ALAMACENAMIENTO MAGNETICO

MICROPROCESADORES Y ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

ALMACENAMIENTO MAGNETICO Pgina 1

INDICE

INTRODUCCIN ............................................................................................... 3

1. UNIDADES DE CINTA MAGNTICA .......................................................... 3

1.1. TIPOS DE CINTAS MAGNTICAS .......................................................... 7

1.1.1. Cintas de 1/2 pulgada ........................................................................... 7

1.1.2. Cintas de 1/4 pulgada (QIC, Quarter-Inch Compatibility) ...................... 7

1.1.3. Cintas blandas ...................................................................................... 8

1.1.4. Cintas de audio digital (DAT) ................................................................ 8

1.1.5. Cintas de 8 mm (llamadas tambin Hexabyte) ...................................... 9

2. DISCOS MAGNTICOS .............................................................................. 9

2.1. HISTORIA................................................................................................. 9

2.1.1. IBM 350 ............................................................................................... 10

2.1.2. IBM 1311 ............................................................................................. 11

2.1.3. IBM 3340 ............................................................................................. 12

2.1.4. IBM 3380 y Seagate ST-506 ............................................................... 13

2.1.5. Seagate Barracuda ............................................................................. 13

2.1.6. Hitachi Deskstar 7K1000 ..................................................................... 14

2.1.7. Los discos duros de la actualidad ....................................................... 15

3. DISCO DURO. ........................................................................................... 15

3.1. HISTORIA............................................................................................... 17

3.2. ESTRUCTURA FSICA .......................................................................... 19

3.3. DIRECCIONAMIENTO ........................................................................... 21

3.4. FACTOR DE FORMA ............................................................................. 23

3.5. FUNCIONAMIENTO MECNICO ........................................................... 25

3.6. INTEGRIDAD ......................................................................................... 25

3.7. TECNOLOGA DEL DISCO DURO. ....................................................... 27

3.8. FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO DURO. .......................................... 29

3.9. TECNOLOGA DE CONEXIN DE DISCOS DUROS. .......................... 30

3.9.1. INTERFAZ ATA Y DISCOS IDE .......................................................... 30

3.9.2. SERIAL ATA ....................................................................................... 32

3.9.3. SCSI (Small Computers System Interface) ......................................... 33

3.10. PARMETROS DE LOS DISCOS DUROS. ....................................... 34



3.11. ESTRUCTURA LGICA DE UN DISCO DURO ................................. 36

3.12. EL SECTOR DE ARRANQUE ............................................................. 37

3.13. EL ESPACIO PARTICIONADO ........................................................... 37

3.14. EL ESPACIO NO PARTICIONADO .................................................... 37

3.14.1. LAS PARTICIONES ............................................................................ 38

Particiones y directorios ................................................................................... 38

4. DISCOS FLEXIBLES ................................................................................. 40

4.1. HISTORIA............................................................................................... 40

4.2. Diskettes ................................................................................................. 41

4.3. Tipos de diskettes: .................................................................................. 42

4.4. Estructura de una diskettera. .................................................................. 43

5. UNIDADES ZIP (Iomega). ......................................................................... 45

6. MAGNETO-PTICOS. .............................................................................. 46

6.1. Tecnologa de lectura/escritura. ............................................................. 47

6.2. Magneto-pticos de 5,25" - hasta 4,6 GB. .............................................. 48

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................... 51



INTRODUCCIN

En el computador tenemos dos sistemas de almacenamiento de la

informacin, uno permanente y el otro voltil. Estos dos sistemas son

denominados:

Unidades de almacenamiento secundarias o externas: formadas por

discos, cintas, disquetes, CD-ROMs. DVDs, ...

Unidad de almacenamiento principal o interna: memoria principal.

La Memoria Principal de un ordenador presenta dos importantes

inconvenientes: la limitacin en cuanto al espacio de almacenamiento de

informacin que proporciona, adems de sus caractersticas de volatilidad.

Aunque el primer problema queda resuelto en parte gracias al desarrollo y

abaratamiento de costes que han tenido las memorias de semiconductores en

los ltimos tiempos, est claro que necesitaremos dispositivos auxiliares no

voltiles de almacenamiento permanente de la informacin.

1. UNIDADES DE CINTA MAGNTICA.

Las unidades de cinta magntica son dispositivos de entrada/salida de datos de

acceso secuencial, que permiten la grabacin y lectura (no destructiva) de la

informacin sobre un soporte magntico. Aparecieron en 1951 (con el

computador UNIVAC 1). Una unidad de cinta que constaba, aparte del soporte

de almacenamiento (cinta magntica), de un controlador de cinta, que rene los

elementos electrnicos y electromecnicos que permiten realizar las acciones

de lectura y escritura de informacin, posicionado de la cinta y sincronismo,

envo y recepcin de los datos (es la interfaz con el ordenador).

Unidad de cinta magntica con varias cintas.



El soporte de almacenamiento magntico consta de una cinta de material

sinttico de 1/2 de pulgada de anchura y del orden de 3 centsimas de

milmetro de espesor, recubierta de una capa de xido de hierro, xido de

cromo o partculas de metal, de 1.5 centsimas de milmetro de espesor. Estas

cintas se suministran en carretes de unos 800 m. de longitud.

Para la realizacin de la grabacin sobre la cinta es necesario un cabezal de

grabacin. En la figura 1 vemos el proceso. Durante la grabacin una corriente

aplicada produce la magnetizacin de la cinta (los pequeos imanes que la

forman son orientados por el campo magntico producido). En la reproduccin

estos pequeos imanes producen en la cabeza una pequea corriente

inducida. La cabeza es un electroimn con su ncleo interrumpido en un punto.

Esta interrupcin es el entrehierro, donde el campo magntico que existe en el

ncleo por la corriente que se ha aplicado, se dispersa un poco hacia el

exterior. De esta manera si la cinta se pega al entrehierro es posible su

magnetizacin. En la figura de la 2 vemos un esquema de un cabezal. Los

parmetros ms importantes en los que nos fijaremos son dos. Por un lado la

longitud del entrehierro, la cual nos limita la mxima frecuencia a grabar. Y por

otro lado el ancho de la pista que como su nombre indica nos da la anchura de

la pista que el cabezal graba sobre la cinta. Esta anchura nos da la cantidad de

seal que podemos obtener, a mayor anchura ms seal (mejor relacin

seal/ruido), y adems la cantidad de informacin o pistas que podemos

grabar en un ancho de cinta determinado (cantidad de informacin).

Cuanto mayor sea su anchura, la cantidad de informacin a grabar se reduce,

es por ello que se debe llegar a un compromiso entre la calidad y la cantidad.

Cabezal de lectura y escritura de una cinta magntica.



El ancho de la cinta est dividido en 9 pistas a lo largo de toda la longitud de la

misma, cada una de ellas asociada con una cabeza de grabacin y lectura, que

permiten la escritura o lectura de un carcter, compuesto de 8 bits ms un

bit auxiliar de paridad vertical. Cada cierto nmero de caracteres se

intercala tambin un carcter especial de paridad horizontal; cada bit del mismo

nos informa sobre la paridad del conjunto de bits de su pista hasta el ltimo

carcter de paridad.

No toda la longitud de la cinta puede emplearse para almacenar datos, ya que

adems necesitaremos disponer de informacin de direccin para poder

acceder a la zona de datos deseada. Adems, el mecanismo de posicionado

de la cinta necesita pasar una cierta longitud de cinta mientras se produce una

parada o se alcanza la velocidad de rgimen de la cinta, por lo que se necesita

dejar unos claros sin informacin entre los registros que se quieren leer de

forma independiente, esto es, parando la cinta entre ellos. Estos claros se

denominan Inter Record Gaps (IRG), y tienen una longitud de 1.5 cm. Para

optimizar la ocupacin de la cinta, los registros pueden agruparse formando

bloques. Un grupo de bloques forma, a su vez, un fichero. Cada fichero tiene

un registro cabecera con su nombre y caractersticas, que permite su

identificacin. Por su lado, cada registro tiene una cabecera, que consta de un

identificador y una zona de sincronismo, y una cola, con un cdigo de deteccin

de error y una zona de fin de registro. La cinta slo se puede leer y grabar en

un sentido, mientras que s se puede retroceder o avanzar un nmero

determinado de registros, mediante la deteccin de las marcas de fin de

registro.

