DISCO DURO
John William Marin
DEFINICIÓN
ES UN DISPOSITIVO DE ALMACENAMIENTO DE DATOS
NO VOLÁTIL QUE EMPLEA UN SISTEMA DE GRABACIÓN
MAGNÉTICA PARA ALMACENAR DATOS DIGITALES. SE
COMPONE DE UNO O MÁS PLATOS O DISCOS
RÍGIDOS, UNIDOS POR UN MISMO EJE QUE GIRA A
GRAN VELOCIDAD DENTRO DE UNA CAJA METÁLICA
SELLADA. SOBRE CADA PLATO SE SITÚA UN CABEZAL DE
LECTURA/ESCRITURA QUE FLOTA SOBRE UNA DELGADA
LÁMINA DE AIRE GENERADA POR LA ROTACIÓN DE LOS
DISCOS.
HISTORIA
EL PRIMER DISCO DURO FUE INVENTADO POR IBM EN 1956. A
LO LARGO DE LOS AÑOS, LOS DISCOS DUROS HAN
DISMINUIDO SU PRECIO AL MISMO TIEMPO QUE HAN
MULTIPLICADO SU CAPACIDAD, SIENDO LA PRINCIPAL OPCIÓN
DE ALMACENAMIENTO SECUNDARIO PARA PC DESDE SU
APARICIÓN EN LOS AÑOS 60. LOS DISCOS DUROS HAN
MANTENIDO SU POSICIÓN DOMINANTE GRACIAS A LOS
CONSTANTES INCREMENTOS EN LA DENSIDAD DE GRABACIÓN,
QUE SE HA MANTENIDO A LA PAR DE LAS NECESIDADES DE
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
EL PRIMER DISCO DURO, APARECIDO EN 1956, FUE EL IBM 350
MODELO 1, PRESENTADO CON LA COMPUTADORA RAMAC I:
PESABA UNA TONELADA Y SU CAPACIDAD ERA DE 5 MB. MÁS
GRANDE QUE UNA NEVERA ACTUAL, ESTE DISCO DURO
TRABAJABA TODAVÍA CON VÁLVULAS DE VACÍO Y REQUERÍA
UNA CONSOLA SEPARADA PARA SU MANEJO
Antiguo disco duro de IBM (modelo 62PC, «Piccolo»),
de 64,5 MB, fabricado en 1979
EXISTE OTRO TIPO DE ALMACENAMIENTO QUE RECIBE EL
NOMBRE DE UNIDADES DE ESTADO SÓLIDO; AUNQUE
TIENEN EL MISMO USO Y EMPLEAN LAS MISMAS
INTERFACES, NO ESTÁN FORMADAS POR DISCOS
MECÁNICOS, SINO POR MEMORIAS DE CIRCUITOS
INTEGRADOS PARA ALMACENAR LA INFORMACIÓN. EL USO
DE ESTA CLASE DE DISPOSITIVOS ANTERIORMENTE SE
LIMITABA A LAS SUPERCOMPUTADORAS, POR SU ELEVADO
PRECIO, AUNQUE HOY EN DÍA YA SON MUCHÍSIMO MÁS
ASEQUIBLES PARA EL MERCADO DOMÉSTICO
1.1 COMPONENTES
LOS BRAZOS Y CABEZAS DE LECTURA/ESCRITURA
PODEMOS OBSERVAR ADEMÁS QUE HAY UN BRAZO METÁLICO, CUYO EXTREMO REPOSA SOBRE LA
SUPERFICIE DE LOS PLATOS. SE TRATA DEL BRAZO QUE SOPORTA LAS CABEZAS DE
LECTURA/ESCRITURA. EN LA FIGURA PODEMOS OBSERVAR LOS BRAZOS DE UNA UNIDAD DE DOS
PLATOS. EN ESTE CASO, EN EL EXTREMO DEL BRAZO SE ENCUENTRAN CUATRO CABEZAS.
