PC sea vencida en prestaciones por otro equipo menos equipado en cuanto a procesador y cantidad de memoria, pues de la velocidad del disco depende el tiempo necesario para cargar los programas, para recuperar y almacenar los datos.

 

Platos de un disco rígido

Brazos cabezales de un disco rígido

 

 

 

 

 

 

 

 

¿Cómo se almacenan y recuperan los datos?

Los platos de un disco rígido se fijan al eje central, que los hace rotar a la misma velocidad. Por encima y por debajo de cada plato se encuentra por lo menos un brazo con un cabezal de lectura/escritura. Cada brazo se extiende por encima del plato y puede moverse hacia adelante y hacia atrás entre el centro y borde externo de manera que el cabezal de lectura/escritura puede situarse en cualquier lugar sobre el plato..

Las PC's almacenan datos en discos duros en forma de series de bits. Un bit se almacena como una carga magnética (positiva o negativa) en el revestimiento de óxido del plato de un disco. Cuando la PC guarda datos, los envía al disco duro en forma de una serie de bits. A medida que el disco duro recibe los bits, utiliza los cabezales de lectura/escritura para registrar o “escribir” magnéticamente los bits en uno de los platos.

Cuando la PC solicita los datos almacenados en el disco, los platos giran y los cabezales de lectura/escritura se mueven hacia adelante y hacia atrás sobre ellos. Esto permite el acceso aleatorio a los datos (en lugar de requerir un acceso secuencial, como ocurre con una cinta magnética). Los cabezales de lectura/escritura leen los datos determinando el campo magnético de cada bit, positivo o negativo. Como los discos duros pueden efectuar el acceso aleatorio, normalmente pueden acceder a cualquier dato en millonésimas de segundo.

 

Características del disco rígido

La capacidad de almacenamiento hace referencia a la cantidad de información que puede grabarse o almacenar en un disco duro. Antes se medía en Megabytes (MB), actualmente se mide en Gigabytes (GB).  

Es la velocidad a la que gira el disco, más precisamente, la velocidad a la que giran los platos del disco, que es donde se almacenan magnéticamente los datos. La regla es: a mayor velocidad de rotación, más alta será la transferencia de datos, pero también mayor será el ruido y mayor será el calor generado por el disco rígido. Se mide en número revoluciones por minuto (RPM). No debe comprarse un disco duro IDE de menos de 5400RPM o de 7200RPM, ni un disco SCSI de menos de 7200RPM y los hay de 10.000RPM. Una velocidad de 5400RPM permitirá una transferencia entre 10MB y 16MB por segundo con los datos que están en la parte exterior del cilindro o plato, algo menos en el interior.

Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. R ealmente es la suma de varias velocidades:

·         El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos.

·         El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una a otra.

·         El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto dentro de la pista.

 

El BUFFER o CACHE es una memoria que va incluida en la controladora interna del disco rígido, de modo que todos los datos que se leen y escriben a disco duro se almacenan primeramente en el buffer. La regla de mano aquí es 128kb-Menos de 1 GB, 256 KB - 1GB, 512 KB - 2 GB o mayores.

Generalmente los discos traen 128 KB o 256 KB de cache. Si un disco duro está bien organizado (si no, utilizar una utilidad desfragmentadora: DEFRAG, NORTON SPEEDISK, etc.), la serie de datos que se va a necesitar a continuación de una lectura estará situada en una posición físicamente contigua a la última lectura, por eso los discos duros almacenas en la caché los datos contiguos, para proporcionar un acceso más rápido sin tener que buscarlos. De ahí la conveniencia de desfragmentar el disco duro con cierta frecuencia.

El buffer es muy útil cuando se está grabando de un disco rígido a un CD-ROM, pero en general, cuanto más grande mejor, ya que contribuye de modo importante a la velocidad de búsqueda de datos.

Este número indica la cantidad de datos un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco o plato en un periodo de un segundo. Normalmente se mide en MB/seg

Interfaz (Interfase)  IDE - SCSI

Es el método utilizado por el disco rígido para conectarse al equipo, y puede ser de dos tipos: IDE o SCSI. Todas las placas bases relativamente recientes, incluso desde las placas 486, integran una controladora de disco para interfaz IDE (normalmente con bus PCI) que soporta dos canales IDE, con capacidad para dos discos cada una, lo que hace un total de hasta cuatro unidades IDE (disco rígido, CD-ROM, unidad de backup, etc.)