Formato de una cinta magntica



Las cintas magnticas de datos o streamers presentan muchos problemas

como dispositivo de almacenaje de datos: casi todos los tipos son

tremendamente lentas (tpicamente menos de 250 Kb/s, una velocidad casi

ridcula); lo que es peor, los datos se almacenan secuencialmente, por lo que si

quiere recuperar un archivo que se encuentra a la mitad de la cinta deber

esperar varias decenas de segundos hasta que la cinta llegue a esa zona; y

adems, los datos no estn en exceso seguros, ya que como dispositivos

magnticos les afectan los campos magnticos, el calor, etc, adems del propio

desgaste de las cintas.

Aparte de la lentitud de acceso secuencial, otro problema importante consiste

en la imposibilidad de intercalar informacin adicional. Para ello hay que volver

a grabar todo el resto de la cinta hasta el final. Las unidades de cinta magntica

pierden terreno frente a los discos magnticos. Prcticamente slo se emplean

para efectuar copias de seguridad (back-up).

Uno de los motivos que hace tan lentas a las cintas de datos es el tipo de

interfaz que se utiliza. Generalmente se usa el conector para disquetera, el cual

es muy lento, los comentados 250 Kb/s mximo (que rara vez se alcanzan); lo

que es ms, debe poder configurarse la BIOS como si hubiramos conectado

una disquetera de 2,88 MB, lo que no es posible si la BIOS es antigua, como la

de algunos 486 y las anteriores. En el caso de que la BIOS admita como

mximo disqueteras de 1,44MB, la velocidad se reducir a la mitad.

En otras cintas se utiliza el puerto paralelo (con mayor ancho de banda, pero

apenas aprovechado) y en cintas de datos ms caras y rpidas se utilizan

interfaces EIDE o SCSI, lo que aumenta el rendimiento pero nunca de forma

espectacular, ya que el elemento ms limitante es la propia maquinaria

mecnica de la unidad. Adems, el modo de acceso secuencial hace

totalmente imposible usarlas de forma eficaz "a lo disco duro", salvo que

entendamos por esto esperar y esperar cada vez que queremos un fichero...



1.1. TIPOS DE CINTAS MAGNTICAS

1.1.1. Cintas de 1/2 pulgada Las cintas magnticas de 1/2 pulgada se basan en una cinta de Mylar de 0,5

pulgadas de ancho y varias micras de espesor, sobre la que se deposita una

capa de un material magnetizable (xido de hierro, xido de cromo, etc.) de

otras pocas micras de espesor. Las 0,5 pulgadas de ancho se dividen en nueve

pistas, cada una asignada a su correspondiente cabeza de lectura-escritura.

As se leen nueve bits en paralelo, ocho de datos y uno de paridad. Estas

unidades fueron el dispositivo de almacenamiento masivo de informacin

utilizado inicialmente en entornos mainframe. Debido a ello, todava hoy es uno

de los soportes de acceso secuencial ms utilizados para el almacenamiento

de copias de seguridad de los datos manejados por grandes sistemas y de

grandes bases de datos.

1.1.2. Cintas de 1/4 pulgada (QIC, Quarter-Inch Compatibility)

Las cintas de 1/4 pulgada se presentan en cassettes y su principal

inconveniente es la falta de estndares al respecto, que impiden que una cinta

grabada por un sistema pueda ser leda por otro distinto. Las cintas de cuarto

de pulgada o QIC son una alternativa a las cintas de 1/2 pulgada como medio

de backup. Sus principales aplicaciones se encuentran como soporte para el

almacenamiento de copias de seguridad de grandes sistemas de red local y de

grandes bases de datos que buscan absoluta seguridad en cuanto a

disponibilidad de la informacin. Es tambin una alternativa a los costes que

supone adquirir un disco duro con la suficiente capacidad para almacenar todos

esos datos aunque, eso s, renunciando a la rapidez de acceso a los datos que

presentan los sistemas de acceso directo. El abanico de entornos informticos

en que las cintas QIC encuentran aplicacin va desde los grandes ordenadores

hasta los ordenadores personales.



Cinta de 1/4 pulgada

Dentro de la gama de cintas de 1/4 pulgada existen:

a) Cartuchos estndar DC 6000

Sobre una cinta de 1/4 pulgada se graban once pistas. Su presentacin es la

de un cassette de la mitad de tamao que una cinta de vdeo, en la que se

bobinan aproximadamente entre 300 y 600 pies (90 - 180 m).

b) Minicartuchos DC 2000

Su presentacin se realiza en un cassette ms pequeo que el anterior

(minicartucho) y similar al de un cassette de audio, con longitudes de entre 140

y 185 pies (39 - 52 m). Estos cassettes poseen un chasis resistente de metal,

ruedas de bobinado de precisin y una correa de amortiguacin que ofrecen

una elevada calidad de grabacin y una mnima deformacin de la cinta.

1.1.3. Cintas blandas

Las cintas blandas, tambin conocidas como floppy tapes, son unidades que

hacen uso de la controladora de la disquetera y codifica los datos posicionando

la cabeza de lectura-escritura directamente sobre la banda magntica. La

ventaja de esta opcin es que elimina la necesidad de tener que comprar la

electrnica de una nueva controladora para este dispositivo.

1.1.4. Cintas de audio digital (DAT)

Las cintas de audio digital de 4 mm o DAT (Digital Audio Tape) son unidades

de almacenamiento con capacidad para grabar hasta varios gigabytes de

informacin en un nico cartucho. Son dispositivos de pequeas dimensiones,

econmicos y rpidos, sin embargo sus unidades lectoras son caras y tienen el



inconveniente que de que no existen estndares al respecto. La tcnica de

grabacin empleada con las cintas DAT, conocida como tcnica de exploracin

helicoidal, se basa en que la unidad de lectura-escritura utiliza un tambor

giratorio que solapa las pistas de grabacin en lugar de la cabeza de grabacin

esttica que se emplea con las unidades de cinta anteriores. Las cintas de

audio digital o DAT son utilizadas en las mismas aplicaciones que las cintas de

cuarto de pulgada, como medio de backup pero con unas caractersticas que

les permiten disponer de mayores capacidades de almacenamiento y fiabilidad.

Son una alternativa de almacenamiento tanto para ordenadores personales,

estaciones de trabajo y servidores de red.

1.1.5. Cintas de 8 mm (llamadas tambin Hexabyte)

Las cintas de 8 mm pueden almacenar varios gigabytes de informacin en un

nico cartucho, pero como sucede con las DATs, sus unidades lectoras tienen

precios muy altos. Su aspecto es similar al de las cintas empleadas en los

sistemas de vdeo. La tcnica de grabacin utilizada es la misma que la que se

emplea con las cintas DAT.

Las cintas de DAT son, dentro de las unidades de almacenamiento secuencial,

las que ofrecen mayores capacidades de almacenamiento, pero su precio

tambin es el ms elevado. A pesar de ello, para los usuarios con unas

necesidades de almacenamiento de copias de seguridad grandes, las cintas de

8 mm y las cintas DAT son la solucin ms adecuada.

2. DISCOS MAGNTICOS

2.1. HISTORIA

Al principio, eran exclusivos para uso militar o gubernamental. Luego se fueron

abriendo paso entre las empresas ms importantes del planeta. Despus,

lograron un lugar entre los ordenadores de escritorio. Fueron un lujo, una

opcin, y ahora, una necesidad innegociable. En estos das en los que nos

preguntamos si tienen un futuro, los discos duros poseen un pasado digno de

ser conocido. Desde sus comienzos de la mano de IBM hasta los ms



recientes ejemplares que existen en el mercado, daremos un repaso a algunos

de los puntos ms relevantes en la historia de los discos duros.