POR CADA CARA DE CADA PLATO DE UNA UNIDAD, HAY POR LO MENOS UNA CABEZA DE
LECTURA/ESCRITURA. ES DECIR QUE LOS PLATOS SON UTILIZADOS DE AMBAS CARAS.
LAS UNIDADES DE DISCO SON MUY FRÁGILES, Y DEBEN SER SIEMPRE MANEJADAS CON MUCHO
CUIDADO. CUANDO SE PONE LA UNIDAD A TRABAJAR, LOS PLATOS COMIENZAN A GIRAR
VELOZMENTE, ARRASTRANDO EL AIRE ATRAPADO DENTRO DE LA BURBUJA. ENTONCES LAS
CABEZAS COMIENZAN A VOLAR SOBRE UN COLCHÓN DE AIRE, POR CIERTO MUY DELGADO, QUE
SE FORMA SOBRE CADA CARA DE CADA PLATO. GRACIAS A ESTO, EL CONJUNTO DE CABEZAS
PUEDE VOLAR SOBRE LA SUPERFICIE DE LOS PLATOS.
ESTE COLCHÓN ES TAN DELGADO, QUE ANDA EN EL ORDEN DE UNA DÉCIMA DE MILÍMETRO.
CUALQUIER IMPUREZA, COMO UNA PARTÍCULA DE CARBÓN DE HOLLÍN DEL AIRE QUE RESPIRAMOS
DIARIAMENTE, PUEDE PROVOCAR UN DAÑO SEVERO EN LA SUPERFICIE DEL PLATO Y DE LA CABEZA
ESTO EXPLICA POR QUE LAS CABEZAS, LOS PLATOS Y SUS MECANISMOS ASOCIADOS, ESTÁN
ENCERRADOS EN UNA BURBUJA HERMÉTICA; Y TAMBIÉN POR QUE NUNCA DEBEMOS ABRIR UNA
UNIDAD.
HACERLO PERMITIRÍA EL INGRESO DE AIRE CONTAMINADO DENTRO DE LA UNIDAD, PROVOCANDO
DAÑOS IRREVERSIBLES EN LA SUPERFICIE MAGNÉTICA DE LOS PLATOS Y EN LAS CABEZAS.
1.2 LOS MOTORES
DOS MOTORES: UNO PARA EL MOVIMIENTO DE ROTACIÓN DE LOS PLATOS, Y OTRO PARA EL
DESPLAZAMIENTO DEL CONJUNTO DE LAS CABEZAS.
SE PUEDE OBSERVAR DESMONTADO AL
MOTOR Y EJE DE LOS PLATOS DE UNA
UNIDAD DE DISCO RÍGIDO. ESTE ES UN
MOTOR SINCRÓNICO, CONTROLADO POR
LOS CIRCUITOS DE LA PLACA ELECTRÓNICA
MONTADA SOBRE LA UNIDAD EL CONECTOR
Y LOS CABLES QUEDAN DEL LADO EXTERNO,
CONECTADOS A LA PLACA ELECTRÓNICA.
DEL LADO INTERNO QUEDA EL EJE DEL
MOTOR, DONDE SE ATORNILLAN LOS PLATOS.
Y EL MOTOR DE LAS CABEZAS
SE TRATA DE LOS MOTORES DE DESPLAZAMIENTO
LINEAL, CONTROLADOS ELECTRÓNICAMENTE.
EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR
ES MUY SENCILLO Y ELEMENTAL: FUNCIONA
COMO UN PARLANTE. UNA BOBINA SE DESPLAZA
POR EL CAMPO MAGNÉTICO FIJO DE UN IMÁN,
EN RESPUESTA A LA ENERGÍA ELÉCTRICA QUE
RECIBE DE UN CIRCUITO ELECTRÓNICO. LA
COMPLEJIDAD RADICA EN LA TECNOLOGÍA
NECESARIA PARA LOGRAR QUE ESE MOVIMIENTO
PUEDA SER CONTROLADO
EN LA FIGURA, SE HA DESMONTADO EL
IMÁN, DEJANDO AL DESCUBIERTO LA
BOBINA (VOICE COIL), PARA PODER
APRECIAR LA SENCILLEZ INTERNA DEL
MOTOR LINEAL.
