El funcionamiento interno de un disco duro (HDD)

Características

• Memoria no volátil: mantiene la información cuando no se alimenta (5v y 12v)
• Dispositivo magnético, electrónico y mecánico (con partes móviles)
• Soporte magnético: se utiliza las propiedades magnéticas de ciertos materiales para almacenar información digital

Características

• La unidad mínima de lectura y escritura en un HDD es el sector (512, 4096 Bytes)
• Cada sector tiene un identificador único: LBA (0 a 2ⁿ-1) o CHS (cilindro, cabeza, sector, obsoleto).
• La electrónica del HDD asigna a cada sector LBA (cálculo) o CHS (directo) una determinada cara y una determinada pista.

Rendimiento

• El fabricante determina un tiempo medio de búsqueda.
• Además especifica un Track-to-Track (entre pistas adyacentes) y también un Full Stroke (desde la pista interior a la exterior)
• La latencia rotacional media es la mitad del tiempo de una rotación completa del disco
• Tiempo medio de acceso: es la suma del tiempo medio de búsqueda y la latencia rotacional media
• A mayor velocidad de rotación, menor latencia media y menor tiempo de transferencia

Tasa de transferencia

Velocidad en Byte/s a la que el HDD puede transferir la información a la computadora una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser sostenida o de ráfaga.

• Velocidad sostenida (Sustained Transfer Rate): medida durante una transferencia continua desde sectores consecutivos (no se produce desde la memoria caché de la unidad)
• Velocidad de ráfaga o de pico (External or Burst Transfer Rate): depende de la interfaz, ATA/133 133 MB/s, SATA I 150MB/s, SATA II 300MB/s, SATA III 600MB/s

Mejoras de Rendimiento

• Zone Bit Recording: Número de sectores por pista no constante
• Las pistas exteriores tienen más sectores
• La velocidad de transferencia es mayor para las pistas exteriores
• Superficie por bit más pequeña

Caché de disco:

Todos los discos duros modernos contienen una caché integrada, también llamada a menudo búfer. La función de la caché es actuar como un búfer entre un dispositivo relativamente rápido y uno relativamente lento. En el caso de los discos duros, la caché se utiliza para almacenar los resultados de las lecturas recientes del disco y también para "precargar" la información que es probable que se solicite en un futuro próximo, por ejemplo, el sector o sectores inmediatamente posteriores al que se acaba de solicitar.

Caché de disco:

El uso de la caché mejora el rendimiento de cualquier disco duro, al reducir el número de accesos físicos al disco en lecturas repetidas y al permitir que los datos fluyan desde el disco sin interrupciones cuando el bus está ocupado. La mayoría de los discos duros modernos tienen entre 8 MB y 64 MB de memoria caché interna.

¿Quién accede al disco duro?

• La BIOS (Basic Input Output System): firmware de la placa base que comprueba e inicializa el hardware del equipo, y después arranca el sistema operativo. Trabaja con sectores.
• Sistema operativo: Trabaja con clusters. Un cluster es un conjunto consecutivo de sectores.

Sectores

• Un sector es la menor cantidad de información que la cabeza puede leer/escribir. Un sector está libre u ocupado, nunca a medias).

Clusters

• El S.O. no trabaja con sectores. Esto significaría, sobre todo en ficheros grandes, tener la información demasiado fragmentada (contenedores unitarios demasiado pequeños). Por esta razón, se utilizan múltiplos de esta cantidad en forma de agrupaciones de sectores contiguos denominadas unidad de asignación o Cluster
• Los sectores por cluster utilizados por Microsoft en sus distintos sistemas de ficheros son: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128