2.1.1. IBM 350

Aunque la fecha para la patente original del disco duro es del 14 de diciembre

de 1954, en realidad fue dos aos despus cuando apareci el primer disco

duro para uso comercial. La "Unidad de almacenamiento en Disco 350" fue

anunciada pblicamente por IBM el 13 de septiembre de 1956, como parte del

sistema IBM 305 RAMAC, diseado para grabar transacciones y proveer de

acceso a las mismas en cualquier momento. El IBM 350 era una mole de 1.52

metros de largo por 1.72 de alto, y 73 centmetros de profundidad. En su

interior tena cincuenta discos con un dimetro de 61 centmetros cada uno,

que giraban a 1200 revoluciones por minuto, con un tiempo de bsqueda

promedio de seiscientos milisegundos. En total, los discos contenan cincuenta

mil sectores. Cada uno de esos sectores poda almacenar hasta cien

caracteres, por lo tanto, su capacidad total era de cinco millones de caracteres.

En trminos ms amigables, eran menos de cinco megabytes. Cul era su

valor? Es difcil determinarlo con precisin debido a factores como la inflacin,

pero las mediciones ms fiables lo ubican en aproximadamente diez mil dlares

por megabyte.



Disco duro y brazo robotizado de lectura con el cabezal en el extremo

2.1.2. IBM 1311

No es casualidad que nombremos a IBM nuevamente. Despus de todo,

todava seguimos en la dcada de los 60, e IBM prcticamente gobernaba el

universo informtico. Entre el modelo 1311 y el 350 (que dej de fabricarse en

1961) fue lanzado el IBM 1301, que introdujo la utilizacin de un cabezal por

cada superficie de datos. Sin embargo, la caracterstica principal del IBM 1311,

anunciado el 11 de octubre de 1962, era que su disco era en realidad

"extrable". El usuario poda intercambiar "packs" de discos, luego conocidos

como IBM 1316. Cada uno de estos packs estaba compuesto por seis discos

de 14 pulgadas, y tena un peso aproximado de cuatro kilogramos y medio. En

cuanto al tamao del aparato en s, era muy similar al que hoy tiene una

lavadora promedio. Cada pack poda almacenar dos millones de caracteres,

pero al ser extrable, la idea de tener varios packs dentro de un armario ya no



era tan descabellada, todo un avance en comparacin con el tamao del IBM

350.

2.1.3. IBM 3340

Una vez ms, el siguiente paso significativo en la evolucin de los discos duros

fue bajo el ala de IBM. La empresa refin de forma radical los modelos que

siguieron y reemplazaron al 1311, incrementando la capacidad de

almacenamiento y la velocidad de acceso. Sin embargo, el 13 de marzo de

1973 anunci al modelo 3340, que incorpor una tecnologa y un trmino que

incluso hoy se sigue usando entre los tcnicos informticos: "Winchester". La

tecnologa Winchester permiti que el cabezal de lectura permaneciera sobre la

superficie del disco, lo cual redujo de forma drstica tanto la complejidad del

sistema de lectura/escritura como su costo de fabricacin. El nombre

Winchester surgi ya que originalmente se plane un sistema de dos mdulos

extrables de 30 megabytes cada uno para el 3340. Debido al sistema "30-30",

en IBM bautizaron al 3340 como Winchester, por el archifamoso rifle

Winchester .30-.30. Sin embargo, el modelo final del 3340 cont con mdulos

de 35 y 70 megabytes respectivamente, pero el nombre permaneci intacto.



2.1.4. IBM 3380 y Seagate ST-506

1980 result ser un ao muy importante para los discos duros. Los

ordenadores personales ganaban cada vez ms terreno, los tamaos de los

programas eran cada vez mayores, y la demanda por ms espacio se mantena

firme. En primer lugar, IBM present durante junio de ese ao a la unidad 3380,

el primer disco duro de la historia con una capacidad de 1 gigabyte. Su peso

era de un cuarto de tonelada y costaba unos cuarenta mil dlares. Hace un

tiempo Federico nos mostr cmo era por dentro el 3380. En segundo lugar,

una empresa joven conocida como Shugart Technology, lanz al pblico el ST-

506, el primer disco duro que utiliz el formato estndar de 5.25 pulgadas. Su

capacidad de almacenamiento era de cinco megabytes, e hizo furor entre los

usuarios de PC. Despus de un tiempo, dicha empresa se convirti en nada

menos que Seagate, uno de los fabricantes de discos ms grande del planeta.

Al fin, un disco duro llegaba a los hogares. A partir de este punto, el ordenador

de escritorio y el disco duro formaron una alianza que se ha mantenido intacta

durante los ltimos treinta aos.

2.1.5. Seagate Barracuda

Durante la dcada de los 80, la evolucin de los discos duros fue tan fuerte

que en diez aos se logr mucho ms de lo que se haba alcanzado en veinte,

al principio de la dcada. Aparecieron nuevas tecnologas como las interfaces

IDE y SCSI, los primeros discos de 2.5 y 3.5 pulgadas, y la integracin

completa entre la controladora y el disco mismo. Pero ahora damos el salto a



1992, porque Seagate en ese ao lanz a los discos Barracuda, los primeros

en el mercado en poseer una rotacin de 7200 revoluciones por minuto. La

necesidad de una mayor velocidad de rotacin se hizo presente con el

espectacular incremento en la capacidad de almacenamiento de los discos

duros. El primer Barracuda tena una capacidad de 2.1 GB, mientras que la

primera familia ATA estuvo disponible en versiones de entre 6 GB y 28.5 GB,

con un tamao de bfer de 512 KB. Las 7200 revoluciones fueron aceptadas

casi como un estndar por el resto de los fabricantes, y ahora incluso es

posible encontrar esta rotacin en discos de 2.5 pulgadas, compatibles con

ordenadores porttiles.

2.1.6. Hitachi Deskstar 7K1000

ZCon estndares e interfaces establecidos, los fabricantes consolidaron sus

posiciones, realizaron adquisiciones de envergadura, y se redujo el campo de

competitividad. Por lo tanto, fue posible concentrarse en expandir an ms las

virtudes de los discos duros tal y como los conocemos hoy. En los siguientes

quince aos, empresas como Conner, Maxtor, Quantum e IBM (por ms

increble que parezca) fueron quedando en el camino, abandonando la

industria de los discos duros, o siendo absorbidas por otros fabricantes. Uno de

los que sobrevivi, y que an mantiene una posicin firme, fue Hitachi. La

familia "Deskstar" qued manchada por los graves problemas que existieron en

las unidades creadas por IBM, pero Hitachi adopt el nombre tras comprar la

divisin de discos duros de IBM, y continu con su propia familia Deskstar. El

modelo 7K1000 marca otro punto importante en la historia de los discos duros,

al ser la primera unidad de 3.5 pulgadas disponible al pblico con una

capacidad de un terabyte. Dicha capacidad llegara a discos de 2.5 pulgadas

de la mano de Western Digital, dos aos despus.



2.1.7. Los discos duros de la actualidad

Con la llegada de los discos de estado slido, muchos creen que el destino de

los discos duros convencionales ser perderse en el limbo de la historia, tal y

como ha sucedido con muchas otras tecnologas antes. Sin embargo, ms que

estar condenados a competir entre s, la idea de que tanto los SSD como los

discos duros puedan convivir parece mucho ms razonable. Nadie niega que el

costo de los discos SSD est en baja, pero todava falta mucho tiempo para

que puedan alcanzar el valor por gigabyte que hoy ostentan los discos

convencionales. Seagate y Western Digital estn en plena carrera para ver

quin alcanza primero la barrera de los tres terabytes, mientras que en Hitachi

creen que habr discos con cuatro terabytes de capacidad el prximo ao.

Decisiones y predicciones como estas mantienen vigente la misma mecnica

que ha sido parte de la evolucin de los discos duros durante el ltimo medio

siglo: Ms capacidad, ms velocidad, y menor costo. Los SSD tendrn un duro

trabajo por delante si quieren superar a esa frmula perfecta, porque a pesar

de sus propias virtudes, habr discos duros para rato.

3. DISCO DURO.

El disco duro es el dispositivo donde se almacenan todos los datos de manera

permanente, adems de tener instalados el sistema operativo (DOS,

WINDOWS, etc.) y los programas que se utilizan habitualmente en el

ordenador (procesador de textos, hoja de clculo, base de datos, etc.).