1.3 PLACA ELECTRÓNICA DE CONTROL
TODOS LOS COMPONENTES INTERNOS QUE HEMOS VISTO, DEPENDEN
DE LA PLACA ELECTRÓNICA, PARA COORDINAR SUS FUNCIONES.
EL MOTOR DE ROTACIÓN POR EJEMPLO, DEBE GIRAR A UNA
VELOCIDAD FIJA Y CONSTANTE. LOS DISCOS MODERNOS DE ALTA
VELOCIDAD HACEN GIRAR SUS PLATOS A MÁS DE 10.000
REVOLUCIONES POR MINUTO. EL CIRCUITO ELECTRÓNICO QUE
CONTROLA Y CORRIGE LA VELOCIDAD DE ROTACIÓN, RESIDE EN LA
PLACA ELECTRÓNICA DE CONTROL
EL MOTOR LINEAL Y SU COMPLEJA ELECTRÓNICA DE CONTROL DE
POSICIONAMIENTO, TAMBIÉN RESIDEN EN LA PLACA ELECTRÓNICA.
ADEMÁS ALLÍ RESIDE TANTO LA LÓGICA NECESARIA PARA LA
ACTIVACIÓN DE UNA CABEZA DEL CONJUNTO, COMO LA
AMPLIFICACIÓN Y DESCODIFICACIÓN DE DATOS; LA INTERFAZ CON EL
MOTHERBOARD, ETC.
1.4 ALMACENAMIENTO Y ORGANIZACIÓN DE DATOS
LA INFORMACIÓN QUE SE ALMACENA EN UN
DISCO RÍGIDO, SE GRABA DE MODO TAL QUE SEA
POSIBLE EL ACCESO VELOZ A LAS ZONAS
VACANTES DE SU ESTRUCTURA, Y QUE
POSTERIORMENTE SEA SENCILLA SU
RECUPERACIÓN. PARA LOGRAR ESTE OBJETIVO, LA
INFORMACIÓN SE ALMACENA CON LA SIGUIENTE
ORGANIZACIÓN:
PISTAS, CILINDROS Y SECTORES
LAS CABEZAS DE LECTURA/ESCRITURA SE DESPLAZAN POR LA
SUPERFICIE FERROMAGNÉTICA DE LOS PLATOS, GRACIAS AL MOTOR
DE LAS CABEZAS. ESTE ÚLTIMO, UBICA A LAS CABEZAS EN DISTINTAS
POSICIONES CON RESPECTO AL EJE DE ROTACIÓN.
EN CADA UNA DE ESTAS POSICIONES DE DESCANSO, LAS CABEZAS
PUEDEN GRABAR O LEER DATOS DE LA SUPERFICIE DE LOS PLATOS,
COMPLETANDO UNA VUELTA COMPLETA. ES DECIR, QUE SI
PUDIÉRAMOS VER LA INFORMACIÓN QUE QUEDA GRABADA EN LOS
PLATOS DE LOS DISCOS, VERÍAMOS QUE FORMA PISTAS
CIRCULARES CONCÉNTRICAS.
PARA ILUSTRAR ESTO, A UN PLATO DE UN DISCO RÍGIDO SE
TRAZARON LAS PISTAS (IMAGINARIAS) CON UN MARCADOR, EN
REALIDAD, EN LA ILUSTRACIÓN, SÓLO SE TRAZARON ALGUNAS, YA
QUE UN DISCO ACTUAL USA MÁS DE CINCO MIL PISTAS EN CADA
CARA DE CADA PLATO
1.4.1 LAS PISTAS
1.4.2 LOS SECTORES
PARA ORGANIZAR MEJOR AÚN LA INFORMACIÓN, CADA PISTA NO
SE GRABA ÍNTEGRA DE UNA VEZ, SINO QUE SE GRABA DE A
TRAMOS, CONOCIDOS COMO SECTORES.