IDE

El interfaz IDE (ATA) es el más usado en las PC´s “normales”, debido a que tiene un balance bastante adecuado entre precio y prestaciones. El estándar IDE fue ampliado por la norma ATA-2 en lo que se ha dado en denominar EIDE (Enhanced IDE o IDE mejorado). Los sistemas EIDE disponen de 2 canales IDE, primario y secundario, con lo que pueden aceptar hasta 4 dispositivos, que no tienen porqué ser discos duros mientras cumplan las normas de conectores ATAPI, como por ejemplo los CD-ROM. En cada uno de los canales IDE debe haber un dispositivo Maestro (master) y otro Esclavo (slave). El maestro es el primero de los dos y se suele situar al final del cable, asignándosele generalmente la letra "C". El esclavo es el segundo, normalmente conectado en el centro del cable entre el maestro y la controladora, la cual se le asignaría la letra "D".

Los dispositivos IDE o EIDE disponen de unos “puentes” llamados jumpers, situados generalmente en la parte posterior o inferior de los mismos, que permiten seleccionar su carácter de maestro, esclavo o incluso otras posibilidades como "maestro sin esclavo". Las posiciones de los jumpers vienen indicadas en una calcomanía en la superficie del disco, o bien en el manual o serigrafiadas en la placa de circuito del disco rígido, con las letras M para designar "maestro" y S para "esclavo".

Otros avances en velocidad vienen de los tipos de acceso:

Tipo de Acceso

Transferencia máxima teórica

PIO-0

3,3 MB/seg

PIO-1

5,2 MB/seg

PIO-2

8,3 MB/seg

PIO-3

11,1 MB/seg

PIO-4

16,6 MB/seg

DMA-1

13,3 MB/seg

DMA-2

16,6 MB/seg

UltraDMA

33,3 MB/seg

UltraDMA66

66,6 MB/seg

SCSI

La tecnología SCSI (Small Computer Systems Interface) ofrece, una tasa de transferencia de datos muy alta entre la PC y el dispositivo SCSI, pero aunque esto sea una virtud muy significativa, no es lo más importante; la principal virtud de SCSI es que dicha velocidad se mantiene casi constante en todo momento sin que el microprocesador realice mucho trabajo. Esto es de elevada importancia en procesos largos y complejos en los que no podemos tener la PC bloqueada mientras archiva los datos, como por ejemplo en la edición de vídeo, la realización de copias de CD o en general en cualquier operación de almacenamiento de datos a gran velocidad, tareas profesionales propias de computadoras de cierta potencia y calidad como los servidores de red.

Las distintas variantes de la norma son:

Tipo de norma SCSI

Transferencia máxima con 8 bits

Transferencia máxima con 16 bits

SCSI-1

5 MB/seg

------------

SCSI-2

10 MB/seg

20 MB/seg

Ultra SCSI

20 MB/seg

40 MB/seg

Ultra-2 SCSI

40 MB/seg

80 MB/seg

Los SCSI de 8 bits admiten hasta 7 dispositivos y suelen usar cables de 50 conductores, mientras que los SCSI de 16 bits, pueden tener hasta 15 dispositivos y usan cables de 68 conductores. Las controladoras SCSI suelen ser compatibles con las normas antiguas, ofreciendo conectores de 50 pines junto a los más modernos de 68, así como conectores externos muy compactos, de 36 pines.

Los dispositivos SCSI deben ir descritos con un número único en la cadena, que se elige mediante una serie de jumpers en el dispositivo. Actualmente algunos dispositivos realizan esta tarea automáticamente si la controladora soporta esta característica

 

¿En qué consiste el formateo de discos?

Debido a que aun el más pequeño disco rígido puede almacenar millones de bits, debe haber una forma de organizar el disco de manera que se pueda encontrar fácilmente cualquier secuencia de bits en particular. La forma más básica de organización de discos se denomina formateo. El formateo prepara el disco de manera que los archivos puedan escribirse a los platos y recuperarse rápidamente cuando sea necesario. Los discos rígidos deben formatearse de dos maneras: físicamente y lógicamente.

Formateo físico

Un disco debe formatearse físicamente antes de formatearse lógicamente. El formateo físico de un disco (también denominado formateo de bajo nivel) en general es realizado por el fabricante. El formateo físico divide un plato del disco duro en sus elementos físicos básicos: pistas, sectores y cilindros. Estos elementos definen la forma en la que los datos se registran y se leen del disco.