Los discos duros estn formados por varios discos rgidos de aluminio

(aleacin Al-Mg 5086 =95.4% Al, 4% Mg y 0,15%Cr), recubiertos por una



aleacin de Ni-P (Nquel-Fsforo) que se pulir y limpiar, y sobre la cual se

depositarn 3 subcapas ms, la primera de cromo (Cr), seguida por una capa

magntica de aleacin de cobalto (Co) y una cobertura de carbn hidrogenado

que funcionar como lubrificante y cobertura anticorrosin. Todo el montaje se

realiza en condiciones de atmsfera controlada. Estn divididos en crculos

concntricos de anchura igual a la anchura del cabezal que va a leer sobre

ellos.

Esquema de un disco duro.

La tecnologa es la encargada de reducir el tamao de los cabezales de lectura

para conseguir as una mayor capacidad del disco, al aumentar el nmero de

pistas concntricas que se realizan sobre la superficie del mismo. Adems, si

tenemos en cuenta que el disco duro son en realidad varios discos que se leen

en paralelo, y que ha velocidad de rotacin mayor permite leer y escribir ms

rpidamente, comprenderemos por que los discos son cada vez ms rpidos y

poseen mayor capacidad.

La velocidad de transferencia de datos entre el disco duro y el ordenador

depende bsicamente de la controladora, que normalmente est integrada en

la placa madre y se comunica con el disco duro mediante un bus. En la



siguiente figura se puede observar como una mano sujeta un disco duro unido

a la controladora de la placa base a travs de un cable plano o bus. Tambin

existen controladoras que van en una tarjeta que se une a la placa a travs de

una ranura de expansin. Si el ordenador es lento, es intil disponer de

velocidades de transferencia rpidas, ya que el microprocesador no es capaz

de admitir datos a tanta velocidad.

Imagen de un disco duro conectado a la controladora a travs de un bus

El computador puede tener varios discos duros simultneamente, pero deben

estar configurados adecuadamente para su correcto funcionamiento.

3.1. HISTORIA

Al principio los discos duros eran extrables, sin embargo, hoy en da

tpicamente vienen todos sellados (a excepcin de un hueco de ventilacin

para filtrar e igualar la presin del aire).

El primer disco duro, aparecido en 1956, fue el Ramac I, presentado con la

computadora IBM 350: pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Ms

grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todava con vlvulas

de vaco y requera una consola separada para su manejo.

Su gran mrito consista en el que el tiempo requerido para el acceso era

relativamente constante entre algunas posiciones de memoria, a diferencia de



las cintas magnticas, donde para encontrar una informacin dada, era

necesario enrollar y desenrollar los carretes hasta encontrar el dato buscado,

teniendo muy diferentes tiempos de acceso para cada posicin.

La tecnologa inicial aplicada a los discos duros era relativamente simple.

Consista en recubrir con material magntico un disco de metal que era

formateado en pistas concntricas, que luego eran divididas en sectores. El

cabezal magntico codificaba informacin al magnetizar diminutas secciones

del disco duro, empleando un cdigo binario de ceros y unos. Los bits o

dgitos binarios as grabados pueden permanecer intactos durante aos.

Originalmente, cada bit tena una disposicin horizontal en la superficie

magntica del disco, pero luego se descubri cmo registrar la informacin de

una manera ms compacta.

El mrito del francs Albert Fert y al alemn Peter Grnberg (ambos premio

Nobel de Fsica por sus contribuciones en el campo del almacenamiento

magntico) fue el descubrimiento del fenmeno conocido como magnetorre-

sistencia gigante, que permiti construir cabezales de lectura y grabacin ms

sensibles, y compactar ms los bits en la superficie del disco duro. De estos

descubrimientos, realizados en forma independiente por estos investigadores,

se desprendi un crecimiento espectacular en la capacidad de almacenamiento

en los discos duros, que se elev un 60 % anual en la dcada de 1990.

En 1992, los discos duros de 3,5 pulgadas alojaban 250 MB, mientras que 10

aos despus haban superado 40 GB (40 000 MB). En la actualidad, ya

contamos en el uso cotidiano con discos duros de ms de 5 TB, esto es, 5000

GB (5 000 000 MB).

En 2001 fue lanzado el iPod, que empleaba un disco duro que ofreca una

capacidad alta para la poca. Junto a la simplicidad, calidad y elegancia del

dispositivo, este fue un factor clave para su xito.

En 2005 los primeros telfonos mviles que incluan discos duros fueron

presentados por Samsung y Nokia, aunque no tuvieron mucho xito ya que las



memorias flash los acabaron desplazando, debido al aumento de capacidad,

mayor resistencia y menor consumo de energa.

Antiguo disco duro de IBM (modelo 62PC, Piccolo), de 64,5 MB, fabricado en

1979.

3.2. ESTRUCTURA FSICA

Dentro de la unidad de disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o

cristal) concntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden

ser hasta 6 o 7 segn el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo

eje, al que estn unidos. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) est

formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos, alineados

verticalmente y que tambin se desplazan de forma simultnea, en cuya punta

estn las cabezas de lectura/escritura. Por norma general hay una cabeza de

lectura/escritura para cada superficie de cada plato. Los cabezales pueden

moverse hacia el interior o el exterior de los platos, lo cual combinado con la

rotacin de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier

posicin de la superficie de los platos.

Cada plato posee dos ojos, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura

para cada cara. Si se observa el esquema Cilindro-Cabeza-Sector, a primera

vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos



es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra

para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos, aunque

por cuestiones comerciales, no siempre se usan todas las caras de los discos y

existen discos duros con un nmero impar de cabezas, o con cabezas

deshabilitadas. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que

pasan muy cerca (hasta a 3 nanmetros), debido a una finsima pelcula de aire

que se forma entre stas y los platos cuando stos giran (algunos discos

incluyen un sistema que impide que los cabezales pasen por encima de los

platos hasta que alcancen una velocidad de giro que garantice la formacin de

esta pelcula). Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato,

causara muchos daos en l, rayndolo gravemente, debido a lo rpido que

giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en

el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

Componentes de una unidad de disco duro. De izquierda a derecha, fila

superior: tapa, carcasa, plato, eje; fila inferior: espuma aislante, circuito impreso

de control, cabezal de lectura/escritura, actuador e imn, tornillos.



3.3. DIRECCIONAMIENTO

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

Plato: cada uno de los discos que hay dentro de la unidad de disco

duro.

Cara: cada uno de los dos lados de un plato.

Cabezal: nmero de cabeza o cabezal por cada cara.

Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista cero (0) est en el

borde exterior.

Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que

estn alineadas verticalmente (una de cada cara).

Sector: cada una de las divisiones de una pista. El tamao del sector no

es fijo, siendo el estndar actual 512 bytes, aunque la IDEMA ha creado

un comit que impulsa llevarlo a 4 KiB. Antiguamente el nmero de

sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio

significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse

ms sectores que en las interiores. As, apareci la tecnologa grabacin

de bits por zonas (Zone Bit Recording, ZBR) que aumenta el nmero de

sectores en las pistas exteriores, y utiliza ms eficientemente el disco

duro. As las pistas se agrupan en zonas de pistas de igual cantidad de

sectores. Cuanto ms lejos del centro de cada plato se encuentra una

zona, sta contiene una mayor cantidad de sectores en sus pistas.

Adems mediante ZBR, cuando se leen sectores de cilindros ms

externos la tasa de transferencia de bits por segundo es mayor; por

tener la misma velocidad angular que cilindros internos pero mayor

cantidad de sectores.

Sector geomtrico: son los sectores contiguos pero de pistas

diferentes.

Clster: es un conjunto de sectores.



Cilindro, Cabeza y Sector.

Estructura de disco que muestra:

(A) una pista (roja),

(B) un sector geomtrico (azul),

(C) un sector de una pista (magenta),

(D) y un grupo de sectores o clster (verde).

El primer sistema de direccionamiento que se us fue el cilindro-cabeza-sector

(Cylinder-Head-Sector, CHS), ya que con estos tres valores se puede situar un

dato cualquiera del disco. Ms adelante se cre otro sistema ms sencillo:

direccionamiento de bloques lgicos (Logical block addressing, LBA), que



consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un nico

nmero. ste es el que actualmente se usa.

