El disco Duro

Introducción

El siguiente laboratorio tiene como objetivo reconocer dos partes muy importantes del computador, como lo son los dispositivos o unidades de almacenamiento de datos son dispositivos que leen o escriben datos en medios o soportes de almacenamiento, y juntos conforman la memoria secundaria o almacenamiento secundario de la computadora.
Estos dispositivos realizan las operaciones de lectura y/o escritura de los medios o soportes donde se almacenan o guardan, lógica y físicamente, los archivos de un sistema informático.
Los dispositivos que no se utilizan exclusivamente para grabación (por ejemplo manos, bocas, instrumentos musicales) y los dispositivos que son intermedios en almacenar/que recupera el proceso (por ejemplo ojos, oídos, cámaras fotográficas, exploradores, micrófonos, locutores, monitores, proyectores) generalmente no se consideran dispositivos de almacenamiento. Los dispositivos usados exclusivamente para grabación (por ejemplo impresoras), exclusivamente para lectura (por ejemplo lectores de códigos de barras), o los dispositivos que procesan solamente una forma de información (por ejemplo fonógrafos) pueden o no considerarse dispositivos de almacenamiento. En computación éstos se conocen como dispositivos de entrada-salida. Un cerebro orgánico puede o no considerarse un dispositivo de almacenamiento de datos.
Toda la información es datos. Sin embargo, no todos los datos son información.

El disco duro es el dispositivo en donde se almacena la información de manera permanente, pero puede ser borrada cuando sea necesario.
Un disco duro se organiza en discos o platos similares al disco compacto (CD) pero de un material metálico, y en la superficie de cada una de sus dos caras existen pistas, como las líneas o surcos de un disco de vinilo, y las pistas se dividen en sectores como por ejemplo una porción de Pizza. El disco duro tiene una cabeza lectora en cada lado de cada plato, y esta cabeza es movida por un motor cuando busca los datos almacenados en algún lugar específico del disco.
Los Cilindros son el parámetro de organización: el cilindro está formado por las pistas de cada cara de cada plato que están situadas unas justo encima de las otras, de modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro.
En cuanto a organización lógica, cuando hacemos formato lógico lo que hacemos es agrupar los sectores en unidades de asignación (CLUSTERS) que es donde se almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de asignación sólo puede ser ocupado por un archivo (nunca dos diferentes), pero un archivo puede ocupar más de una unidad de asignación.
Cuando se buscan datos en el disco duro, la cabeza lee primero la tabla de asignación de archivos (FAT), que está situada al comienzo de la partición. La FAT le dice en qué pista, en qué sector y en que unidad de asignación están los datos, y la cabeza se dirige a ese punto a buscarlos.
Capacidad de Almacenamiento

Actualmente la mayoría de las aplicaciones contienen grandes cantidades de información y ocupan mucho espacio, por lo que es necesario considerar un disco con suficiente capacidad de almacenamiento y no quedar cortos de espacio al momento de instalar nuevos programas. Un disco de 4 GB alcanza al menos para instalar un sistema operativo, pero sin todas sus demás aplicaciones complementarias. Además teniendo en cuenta que necesitaremos algunas aplicaciones de oficina, navegadores de internet, herramientas de sistema como antivirus, componentes multimedia y el almecenamiento de datos realizados en los mismo programas y archivos de imagenes, sonido y video que son grandes. En definitiva es necesario tener un disco bueno al menos con suficiente espacio adicional, no solo para el almacenamiento permanente, sino también pára el temporal, ya que algunas aplicaciones desempaquetan archivos compilados que se utilizan de manera temporal mientras se realizan otras gestiones.
Actualmente los tamaños en cuanto a la capacidad de almacenamiento de un disco duro se encuentra entre los 40 y 120 GB.
Velocidad de rotación (RPM)
RPM = Revoluciones por minuto, es la velocidad a la que giran los discos o platos internos. A mayor velocidad mayor será la transferencia de datos, pero aumentará el ruido y aumentara la temperatura debido a la velocidad, es por eso que se recomienda que los discos esten separados entre si y al igual que de los demás dispositivos como unidades de CD o entre otros que comparten el mismo espacio dentro de la caja para una mejor ventilación y rendimiento.

Existen dos tipos de revoluciones estándar; de 5400 RPM que transmiten entre 10 y 16 MB y de 7200 RPM que son más rápidos y su transferencia es alta. también hay discos SCSI que estan entre los 7200 y 10.000 RPM.

Tiempo de Acceso
Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos que necesitamos. Realmente 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.
Es uno de los factores más importantes a la hora de escoger un disco duro. Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que está buscando los datos que le hemos pedido. Hoy en día en un disco moderno, lo normal son 10 milisegundos.

