Teoría de discos duros

Principios de almacenamiento

Almacenamiento magnético

Los dispositivos que utilizan este principio de almacenamiento tienen una superficie compuesta por multitud de partículas magnéticas:

Una partícula orientada en una dirección almacena un 1 lógico, mientras que otra partícula orientada en otra dirección, almacena un 0 lógico. Estos dispositivos disponen de cabezales de lectura(es un pequeño devanado de hilo conductor que al circular una corriente a través de él, crea un campo magnético que polariza un punto de la superficie) y de escritura (la corriente que circula por el devanado procede del campo magnético propio de la partícula magnetizada)

Almacenamiento óptico

En estos dispositivos no hay campos magnéticos que modifiquen la información, lo que los hace más estables que el almacenamiento magnético. Estos dispositivos disponen de un sistema lectura y escritura compuesto de un láser, un conjunto de lentes y una célula fotoeléctrica.

Almacenamiento magneto-óptico

Es una combinación de los dos tipos anteriores. Estos dispositivos son muy estables, ya que no pueden ser modificados por un campo magnético a temperatura ambiente. Proceso de escritura (Para escribir un dato en una partícula magnética, se enfoca dicha partícula con un láser de alta potencia, elevando su temperatura a unos 200ºC) y lectura (Para la lectura se emplea un láser de baja potencia y se detecta la luz reflejada)

Disco duro

Es el principal dispositivo de almacenamiento secundario de un ordenador y utiliza el almacenamiento magnético. Están formados por varios discos llamados platos, recubiertos en ambas caras por una fina capa magnética.

Estructura física

Nº de Cabezales: Todos los discos duros disponen de una serie de cabezales que recorren los platos para la lectura o escritura en los mismos. Cada plato requiere dos cabezales, uno para cada cara del plato.

Nº de Cilindros: Conjunto de platos del disco duro que se encuentran en la misma vertical.

Nº de sectores por pista: Las pistas están divididas en porciones denominadas sectores. Aunque los sectores exteriores son más grandes que los interiores, todos almacenan la misma cantidad de información.

Conociendo la geometría de un disco duro, podemos calcular su capacidad.Ejemplo:

Un disco duro tiene 8 cabezas 1200 cilindros 70 sectores por pista

Capacidad = 8 x 1200 x 70 x 512 = 3.440.640.000 Bytes

Técnicas de grabación magnética

FM(Frecuencia modulada)Para escribir un 1 se requieren dos cambios de flujo, mientras que un 0 implica uno.

MFM (Modificación de Frecuencia Modulada): El 1 siempre tiene una transición en mitad del bit, el 0 utiliza una transición al final si viene otro cero. Podemos almacenar mas información que en el anterior

RLL(Código limitado en longitud de recorrido): A cada grupo de la secuencia de datos de entrada, le asignamos un grupo de patrones de magnetización. Estos tienen propiedades no tienen los datos originales:1-Las transiciones estarán separadas en un cierto número de celdas.2-Los nuevos grupos garantizan la presencia de una transición antes de un determinado espacio.

Estructura Lógica

Particiones

Son divisiones de tamaño fijo que ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro. Cada partición del disco duro puede tener un sistema operativo distinto. Pueden ser de dos tipos : Primarias: Aquí se debe instalar el sist.Operativo, o lógicas. En un disco duro solo pueden existir cuatro particiones primarias 

Sistema de archivos

Es una estructura que permite tanto el almacenamiento de información en una partición como su modificación y recuperación.

Los sistemas de archivos más usados en Windows son:

FAT: Se basa en una tabla de asignación de archivos. Almacena los clúster(unidad mínima de almacenamiento de un archivo en una partición, formada por uno o varios sectores) utilizados por cada archivo, los grupos libres y los defectuosos. Limitaciones:

Nombres de archivos cortos, Tamaño máximo de particiones de 2 GB, Clústeres demasiados grandes, Desaprovechamiento de espacio en disco, Elevada fragmentación.

NTFS: Permite utilizar todas las características de seguridad y protección de archivos de Windows NT. NTFS sólo es recomendable para particiones superiores a 400 MB.

 Características de un disco duro

-Capacidad de almacenamiento: Cantidad de información en bytes que puede almacenar un disco.

-Velocidad de rotación: Es la velocidad a la que giran los platos del disco duro, medida en revoluciones por minuto (rpm).

-Tiempo de acceso: Es el tiempo medio que tardan las cabezas de lectura/escritura para acceder a los datos del disco.

-Tasa de transferencia: Es la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en un segundo.

-Interfaz: Puede ser de tres tipos ATA, SATA y SCSI.

Tecnologias disco duro

ATA (Accesorio de Tecnología Avanzado): Se trata de la familia de estándares de los discos IDE o EIDE.

ATAPI (Interfaz ATA Programable):Permite a otros dispositivos distintos del disco duro utilizar conexiones ATA.

IDE (Electrónica de Disco Integrada):Se trata del estándar ATA-1.

EIDE (IDE Mejorado): Se trata del estándar ATA-2.EIDE es un término comercial.

Discos duros EIDE

Llamados habitualmente IDE, son los más empleados en uso doméstico. Existen cables de 40 y de 80 hilos. Usan un

conector mólex. Al instalar dos discos duros en el mismo  cable, habrá que configurar uno como maestro y  otro como esclavo. Incorporan dos controladores EIDE, el primario y el secundario.

SSD (Disco de Estado Sólido)

Ventajas:Poco ruido,menos peso,mayor velocidad y menos averias.

Incovenientes:Muy caro y poca capacidad de almacenamiento(32GB).

RAID (Matriz Redundante de Discos Independientes): Es un conjunto de discos duros básicos que trabajan juntos como si de un único disco duro se tratara. Hay siete tipos de RAID pero los que más se usan son:

-Raid 0 o volumen de distribución: Se divide los datos en bloques y se escribe un bloque en cada disco, lo que agiliza bastante el trabajo. Un error en uno de los discos hace que falle todo el sistema.Este RAID no tiene sentido hoy día.

-RAID 1 o volumen espejo: Los datos se guardan en dos discos duros físicos distintos, por lo que tenemos una copia de seguridad de todos los datos. En el caso de fallo en uno de los discos, podemos seguir trabajando con el otro y sustituir el dañado.

-RAID 5 o volumen de distribución con paridad: Graba la información en bloques de forma alternativa. Si uno de los discos falla, se puede recuperar los datos que contenga. Combina las ventajas de RAID 0 y RAID 1.

PIO (Entrada/Salida Programable):Método de las primeras versiones de ATA para transferir datos entre el disco y la RAM.

UDMA (Acceso a Memoria Ultra Directo):Método actual de transferencia de datos entre el disco duro y la RAM.