3.4. FACTOR DE FORMA

El ms temprano "factor de forma" de los discos duros, hered sus dimensio-

nes de las disqueteras. Pueden ser montados en los mismos chasis y as los

discos duros con factor de forma, pasaron a llamarse coloquialmente tipos FDD

"floppy-disk drives" (en ingls).

La compatibilidad del "factor de forma" continua siendo de 3 pulgadas (8,89

cm) incluso despus de haber sacado otros tipos de disquetes con unas

dimensiones ms pequeas.

8 pulgadas: 241,3117,5362 mm (9,54,62414,25 pulgadas).

En 1979, Shugart Associates sac el primer factor de forma compatible con los

disco duros, SA1000, teniendo las mismas dimensiones y siendo compatible

con la interfaz de 8 pulgadas de las disqueteras. Haba dos versiones

disponibles, la de la misma altura y la de la mitad (58,7 mm).

5,25 pulgadas: 146,141,4203 mm (5,751,638 pulgadas). Este

factor de forma es el primero usado por los discos duros de Seagate

en 1980 con el mismo tamao y altura mxima de los FDD de 5

pulgadas, por ejemplo: 82,5 mm mximo.

ste es dos veces tan alto como el factor de 8 pulgadas, que comnmente se

usa hoy; por ejemplo: 41,4 mm (1,64 pulgadas). La mayora de los modelos de

unidades pticas (DVD/CD) de 120 mm usan el tamao del factor de forma de

media altura de 5, pero tambin para discos duros. El modelo Quantum

Bigfoot es el ltimo que se us a finales de los 90'.

3,5 pulgadas: 101,625,4146 mm (415.75 pulgadas).

Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Rodine que

tienen el mismo tamao que las disqueteras de 3, 41,4 mm de altura. Hoy ha



sido en gran parte remplazado por la lnea "slim" de 25,4 mm (1 pulgada), o

"low-profile" que es usado en la mayora de los discos duros.

2,5 pulgadas: 69,859,5-15100 mm (2,750,374-0,593,945

pulgadas).

Este factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988 y no se corresponde

con el tamao de las lectoras de disquete. Este es frecuentemente usado por

los discos duros de los equipos mviles (porttiles, reproductores de msica,

etc...) y en 2008 fue reemplazado por unidades de 3,5 pulgadas de la clase

multiplataforma. Hoy en da la dominante de este factor de forma son las

unidades para porttiles de 9,5 mm, pero las unidades de mayor capacidad

tienen una altura de 12,5 mm.

1,8 pulgadas: 54871 mm.

Este factor de forma se introdujo por Integral Peripherals en 1993 y se involucr

con ATA-7 LIF con las dimensiones indicadas y su uso se incrementa en

reproductores de audio digital y su subnotebook. La variante original posee de

2 GB a 5 GB y cabe en una ranura de expansin de tarjeta de ordenador

personal. Son usados normalmente en iPods y discos duros basados en MP3.

1 pulgadas: 42,8536,4 mm.

Este factor de forma se introdujo en 1999 por IBM y Microdrive, apto para los

slots tipo 2 de compact flash, Samsung llama al mismo factor como 1,3

pulgadas.

0,85 pulgadas: 24532 mm.

Toshiba anunci este factor de forma el 8 de enero de 2004 para usarse en

mviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC slot compatible con disco

duro optimizado para vdeo y almacenamiento para micromviles de 4G.

Toshiba actualmente vende versiones de 4 GB (MK4001MTD) y 8 GB

(MK8003MTD) 5 y tienen el rcord Guinness del disco duro ms pequeo.



Los principales fabricantes suspendieron la investigacin de nuevos productos

para 1 pulgada (1,3 pulgadas) y 0,85 pulgadas en 2007, debido a la cada de

precios de las memorias flash, aunque Samsung introdujo en el 2008 con el

SpidPoint A1 otra unidad de 1,3 pulgadas.

El nombre de "pulgada" para los factores de forma normalmente no identifica

ningn producto actual (son especificadas en milmetros para los factores de

forma ms recientes), pero estos indican el tamao relativo del disco, para

inters de la continuidad histrica.

3.5. FUNCIONAMIENTO MECNICO

Un disco duro suele tener:

Platos, en donde se graban los datos.

Cabezal de lectura/escritura.

Motor, que hace girar los platos.

Electroimn, que mueve el cabezal.

Circuito electrnico de control, que incluye: interfaz con la computadora,

memoria cach.

Bolsita desecante (gel de slice), para evitar la humedad.

Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer

algn filtro de aire.

3.6. INTEGRIDAD

Debido a la distancia extremadamente pequea entre los cabezales y la

superficie del disco, cualquier contaminacin de los cabezales de

lectura/escritura o las fuentes puede dar lugar a un accidente en los cabezales,

un fallo del disco en el que el cabezal raya la superficie de la fuente, a menudo

moliendo la fina pelcula magntica y causando la prdida de datos. Estos

accidentes pueden ser causados por un fallo electrnico, un repentino corte en

el suministro elctrico, golpes fsicos, el desgaste, la corrosin o debido a que

los cabezales o las fuentes sean de pobre fabricacin.



El eje del sistema del disco duro depende de la presin del aire dentro del

recinto para sostener los cabezales y su correcta altura mientras el disco gira.

Un disco duro requiere un cierto rango de presiones de aire para funcionar

correctamente. La conexin al entorno exterior y la presin se produce a travs

de un pequeo agujero en el recinto (cerca de 0,5 mm de dimetro)

normalmente con un filtro en su interior (filtro de respiracin, ver abajo). Si la

presin del aire es demasiado baja, entonces no hay suficiente impulso para el

cabezal, que se acerca demasiado al disco, y se da el riesgo de fallos y

prdidas de datos. Son necesarios discos fabricados especialmente para

operaciones de gran altitud, sobre 3.000 m. Hay que tener en cuenta que los

aviones modernos tienen una cabina presurizada cuya presin interior equivale

normalmente a una altitud de 2.600 m como mximo. Por lo tanto los discos

duros ordinarios se pueden usar de manera segura en los vuelos. Los discos

modernos incluyen sensores de temperatura y se ajustan a las condiciones del

entorno. Los agujeros de ventilacin se pueden ver en todos los discos

(normalmente tienen una pegatina a su lado que advierte al usuario de no

cubrir el agujero). El aire dentro del disco operativo est en constante

movimiento siendo barrido por la friccin del plato. Este aire pasa a travs de

un filtro de recirculacin interna para quitar cualquier contaminante que se

hubiera quedado de su fabricacin, alguna partcula o componente qumico que

de alguna forma hubiera entrado en el recinto, y cualquier partcula generada

en una operacin normal. Una humedad muy alta durante un periodo largo

puede corroer los cabezales y los platos.

Para los cabezales resistentes al magnetismo grandes (GMR) en particular, un

incidente minoritario debido a la contaminacin (que no se disipa la superficie

magntica del disco) llega a dar lugar a un sobrecalentamiento temporal en el

cabezal, debido a la friccin con la superficie del disco, y puede hacer que los

datos no se puedan leer durante un periodo corto de tiempo hasta que la

temperatura del cabezal se estabilice (tambin conocido como aspereza

trmica, un problema que en parte puede ser tratado con el filtro electrnico

apropiado de la seal de lectura).



Los componentes electrnicos del disco duro controlan el movimiento del

accionador y la rotacin del disco, y realiza lecturas y escrituras necesitadas

por el controlador de disco. El firmware de los discos modernos es capaz de

programar lecturas y escrituras de forma eficiente en la superficie de los discos

y de reasignar sectores que hayan fallado.

3.7. TECNOLOGA DEL DISCO DURO.

Como hemos comentado antes, el disco duro es de una aleacin de aluminio y

est recubierto de un material magntico, normalmente por ambas caras. Los

tomos de este material magntico estn orientados de forma aleatoria por lo

que si no son orientados todos en una determinada direccin, sus efectos se

compensan y dan la sensacin de no estar magnetizada la superficie del disco.