DESDE EL DISEÑO DE LA PRIMER PC CON DISCO RÍGIDO, HASTA LA
ACTUALIDAD, SE HA NORMALIZADO EL USO DE SECTORES CON
CAPACIDAD DE 512 BYTES
SI ANALIZAMOS UN POCO EL APROVECHAMIENTO DE LA SUPERFICIE
DE LA FIGURA, VEMOS QUE LOS SECTORES DE LAS PISTAS CERCANAS
AL EJE DEL DISCO, TIENEN MENOR TAMAÑO QUE LOS SECTORES DE
LA PERIFERIA
SI CUALQUIER SECTOR POSEE UNA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE 512 BYTES, ELLO
SIGNIFICA QUE LOS 512 BYTES EN UN SECTOR CERCANO A LA PERIFERIA DEL DISCO
ENTRARÁN HOLGADOS, Y QUE EN LOS SECTORES CERCANOS AL EJE, ENTRARÁN
APRETADOS
EN LA FIGURA SE ILUSTRA ESTO CON DOS RECTÁNGULOS QUE CONTIENEN LA MISMA
CANTIDAD DE DATOS. EL SUPERIOR REPRESENTA A UN SECTOR CERCANO AL BORDE DEL
DISCO, MIENTRAS QUE EL INFERIOR (DE MENOR TAMAÑO), REPRESENTA UN SECTOR
CERCANO AL EJE.
LA CONCLUSIÓN ES SENCILLA: SI SE PUEDE LOGRAR MAYOR
DENSIDAD DE GRABACIÓN EN LAS PISTAS CERCANAS AL EJE, EN
LAS PISTAS CERCANAS AL BORDE SE ESTÁ DESPERDICIANDO
ESPACIO.
LA SOLUCIÓN UTILIZADA EN LA FABRICACIÓN DE LAS UNIDADES
MODERNAS, ES LA SIGUIENTE: EMPLEAR LA MISMA DENSIDAD
DE GRABACIÓN EN TODOS LOS SECTORES DEL DISCO, ES DECIR
QUE TODOS LOS SECTORES SEAN DEL MISMO TAMAÑO Y TAN
PEQUEÑOS COMO SEA POSIBLE
EN ESTE EJEMPLO, LAS PISTAS INTERNAS SE FRACCIONAN EN
NUEVE SECTORES, MIENTRAS QUE LAS PISTAS EXTERNAS SE
FRACCIONAN EN DIECISÉIS
1.4.3 LOS CILINDROS: UN CONCEPTO ABSTRACTO
LAS CABEZAS DEL BRAZO, ESTÁN VERTICALMENTE ALINEADAS. ESTO IMPLICA QUE
A DETERMINADA DISTANCIA DEL EJE, UNA PISTA GRABADA POR CUALQUIER
CABEZA, ESTARÁ A LA MISMA DISTANCIA DEL EJE QUE LAS PISTAS GRABADAS POR
CUALQUIER OTRA CABEZA DEL BRAZO. PENSEMOS EN LA UNIÓN MENTAL DE
TODAS LAS PISTAS GRABADAS, POR TODAS LAS CABEZAS DE UN BRAZO A
DETERMINADA DISTANCIA DEL EJE. FORMAREMOS ASÍ UN CILINDRO
MOVER LAS CABEZAS DE UN CILINDRO A OTRO, SIGNIFICA PONER EN MARCHA AL
MOTOR CORRESPONDIENTE, VENCER LA INERCIA DE LOS BRAZOS QUE LAS
SOPORTAN, ESPERAR EL TIEMPO DE VIAJE, ESTABILIZAR LOS BRAZOS EN LA NUEVA
POSICIÓN, Y RECIÉN ALLÍ PODER COMENZAR LA BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN.
ESTO IMPLICA QUE EL VIAJE DE LAS CABEZAS PROVOCA UNA PÉRDIDA
IMPORTANTE DE TIEMPO. LA MENOR DEMORA SERÁ ENTRE CILINDROS
CONSECUTIVOS, Y LA MAYOR ENTRE CILINDROS DISTANTES.