Las pistas son vías circulares concéntricas grabadas en cada cara de cada plato, como las de un disco fonográfico o un disco compacto. Las pistas se identifican por número, a partir de la pista cero en el borde externo. El conjunto de pistas que se encuentra a la misma distancia del centro en todos los lados de todos los platos se denomina “cilindro”. El hardware y software de la PC a menudo trabajan utilizando cilindros. Las pistas se dividen en áreas denominadas “sectores”, que se utilizan para almacenar una cantidad fija de datos. Los sectores se formatean normalmente para contener 512 bytes de datos. Después de que un disco se formatea físicamente, las propiedades magnéticas del revestimiento en ciertas áreas del disco pueden deteriorarse gradualmente. Como

consecuencia, los cabezales de lectura/escritura del disco encuentran mayor dificultad para escribir una serie de bits en el disco que después pueda leerse. Cuando esto ocurre, los sectores que no contienen bien los datos se denominan “sectores defectuosos”. Afortunadamente, la calidad de los discos modernos es tan elevada que los sectores defectuosos de este tipo son raros. Además, las PC´s modernas en general pueden determinar cuándo un sector es defectuoso, marcar el sector (de manera que nunca sea usado) y usar un sector alternativo.

Formateo lógico

Después de que un disco rígido ha sido formateado físicamente, debe formatearse lógicamente. El formateo lógico ubica un sistema de archivos en el disco. Un sistema de archivos permite que un sistema operativo, como por ejemplo el DOS, OS/2, Windows 95 o Windows NT, utilice el espacio disponible para almacenar y recuperar archivos. El formateo lógico puede efectuarse con las utilidades de formateo que se suministran con los sistemas operativos. Antes de formatear lógicamente un disco, se lo puede dividir en particiones. En cada partición puede aplicarse un sistema de archivos diferente (formato lógico. Después de que se ha formateado lógicamente una partición de disco, se la denomina  volumen. Como parte de la operación de formateo, la utilidad de formateo le pedirá que le dé un nombre a la partición, denominado “etiqueta del volumen”. Este nombre le permite identificar el volumen (partición) en adelante

 

Sistemas de archivos

Todos los sistemas de archivos consisten en las estructuras necesarias para almacenar y manejar datos. Estas estructuras normalmente incluyen un registro de arranque del sistema operativo, archivos y directorios. Un sistema de archivo desempeña tres funciones principales:

     1) Control del espacio disponible y asignado.

     2) Mantenimiento de directorios y nombres de archivos.

     3) Control del lugar donde las distintas porciones de cada archivo se encuentran físicamente   almacenadas en el disco.

Hoy en día existen varios sistemas de archivos en uso. Distintos sistemas de archivos pueden ser usados (reconocidos) por diferentes sistemas operativos. Algunos sistemas operativos sólo pueden reconocer un sistema de archivos, otros pueden reconocer varios sistemas de archivos diferentes. Algunos de los sistemas de archivos más comunes son los que se detallan a continuación :

• Tabla de Asignación de Archivos (FAT)

• Tabla de Asignación de Archivos 32 (FAT32)

• Sistema de Archivos de Nueva Tecnología (NTFS)

• Sistema de Archivos de Alto Rendimiento (HPFS)

• Sistema de Archivos NetWare

• Linux Ext2

• UNIX

 

FAT

El sistema de archivos FAT es el sistema utilizado por el DOS, Windows 3.x, y, normalmente, por Windows 95. El sistema de archivos FAT también puede ser usado por Windows NT y OS/2. El sistema de archivos FAT se caracteriza por el uso de una tabla de asignación de archivos (FAT) y clusters. En el sistema de archivos FAT, los clusters son las unidades más pequeñas de almacenamiento de datos; cada uno contiene una cantidad determinada de sectores de disco. FAT se usa para registrar qué clusters se encuentran en uso, cuáles están sin usar, y dónde se ubican los archivos. La tabla de asignación de archivos es el núcleo de este sistema de archivos, y se encuentra duplicada para proteger los datos. El sistema de archivos FAT también utiliza un directorio raíz que posee un número máximo permitido de entradas de directorio y que debe localizarse en una ubicación específica en el volumen. En los sistemas operativos que usan el sistema de archivos FAT, el directorio raíz se encuentra representado por el carácter de la barra hacia adelante (\), y es el primer directorio que aparece cuando arranca el sistema operativo.