Bajo la influencia de un campo magntico externo fuerte, todos los campos

internos se orientan en una misma direccin y sentido, presentando el material

un estado de magnetizacin. Una vez que desaparece el campo externo, el

material magntico conserva su estado.

Se puede observar cmo estn orientadas las partculas magnticas sin la

presencia de campo magntico externo, y como al aplicar un campo, estas se

orientan todas en una determinada direccin.

Soporte de grabacin en presencia de campo magntico.



Para generar el campo magntico externo se utiliza un cabezal formado por un

ncleo de ferrita, al que se enrolla una bobina, por la que pasa una corriente de

entre 10 y 20 mA. Segn pase la corriente en un sentido o en otro genera sobre

el disco regiones polarizadas en sentido o en el opuesto.

Sistema de lectura/escritura sobre la superficie del disco duro.

Para la lectura el proceso es casi el mismo, pero al revs. Por la bobina no

circula ninguna corriente, y al pasar sobre la superficie magnetizada, esta

induce una pequea corriente sobre la bobina que ser analizada y segn su

sentido habr ledo un 1 o un 0.

Cuando la cabeza lectora detecta un nmero elevado de ceros o de unos

consecutivos, para saber cuntos hay debe de utilizar una seal de

sincronizacin (reloj). Actualmente suele utilizarse una seal de sincronizacin

combinada con los propios datos. Se llama codificacin Manchester y consiste

en detectar los pasos por cero de la seal como indicadores de 0 o 1. En la

figura siguiente se muestra este sistema. La codificacin puede ser la mostrada



en la figura o la inversa, es decir un 0 puede ser un flanco de subida (como en

la figura) o un flanco de bajada.

Sistema de codificacin Manchester

Puede observarse como la magnetizacin cambia para cada bit. De esta forma

se detecta cadenas de 0 o de 1 sin dificultad. Hoy en da se han

desarrollado otras codificaciones ms compactas y eficiente.

Los discos y las unidades de lectura estn en un compartimiento sellado con

aire filtrado y carente de impurezas (se le llama tecnologa Winchester). Esto

permite que las cabezas lectoras estn muy cerca de la superficie del disco y

los discos sean muy fiables.

3.8. FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO DURO.

Cuando el usuario de un ordenador o el software indica al sistema operativo

que debe leer o escribir a un archivo, el sistema operativo solicita que el

controlador del disco duro traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla

de asignacin de archivos (FAT). El sistema operativo lee la FAT para

determinar en qu punto comienza un archivo en el disco, o qu partes del

disco estn disponibles para guardar un nuevo archivo.

Es posible guardar un solo archivo en racimos diferentes sobre varios platos,

comenzando con el primer racimo disponible que se encuentra. Despus 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. Un ordenador funciona al ritmo

marcado por su componente ms lento, y por eso un disco duro lento puede

hacer que tu maquina sea vencida en prestaciones por otro equipo menos

equipado en cuanto a procesador y cantidad de memoria, pues de la velocidad

del disco duro depende el tiempo necesario para cargar tus programas y para

recuperar y almacenar tus datos.

3.9. TECNOLOGA DE CONEXIN DE DISCOS DUROS.

Las dos tecnologas de interfaces que coexisten actualmente en la fabricacin

de discos duros son SCSI y EIDE. Los primeros se emplean fundamentalmente

en equipos de gama alta, mientras que los EIDE son los ms extendidos.

3.9.1. INTERFAZ ATA Y DISCOS IDE

AT Attachment (ATA) es la norma para la interconexin de discos o CD-ROMs,

creada por varios fabricantes de software y hardware en los ochenta. "AT"

proviene de la arquitectura IBM PC/AT. Normalmente llamamos IDE o ATA al

interfaz, pero no son lo mismo. IDE es la especificacin del disco duro en s, y

ATA es la especificacin de la interfaz entre el disco duro y el bus del sistema.

Todas las revisiones del ATA, desde el ATA-1 hasta el ATA-5, fueron

realizadas por ANSI.

IDE fue creado por Western Digital y Compaq en 1986, es un interfaz usado

principalmente en discos duros, responsable de comunicarlo con el procesador.

Su ancho de bus es de 8 y 16 bits, y su frecuencia inicial de trabajo es 8MHz,

usando un cable de 40 lineas que permite conectar hasta 2 discos duros. Los

discos IDE son controlados por el microprocesador porque no tienen la

capacidad de realizar por s mismos tareas complejas. Este sistema se suele

usar en perifricos porque es barato y su interfaz es simple. Para solucionar

algunas de sus limitaciones (como el tamao mximo de los discos), se cre el

Enhaced IDE (E-IDE).



E-IDE fue creado por Western Digital y tiene multitud de ventajas, como por

ejemplo el soporte de discos duros de 2.5 pulgadas, y llevar el lmite de tamao

desde 528 MBytes hasta 8.4 GB mediante el modo LBA. Adems, permite

hasta cuatro discos duros mediante el uso de dos cables. Para la transmisin

de datos, EATA cuenta con el modo PIO Mode4 y modo DMA multiword.

En 1996, Quantum lanz la especificacin Ultra-ATA, tambien llamada

Ultra-ATA/33, Ultra- DMA33. Mediante el uso de los dos flancos de la seal de

reloj, el rendimiento del esquema original se multiplic por dos, pasando de

16MB/seg a 33MB/seg. Tambin se le aadi una comprobacin CRC para

garantizar la fiabilidad de los datos.

En 1998 se aadi una nueva reforma, la especificacin Ultra-ATA/66, en la

que se cambi el cable de 40 lineas por otro con 80 (las 40 lneas extra se usan

como apantallamiento para proteger de interferencias). Con esto y otros

retoques, se consigui subir la velocidad de transferencia hasta los 66MB/seg.

Surgi luego el Ultra-ATA/100, en donde se aument la frecuencia de reloj para

alcanzar los 100MB/seg. Ultra-ATA/133 fue anunciado por Maxtor en 2001,

elevando la velocidad hasta 133MB/seg.

En la figura podemos observar las diferencias entre IDE y EIDE.

Enhanced Integrated Disk Electronic (EIDE)



3.9.2. SERIAL ATA

Serial ATA es el ltimo interfaz ATA, desarrollado con varias metas tales como

transmisin rpida y fiable de los datos, conectores simples, capacidades de

autoconfiguracin y sobre todo, ser compatible con el software hecho para

Parallel ATA.

Hace cinco aos, la Serial ATA Organization, Intel y varios fabricantes de

discos duros crearon el interfaz Serial ATA, que es ms rpido que los ATA100

y ATA133. Serial ATA, en su primera definicin, era capaz de alcanzar los

150MBytes/seg gracias a que trabaja en serie, necesitando slo un cable y

reduciendo de esta forma el nmero de pines en los conectores.

Serial ATA utiliza un cable muy delgado de slo 8 conductores y el conector es

mucho ms pequeo e incluso el de la alimentacin es distinto y proporciona

3,3 voltios, un voltaje que hasta ahora slo se utilizaba en la placa base. Otra

ventaja es el aumento en la longitud mxima del cable utilizado que podr

llegar hasta el metro, ms del doble que con ATA paralelo.

IDE/ATA est obsoleto, y necesita un sucesor. Para los usuarios que

demandan velocidad y eficiencia, Parallel ATA no parece lo suficiente bueno o

estable como para cumplir sus expectativas. Parallel ATA implica una gran

cantidad de lneas de datos, y grandes frecuencias transmitidas por ellas. Serial

ATA, por el contrario, procesa los datos de forma secuencial y aprovecha la

experiencia adquirida por el mercado con Ethernet, USB, FireWire e

HyperTransport para conseguir un mtodo de transmisin de datos ms rpido

y fiable. En la figura lateral se puede observar las diferencias fsicas entre estos

dos tipos de conexiones.



Respecto al cable de alimentacin tambin es diferente al de los discos

ATA originales, y las tensiones de trabajo son menores, adems

no es necesaria la configuracin Master/Slave tradicional.