Tasa de Transferencia
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 Mbits/segundo, y hoy en día, en un disco de 5400RPM, un valor habitual es 100Mbits/s.

Tipos Interfaz
Es el método de conexión utilizado por el disco duro y se pueden clasificar en dos tipos: IDE o SCSI.
Todas las tarjetas madres o principales relativamente recientes, incluso desde los 486, incorporan una controladora de interfaz IDE, que soporta dos canales, con una capacidad para dos discos cada una, lo que hace un total de hasta cuatro unidades IDE (disco duro, CD-ROM, unidad de backup, etc.)
Debemos recordar, sin embargo, que si colocamos en un mismo canal dos dispositivos IDE (e.g. disco duro+CD-Rom), para transferir datos uno tiene que esperar a que el otro haya terminado de enviar o recibir datos, y debido a la comparativa lentitud del CD-ROM con respecto a un disco duro, esto ralentiza mucho los procesos, por lo que es muy aconsejable colocar el CD-ROM en un canal diferente al de el/los discos duros.
Recientemente se ha implementado la especificación ULTRA-ATA o ULTRA DMA/33, que puede llegar a picos de transferencia de hasta 33,3MB/s. Este es el tipo de disco duro que hay que comprar, aunque nuestra controladora IDE no soporte este modo (sólo las placas base Pentium con chipset 430TX y las nuevas placas con chipsets de VIA y ALI, y la placas Pentium II con chipset 440LX y 440BX lo soportan), pues estos discos duros son totalmente compatibles con los modos anteriores, aunque no les sacaremos todo el provecho hasta que actualicemos nuestro equipo.
En cuanto al interfaz SCSI, una controladora de este tipo suele tener que comprarse aparte (aunque algunas placas de altas prestaciones integran este interfaz) y a pesar de su precio presenta muchas ventajas.
Se pueden conectar a una controladora SCSI hasta 7 dispositivos (o 15 si es WIDE SCSI) de tipo SCSI (ninguno IDE), pero no solo discos duros, CD-ROMS y unidades de BACKUP, sino también grabadoras de CD-ROM (las hay también con interfaz IDE), escáneres, muchas de las unidades de BACKUP, etc.
Otra ventaja importante es que la controladora SCSI puede acceder a varios dispositivos al mismo tiempo, sin esperar a que cada uno acabe su transferencia, como en el caso del interfaz IDE, aumentando en general la velocidad de todos los procesos.
Las tasas de transferencia del interfaz SCSI vienen determinados por su tipo (SCSI-1, Fast SCSI o SCSI-2, ULTRA SCSI, ULTRA WIDE SCSI), oscilando entre 5MB/s hasta 80MB/s. Si el equipo va a funcionar como servidor, como servidor de base de datos o como estación gráfica, por cuestiones de velocidad, el interfaz SCSI es el más recomendable.
Estructura básica de un disco duro


En la figura se muestra la estructura básica de un disco duro que incluye:
• Uno o más platos de aluminio recubiertos en ambas caras de material magnético, los cuales van montados uno sobre otro en un eje común a una distancia suficiente para permitir el paso del ensamble que mueve las cabezas. Cada de unos de estos platos es semejante a un disquete.
• Un motor para hacer girar los platos a una velocidad comprendida entre 3.600 y 7,200 revoluciones por minuto; aunque también encontramos discos cuya velocidad de giro alcanza las 10.000 RPM, lo que da mayor velocidad de acceso para aplicaciones especiales como la grabación de video de alta calidad.
• Cabezas de lectura/escritura magnética, una por cada cara.
• Un motor o bobina para el desplazamiento de las cabezas hacia fuera y hacia dentro de cada uno de los platos.
• Una etapa electrónica que sirve como interfaz entre las cabezas de lectoescritura y la tarjeta controladora de puertos y discos.
• Una caja hermética para protección de los platos y las cabezas contra polvo y otras impurezas peligrosas para la información.
La base física de un disco duro es similar a la de un disquete, ya que la información digital se almacena en discos recubiertos de material ferro-magnético. Los datos se graban y se leen por medio de cabezas magnéticas ubicadas en ambas caras del disco siguiendo el mismo patrón de cilindros (anillos concéntricos grabados en la superficie del disco) y sectores (particiones radiales en las cuales se divide cada uno de los cilindros). La cantidad de Bytes que se pueden grabar por sector es de 512, por lo que puede calcularse la capacidad total de un disco en Bytes multiplicando el número de cilindros por el número de cabezas, por el número de sectores y finalmente por 512 Bytes