Al crear un archivo o un subdirectorio, la información sobre este archivo o subdirectorio se almacena en el directorio raíz como una entrada de directorio. Por ejemplo, una entrada de directorio FAT contiene información como, por ejemplo, el nombre del archivo, el tamaño del archivo, la fecha y la hora de la última vez en que se modificó el archivo, el número de cluster inicial (el cluster que contiene la primera parte del archivo) y los atributos del archivo (oculto, del sistema, etc.).

El sistema de archivos FAT puede soportar un máximo de 65.525 clusters. De esta manera, el tamaño de los clusters utilizados depende de la cantidad de espacio de volumen disponible: el tamaño máximo de un volumen FAT es 2 Gigabytes (GB). Más allá de cuál sea el tamaño del volumen, el tamaño del cluster debe ser lo suficientemente grande como para incluir todo el espacio disponible dentro de 65.525 clusters. Cuanto mayor sea el espacio disponible, mayor debe ser el tamaño del cluster.

 

FAT32

FAT32 es el sistema de archivos utilizado por las versiones actualizadas de Windows 95 (versión 4.00.950B o superior). El DOS, Windows 3.1, Windows NT, y la versión original de Windows 95 no reconocen los volúmenes FAT32, y por lo tanto se ven imposibilitados de arrancar desde un volumen FAT32 o de usar archivos de este volumen.  FAT32 es una versión avanzada del sistema de archivos FAT y se basa en entradas de tabla de asignación de archivos de 32 bits, en lugar de las entradas de 16 bits que usa el sistema de archivos FAT. Como resultado, FAT32 soporta volúmenes mucho mayores (hasta 2 Terabytes). El sistema de archivos FAT32 utiliza clusters más pequeños que el sistema de archivos FAT (por ejemplo, clusters de 4KB para volúmenes de hasta 8 GB), tiene registros de arranque duplicados, y presenta un directorio raíz que puede ser de cualquier tamaño y estar ubicado en cualquier parte del volumen.

 

NTFS

El Sistema de Archivos de Nueva Tecnología (NTFS) es accesible solamente a través del sistema operativo Windows NT. NTFS no se recomienda para su uso en discos de menos de 400MB debido a que usa una gran cantidad de espacio para las estructuras del sistema. La estructura central del sistema del sistema de archivos NTFS es la tabla maestra de archivos (MFT). NTFS mantiene varias copias de la porción crítica de la tabla maestra de archivos para protegerla contra la pérdida de datos. NTFS usa clusters para almacenar archivos de datos, pero el tamaño de cluster no depende

del tamaño del volumen. Puede especificarse un tamaño mínimo de cluster de 512 bytes, más allá de cuál sea el tamaño del volumen. El uso de clusters pequeños reduce la cantidad de espacio de disco desperdiciado y la fragmentación de archivos, una condición en la que los archivos se dividen en varios clusters no contiguos y que tiene como resultado un acceso más lento a los archivos. De esta manera, NTFS ofrece un buen desempeño en las unidades más grandes.

 

HPFS

El Sistema de Archivos de Alto Rendimiento (HPFS) es el sistema preferido para OS/2 y también se encuentra soportado por versiones más antiguas de Windows NT. Al contrario de lo que ocurre con FAT, HPFS clasifica el directorio en base a nombres de archivos, y usa una estructura más eficiente para organizar el directorio. Como resultado, el acceso a los archivos es a menudo más veloz que con los volúmenes FAT. Además, HPFS utiliza en forma mucho más eficiente el espacio de disco que el sistema de archivos FAT. HPFS asigna datos de archivos por sectores, en lugar de clusters. Para controlar los sectores que han sido usados y los que no, HPFS organiza un volumen en bandas de 8MB, con bitmaps de asignación de 2KB entre las bandas. Esta división por bandas mejora el

rendimiento ya que los cabezales de lectura/escritura no necesitan volver a la pista cero cada vez que el sistema operativo necesita acceder a información acerca del espacio de volumen.

Conceptos sobre particiones

 

Una partición es una división física del disco rígido. Una vez que el disco ha sido formateado físicamente, se puede dividir en particiones separadas (después de lo cual se efectúa el formateo lógico).