3.9.3. SCSI (Small Computers System Interface)

Normalmente de mayor capacidad que los IDE y mejores prestaciones, esta

interfaz permite conectar en cadena hasta 7 discos a una sola

controladora. La principal desventaja de los SCSI radica en su precio y en su

mayor dificultad de instalacin. Dentro de esta interfaz podemos distinguir entre

el SCSI (ancho de banda de 8 bits), SCSI-2 (ancho de banda de 16 bits), Fast

Wide SCSI-2 (ancho de banda de 16 bits y transferencia mxima en modo

sncrono de 20 Mbytes por segundo), Ultra SCSI (ancho de banda de 8 bits y

velocidad de transferencia mxima de 20 Mbytes/segundo) y Ultra Wide SCSI

(ancho de banda de 16 bits y velocidad mxima de transferencia de 40

Mbytes/segundo).

Esquema de organizacin.



3.10. PARMETROS DE LOS DISCOS DUROS.

Los parmetros que determinan las prestaciones de un disco duro son los

siguientes:

TMA: Tiempo medio de acceso (Average Seek Time) o tiempo medio

de bsqueda y posicionamiento de las cabezas del disco duro en un

cilindro determinado. Se mide en milisegundos. Es el valor que suele

aparecer en todas las tablas de caractersticas de discos duros. Es uno

de los factores ms importantes a la hora de escoger un disco duro.

Cuando se oye hacer ligeros clicks al disco duro, es que est buscando

los datos que le hemos pedido (cambiando de pista). Hoy en da en un

disco moderno, lo normal son 10 milisegundos.

Velocidad de rotacin (RPM): Es la velocidad a la que gira el disco

duro, ms exactamente, la velocidad a la que giran el/los platos del

disco, que es donde se almacenan magnticamente los datos. La regla

es: a mayor velocidad de rotacin, ms alta ser la transferencia de

datos, pero tambin mayor ser el ruido y mayor ser el calor generado

por el disco duro. Se mide en nmero revoluciones por minuto (RPM).

No debe comprarse un disco duro IDE de menos de 7200RPM, ni un

disco SCSI de menos de 7200RPM (los hay de 10.000RPM). Una

velocidad de 5400RPM permitir una transferencia entre 10MB y 16MB

por segundo con los datos que estn en la parte exterior del cilindro o

plato, algo menos en el interior.

Memoria CACHE (Tamao del buffer). El buffer o la cache es una

memoria que va incluida en la controladora interna del disco duro,

generalmente, de modo que todos los datos que se leen y escriben a

disco duro se almacenan primeramente en el buffer. Generalmente los

discos traen entre 2Mb y 16 Mb de cache incorporada a la propia

controladora. Pero si no es as, pueden usar la propia memoria principal

para este propsito.

Buffer de Pista: es una memoria incluida en la electrnica de las

unidades de disco, que almacena el contenido de una pista completa,



as cuando se pide la lectura de una pista, esta lectura de hace de una

sola vez toda ella.

TMB: Posicionamiento pista a pista (Track-Track Seek). Tiempo

medio de posicionamiento de las cabezas del disco duro entre dos

cilindros consecutivos. Se mide tambin en milisegundos (mseg) y no

suele especificarse en las tablas.

Velocidad de transferencia de datos: (Data Transfer Rate).

Especifica la cantidad mxima de informacin que se transfiere por

unidad de tiempo. Se mide en Mbytes/segundo.

MTBF (Mean-time-between-failure): Tiempo medio de vida entre

fallos. Se especifica en horas.

Capacidad: Hoy en da se mide en GB.

Algunas de estas caractersticas pueden ser ledas en la parte trasera de los

discos, como se muestra en la figura.

Parte trasera de un Disco.

Una vez determinado el modelo de disco duro, otro factor a tener en cuenta es

la optimizacin de su funcionamiento. Es aqu donde incluimos:

Fragmentacin: cuando un fichero se encuentra almacenado en partes

dispersas del disco duro, las cabezas deben desplazarse de una parte a

otra para leer la informacin, con las consiguientes prdidas de

prestaciones. Mediante utilidades software, como las Utilidades

Norton, podemos conseguir desfragmentar el disco. Este proceso

deber efectuarse peridicamente.



Cach software de disco: mediante una utilidad software

(Smartdrv.exe en el MS DOS) se reserva una cierta cantidad de espacio

en la memoria RAM que permite almacenar en ella los datos sensibles

del disco duro FAT, Tabla de directorios ... as como la informacin mas

recientemente utilizada. Ello hace aumentar significativamente las

prestaciones. Por ltimo indicar que el tamao de dicho cach debe ir en

funcin de la cantidad de memoria RAM del sistema.

El sistema operativo Windows ofrece una serie de herramientas para mantener

en buen estado nuestros discos duros.

Utilidad de defragmentacin de disco. Utilidad de compresin de disco.

Deteccin de daos fsicos sobre la superficie del disco. Utilidad de copias de

seguridad o volcados de disco.

Su uso regular en el tiempo nos permitir tener un buen mantenimiento de

nuestros discos.

A continuacin se proporcionan las direcciones de las Pginas WEB de las

compaas fabricantes de discos duros ms importantes:

Seagate Technology: http://www.seagate.com

Maxtor: http://www.maxtor.com

Western Digital: http://www.wdc.com

Quantum: http://swww.quantum.com

3.11. ESTRUCTURA LGICA DE UN DISCO DURO

La estructura lgica de un disco duro est formada por:

El sector de arranque (Master Boot Record o Bootstrap-loader).

Espacio particionado.

Espacio sin particionar



3.12. EL SECTOR DE ARRANQUE

Es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector 1) y como

todos los sectores ocupa 512 bytes. En l se almacena la tabla de particiones y

un pequeo programa master de inicializacin, llamado tambin Master Boot o

BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se arranca el PC desde el DOS.

Este programa es el encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control

al sector de arranque de la particin activa. Si no existiese particin activa,

mostrara un mensaje de error. A CONTINUACIN SE MUESTRA SU

ESTRUCTURA:

512 Byte

Primer sector fsico del disco (Pista Cero)

446 Byte Cdigo mquina (gestor de arranque)

64 byte Tabla de particiones.

2 bytes Firma de unidad arrancable ("055AAh" en hexadecimal)

3.13. EL ESPACIO PARTICIONADO

Es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna particin.

3.14. EL ESPACIO NO PARTICIONADO

Es espacio no accesible del disco ya que todava no ha sido asignado a

ninguna particin. A continuacin se muestra un ejemplo de un disco duro con

espacio particionado (2 particiones primarias y 2 lgicas) y espacio todava sin

particionar.

Estructura de un disco con dos particiones.



El caso ms sencillo consiste en un sector de arranque que contenga una tabla

de particiones con una sola particin, y que esta particin ocupe la totalidad del

espacio restante del disco. En este caso, no existira espacio sin particionar.

Estructura de un disco con dos particiones.

3.14.1. LAS PARTICIONES

Cada disco duro constituye una unidad fsica distinta. Sin embargo, los

sistemas operativos no trabajan con unidades fsicas directamente sino con

unidades lgicas. Dentro de una misma unidad fsica de disco duro puede

haber varias unidades lgicas. Cada una de estas unidades lgicas

constituye una particin del disco duro. Esto quiere decir que podemos dividir

un disco duro en, por ejemplo, dos particiones (dos unidades lgicas dentro de

una misma unidad fsica) y trabajar de la misma manera que si tuvisemos dos

discos duros (dos unidades lgicas para cada unidad fsica).

Particiones y directorios

Ambas estructuras permiten organizar datos dentro de un disco duro. Sin

embargo, presentan importantes diferencias:

1) Las particiones son divisiones de tamao fijo del disco duro; los directorios

son divisiones de tamao variable de la particin.

2) Las particiones ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro

(mayor seguridad); los directorios suelen tener su informacin desperdigada

por toda la particin.



3) Cada particin del disco duro puede tener un sistema de archivos (sistema

operativo) distinto; todos los directorios de la particin tienen el sistema de

archivos de la particin.

Como mnimo, es necesario crear una particin para cada disco duro. Esta

particin puede contener la totalidad del espacio del disco duro o slo una

parte. Las razones que nos pueden llevar a crear ms de una particin por

disco se suelen reducir a tres.

1. Razones organizativas. Debido a que el ordenador es utilizado por varios

usuarios, por ejemplo.