Las unidades CD-R (Compact Disk Recordable)
Las unidades de CD son dispositivos que permiten leer o escribir información. Un disco compacto (CD) almacena la información en medio digital, mediante código binario, o sea unos y ceros. Esta información se representa como agujeros diminutos en el material especial. Los discos compactos son físicamente redondos, similares al tamaño de un plato pequeño con un agujero en el medio, en donde la unidad puede sostenerlo. La información se graba en un material metálico muy fino y protegido por una capa plástica.
Las unidades de CD se han convertido en un estándar en el almacenamiento de información masiva y portátil, ya sea para la industria de la música como de software y juegos de computadores. Las computadoras de hoy en día cuentan por lo general con una unidad de CD-ROM que como su nombre lo dice es CD de Solo Lectura ROM = Read Only Memory y solo se limitan a leer el contenido. Sin embargo la tecnología ha evolucionado de tal forma en que los CD pueden ser reutilizados, pero con unidades y discos compactos especiales para esto.
Para leer el CD se emite un haz de láser directamente sobre dicha pista, cuando el láser toca una parte plana, es decir sin muesca, la luz es directamente reflejada sobre un sensor óptico, lo cual representa un uno (1). Si el haz toca una parte con muesca, es desviado fuera del sensor óptico y se lo interpreta como un cero (0). Todo esto sucede mientras el CD gira y tanto el láser como el sensor se mueven desde el centro hacia fuera del CD.
Unidades Lectoras (CD-ROM)
Estas unidades como su nombre lo dice, permiten leer la información de los CD, pero no pueden modificar su contenido. Estas comúnmente se colocan dentro del computador (Internas) en la parte superior de las torres.
Unidades Grabadoras (CD-R / RW)
Estas unidades permiten grabar solo en CD con capacidad para grabado. Estas unidades cambiaron la forma en que se almacenaban los datos en los hogares y el trabajo, ya que con este sistema se pueden grabar desde 650 MB de Datos o 74 MIN de Audio que fueron los primeros discos compactos hasta 700 MB de Datos y 80 MIN de audio los actuales.
Las unidades de CD-R solo pueden grabar una sola vez y no pueden volver a grabar en él, a diferencia de las unidades de Re-Escritura (CD RW) que permiten grabar y volver a grabar en el mismo disco, hasta permiten borrar el disco completamente y volver a grabar nueva información cuantas veces sea necesario.
Unidades de DVD
El DVD funciona bajo los mismos principios y está compuesto por los mismos materiales de un CD. La diferencia es que la espiral dentro del disco es mucho más densa (fina), lo que hace que las muescas sean más chicas y las pistas más largas. También tienen la capacidad de almacenar información en las dos caras del disco, lo que le permite contar con capacidades de almacenamiento de hasta 17 GB a diferencia de los CD convencionales que pueden almacenar 650, 700 MB. Existen unidades de CD DVD multizonas que pueden reproducir películas que son de estreno en otros países, este sistema fue inventado precisamente ya que las películas no se estrenan al mismo tiempo en todos los países y es necesario controlar la distribución de las mismas para evitar la piratería.
El DVD permite almacenar desde 4.5 o 4.7 GB de datos (disco de una cara sencilla) hasta 17 GB (disco de dos caras con doble estratificación), es decir, de 7 a 26 veces la capacidad de un CD ROM, con la ventaja de que la unidad reproductora es compatible con los CD y los CD-ROM comunes.
Esta gran capacidad, junto con las nuevas tecnologías de compresión de datos, audio y video , permite por ejemplo, almacenar en un mismo disco hasta 10 millones de páginas de texto, dos películas completas con traducciones a varios idiomas y cientos de piezas musicales, permite grabar una película entera, con calidad de imagen digital, en un disco de dimensiones idénticas a los populares CDs de audio, de hecho, su principio de operación es prácticamente idéntico al de un disco compacto tradicional, sólo que ahora se emplea un láser de menor longitud de onda, lo que significa que la información puede ser grabada en pits más pequeños y en una menor separación entre pistas. Además, se utiliza un método de compresión de datos y grabación en capas o estratos, lo que incrementa la capacidad de almacenamiento.
La extraordinaria densidad de información, es ideal para las modernas aplicaciones multimedia que necesiten imágenes de alta resolución o grandes cantidades de video y audio digitalizado, sólo como referencia, algunos juegos de computadora necesitan de varios CD-ROMs, los cuales podrían ser sustituidos fácilmente por un DVD.

Velocidad de lectura
Cuanta mayor sea la velocidad, mejor será la respuesta del sistema a la hora de leer o grabar la información desde el CD. Los valores que se han ido tomando, son 1x, 2x, 3x, ... 36x y 40x. Cada X equivale a 150 Kb/seg. Actualmente existen de 48X 52X, 56X, etc. Sin embargo hay que tomar en cuenta que no todas las unidades de CD-RW graban a velocidades tan altas, si se desea hacer, hay que adquirir un disco compacto que soporte el copiado a dicha velocidad.