Tipos de partición

Existen dos tipos principales de particiones: primaria y extendida. Además, las particiones extendidas se pueden subdividir en particiones lógicas. Se pueden crear hasta cuatro particiones principales en un disco duro, una de las cuales puede ser una partición extendida. De esta manera, se pueden tener como máximo cuatro particiones primarias o tres particiones primarias y una partición extendida.

 

Particiones primarias

Una partición primaria puede contener cualquier sistema operativo, así como archivos de datos, como por ejemplo, archivos de aplicaciones y del usuario. Una partición primaria se formatea lógicamente para usar un sistema de archivos compatible con el sistema operativo instalado en ella.

Si se crean múltiples particiones primarias, sólo una de éstas puede estar activa a la vez.

Cuando una partición primaria está activa, los datos en las demás particiones primarias no son accesibles. De esta manera, se puede acceder a los datos en una partición primaria (para todos los fines prácticos) sólo mediante el sistema operativo instalado en dicha partición. Si es necesario instalar más de un sistema operativo en el disco, probablemente necesite crear múltiples particiones primarias debido a que la mayoría de los sistemas operativos sólo pueden arrancar desde una partición primaria.

 

Particiones extendidas

La partición extendida se inventó como una manera de superar el límite arbitrario de cuatro particiones. Es esencialmente una división física adicional del espacio de disco, que puede contener una cantidad ilimitada de particiones lógicas (subdivisiones físicas del espacio de disco). Una partición extendida no contiene datos directamente. Se deben crear particiones lógicas dentro de la partición extendida: estas particiones son las que contienen los datos. Las particiones lógicas deben formatearse lógicamente; cada una puede tener un sistema de archivos diferentes. Después del formateo lógico, cada partición lógica es un volumen de disco separado.

 

Particiones lógicas

Las particiones lógicas pueden existir sólo dentro de una partición extendida y deben contener sólo archivos de datos y sistemas operativos que pueden arrancar desde una partición lógica (por ejemplo, OS/2, OS/2 Warp, Linux y Windows NT). Los sistemas operativos que pueden arrancar desde una partición lógica, como OS/2, en general deben instalarse en una partición lógica; esto permite reservar las particiones primarias para otros usos.

 

Conceptos sobre las letras de las unidades

Al arrancar la PC, el sistema operativo que se inicializa asigna letras de unidad (C:, D:, etc.) a las particiones primarias y lógicas en cada disco rígido. Las letras de unidad asignadas por los sistemas operativos son utilizadas por el usuario, el sistema, y las aplicaciones como referencia para los archivos de la partición. El sistema operativo puede cambiar las asignaciones de letras de las unidades al agregar o eliminar un segundo disco duro o al agregar, eliminar o copiar una partición en cualquier disco. Las asignaciones de letras de unidad también pueden cambiar de acuerdo con el

sistema operativo que arranca o si se reformatea una partición con un sistema de archivos diferente. Si cambian las asignaciones de letras de unidades, partes de la configuración del sistema pueden pasar a ser no válidas. Por ejemplo, los comandos de inicio de las aplicaciones que se basan en una letra de unidad pueden perder su validez. Para evitar los cambios de configuración y para poder resolver los problemas de configuración, se deben entender varias cosas: cómo el sistema operativo asigna las letras de unidad, los tipos de problemas causados por los cambios en las letras de las unidades, qué puede hacerse al particionar para evitar cambios en las letras de las unidades y cómo resolver los problemas de configuración causados por los cambios inevitables.

 

Asignación de las letras de unidades por el sistema operativo

Es importante entender el orden en que un sistema operativo asigna las letras de las unidades. Las letras de las unidades se asignan en primer lugar a las particiones primarias, en el orden en el que aparecen en los discos rígidos. La letra de unidad C: se asigna a la partición primaria activa en el primer disco, luego se asigna D: a la primera partición primaria reconocida en el próximo disco rígido, y así en adelante, hasta que se haya asignado una letra a la primera partición reconocida en todos los discos. A continuación, se les asignan letras de unidad a todas las particiones lógicas con un sistema de archivos que el sistema operativo reconozca, empezando por las que se encuentran en el primer disco y continuando en orden con las demás. Finalmente, a las unidades de CD-ROM y otros tipos de unidades para medios desmontables se les asigna una letra de unidad.