ESTE PROBLEMA SE HACE MÁS EVIDENTE, CUANDO LA INFORMACIÓN NO QUEDA
ALMACENADA EN FORMA CONTIGUA, ES DECIR QUE SE ENCUENTRA
FRAGMENTADA
2. TIPOS DE CONEXIÓN
SI HABLAMOS DE DISCO DURO PODEMOS CITAR LOS DISTINTOS TIPOS DE CONEXIÓN QUE
POSEEN LOS MISMOS CON LA PLACA BASE, ES DECIR PUEDEN SER SATA, IDE, SCSI O SAS:
2.1 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 APROXIMADAMENTE EL 2004, EL
ESTÁNDAR PRINCIPAL POR SU VERSATILIDAD Y ASEQUIBILIDAD.
SON PLANOS, ANCHOS Y ALARGADOS.
LOS JUMPERS EN UN DISCO DURO IDE
LA CONFIGURACIÓN DE LOS JUMPERS EN UNA UNIDAD IDE ES ALGO DE SUMA IMPORTANCIA, YA QUE ES LA ÚNICA
FORMA QUE TIENE EL SISTEMA DE SABER QUÉ ORDEN LE HEMOS DADO A ESTOS DISPOSITIVOS, Y EN CONSECUENCIA, EN
QUÉ ORDEN DEBE ACCEDER A ELLOS E INDIRECTAMENTE DESDE CUAL EFECTUAR EL ARRANQUE DEL SISTEMA.
DEBEMOS TENER SIEMPRE PRESENTE QUE EN UN PUERTO IDE TAN SÓLO PUEDEN ESTAR CONECTADOS UNO O DOS
DISPOSITIVOS, DE LOS QUE SÓLO UNO PUEDE SER MASTER (MAESTRO), TENIENDO OBLIGATORIAMENTE QUE ESTAR
CONFIGURADO EL OTRO COMO SLAVE (ESCLAVO). EL INCUMPLIMIENTO DE ESTA NORMA PROVOCA QUE EL SISTEMA NO
PUEDA ACCEDER A LOS DISPOSITIVOS Y, POR LO TANTO, ÉSTOS NO FUNCIONEN, PUDIENDO INCLUSO PROVOCAR QUE
EL PROPIO SISTEMA DEJE DE FUNCIONAR.
2.2 SCSI
SON INTERFACES PREPARADAS PARA DISCOS DUROS DE GRAN CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO Y
VELOCIDAD DE ROTACIÓN. 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 MILISEGUNDOS 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 (SCSI2). 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 POSIBILITA UNA
MAYOR VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA.
2.3 SATA
(SERIAL ATA): EL MÁS NOVEDOSO DE LOS ESTÁNDARES
DE CONEXIÓN, UTILIZA UN BUS SERIE PARA LA
TRANSMISIÓN DE DATOS. NOTABLEMENTE MÁS RÁPIDO
Y EFICIENTE QUE IDE. EXISTEN TRES VERSIONES, SATA 1
CON VELOCIDAD DE TRANSFERENCIA DE HASTA 150
MB/S (HOY DÍA DESCATALOGADO), SATA 2 DE HASTA
300 MB/S, EL MÁS EXTENDIDO EN LA ACTUALIDAD; Y
POR ÚLTIMO SATA 3 DE HASTA 600 MB/S EL CUAL SE
ESTÁ EMPEZANDO A HACER HUECO EN EL MERCADO.
FÍSICAMENTE ES MUCHO MÁS PEQUEÑO Y CÓMODO
QUE LOS IDE, ADEMÁS DE PERMITIR CONEXIÓN EN
CALIENTE.
2.4 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 EN CALIENTE. 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 COSTES. POR LO TANTO, LAS UNIDADES SATA
PUEDEN SER UTILIZADAS POR CONTROLADORAS SAS PERO NO A LA
INVERSA, UNA CONTROLADORA SATA NO RECONOCE DISCOS SAS.
FIN
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