2. Instalacin de ms de un sistema operativo. Debido a que cada sistema

operativo requiere (como norma general) una particin propia para trabajar.

3. Razones de eficiencia. Por ejemplo, suele ser preferible tener varias

particiones FAT pequeas antes que una gran particin FAT. Esto es debido a

que cuanto mayor es el tamao de una particin, mayor es el tamao del grupo

(cluster) y, por consiguiente, se desaprovecha ms espacio de la particin. Ms

adelante, veremos esto con mayor detalle.

Las particiones pueden ser de dos tipos: primarias o lgicas. Las particiones

lgicas se definen dentro de una particin primaria especial denominada

particin extendida.

En un disco duro slo pueden existir 4 particiones primarias (incluida la

particin extendida, si existe). Las particiones existentes deben inscribirse en

una tabla de particiones de 4 entradas situada en el primer sector de todo disco

duro. De estas 4 entradas de la tabla puede que no est utilizada ninguna

(disco duro sin particionar, tal y como viene de fbrica) o que estn utilizadas

una, dos, tres o las cuatro entradas. En cualquiera de estos ltimos casos

(incluso cuando slo hay una particin), es necesario que en la tabla de

particiones figure una de ellas como particin activa. La particin activa es

aquella a la que el programa de inicializacin (Master Boot) cede el control al

arrancar. El sistema operativo de la particin activa ser el que se cargue al

arrancar desde el disco duro.



De todo lo anterior se pueden deducir varias conclusiones: Para que un disco

duro sea utilizable debe tener al menos una particin primaria. Adems para

que un disco duro sea arrancable debe tener activada una de las particiones y

un sistema operativo instalado en ella.

4. DISCOS FLEXIBLES

Estn construidos de material plstico flexible, el cual est recubierto de

material magntico (ferromagntico) sobre el cual el cabezal grabar los datos.

Estructura de una unidad de disco flexible (diskette):

Estructura de un diskette

Sector: porciones radiales. Es como un pedazo de torta.

Pista: crculos concntricos longitudinales.

Lados: las superficies superior e inferior.

Los datos se graban en los lados, pistas y sectores especificados, en unidades

de localizacin llamados clster. Cada clster tiene en los diskettes un total de

512 bytes. Cuando se desea acceder a un clster, se debe especificar en qu

lado, pista y sector se encuentra.

El clster es el mnimo tamao al que se puede acceder, por tanto es el mnimo

tamao que puede tener un archivo. En el caso de los diskettes, un archivo

como mnimo ocupar 512 bytes, aunque en realidad tenga solamente un byte.

4.1. HISTORIA El nacimiento del disquete se le atribuye a Alan Shugart, quien en los

laboratorios de IBM en San Jos, California, lideraba el equipo de desarrollo de

la platina de disco, en 1967.

Los primeros discos flexibles fueron utilizados en IBM para cargar micro

cdigos en el controlador del paquete de discos Merln, el IBM 3330, que era

un dispositivo de almacenamiento de 100MB de capacidad. Reciban el nombre

de floppy por su flexibilidad.



En 1971, IBM introdujo al mercado el primer "disco de memoria". Se trataba de

un floppy de 8", que estaba conformado por un disco de material plstico

flexible, cubierto por una capa de xido de hierro, envuelto en una camisa

protectora y forro de tela. Los datos eran escritos y ledos de la superficie

magntica del disco.

En 1974, se introdujo la platina de minifloppy de 5 , el que sera utilizado para

sus equipos de cmputo de sobremesa, y que eventualmente se convertira en

el estndar para las computadoras personales.

Para 1978 ya existan ms de 10 fabricantes de platinas de disco flexible de 5

".

En 1981, Sony presenta la primera platina para discos de 3, as como los

disquetes, similares a los floppys, pero con la camisa protectora de un material

ms duro, as como un mecanismo de proteccin para la ventana de lectura de

datos. Este disco se convirti en el nuevo estndar.

4.2. Diskettes Los disquetes son pequeos discos cuyos platos son flexibles, ya que estn

constituidos por un material de plstico y son intercambiables. La superficie se

encuentra protegida por una funda recubierta internamente de un material que

facilita el deslizamiento rotacional del plato. En la funda hay una abertura radial

que abarca a todas las pistas; a travs de esta ventana las cabezas de la

unidad de disquetes acceden a la informacin. Tambin en el sobre y en el



plato hay otro orificio que sirve para que la unidad por medios pticos tenga

una referencia de alineacin para localizar pistas y sectores. El centro est

abierto con objeto de que el disquete ajuste en el eje de rotacin de la unidad

de lectura / grabacin.

4.3. Tipos de diskettes: Segn su tamao: de 5,25 pulgadas de dimetro, y de 3,5 pulgadas de

dimetro. El primero se encuentra obsoleto.

Segn su capacidad: Pueden ser de doble densidad y de alta densidad.

Doble densidad de 5,25 pulgadas, 360 kB de capacidad.

Doble densidad de 3,5 pulgadas, 720 kB de capacidad.

Alta densidad de 5,25 pulgadas, 1,2 MB de capacidad.

Alta densidad de 3,5 pulgadas, 1.44 MB de capacidad.

En la figura podemos ver algunas imgenes.

Varias imgenes de Diskettes. Desde los 128Kbytes hasta 1,44 Mbytes.

De estos, todos estn obsoletos, menos el ltimo. El formato interno es muy

similar al de un disco rgido, pero cambia su capacidad. Los discos de 3 " o

2HD (doble alta densidad), poseen 18 sectores por pista (512 bytes por sector),

y como poseen dos caras la capacidad total ser pues 18 sectores/pista x

512bytes/sector x 80pistas/cara x 2caras = 1.474560 Bytes = 1,44 MB.



4.4. Estructura de una diskettera. Para poder grabar y leer los archivos, se tienen los cabezales, o cabezas.

Estos se componen de un ncleo metlico, alrededor del cual se enrolla una

bobina. El ncleo no es totalmente cerrado, ya que tiene un espacio de aire,

llamado gap. Este gap es el que al estar en contacto con el material magntico

del que se compone el diskette, orienta los dipolos de una forma tal a que los

datos quedan grabados. Para leer, los dipolos magnticos orientados que estn

en el diskette, al pasar cerca del ncleo producen en la bobina un voltaje, que

es entendido como cero o uno, siendo por tanto ledos los datos grabados

anteriormente.

Para desplazarse de una pista a otra, los cabezales de lectura/escritura

cuentan con un motor de pasos, que puede ser movido en pasos de 1,8

grados. En el eje de este motor est el mecanismo tipo espiral que mueve los

cabezales.

Para encontrar los sectores, un motor de giro mueve el diskette a una velocidad

de 300 rotaciones por minuto.

Durante una operacin de E/S, el controlador de la unidad de disco o de la

disquetera debe recibir tres nmeros: el del cilindro que contiene la pista donde

est ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa pista, y el nmero del



sector dentro de la pista. En un disquete el tiempo de acceso es del orden de

(70 + 100) mseg. = 170 mseg, es decir la suma del tiempo medio de acceso

ms la latencia.

Un disquete de 3 " y 1,44 MB, 80 cilindros y 18 sectores por pista gira a 300

rpm. O sea 200 mseg por vuelta. Por lo tanto, un sector ser recorrido en

(200/18) mseg = 11.11 mseg. La velocidad de transferencia interna ser: 512

Bytes/11.11 mseg = = 45 KB/seg. Que tambin ser la velocidad de

transferencia puesto que aunque la controladora est conectada a un bus ISA.

Un diodo LED externo indica si la unidad est leyendo o escribiendo.

Por si alguien no ha visto aun una disquetera, en la figura se ve una imagen

clsica de una disquetera interna y otra imagen de una disquetera ms

moderna (y externa).

Imgen de Disquettera clsica y al lado una unidad externa.



5. UNIDADES ZIP (Iomega).

Estos discos son dispositivos magnticos un poco mayores que los clsicos

disquetes de 3,5 pulgadas, aunque mucho ms robustos y fiables, con una

capacidad sin compresin de 100 MB una vez formateados.

Imagen de una unidad Iomega de 100 Mbytes.

A favor: portabilidad, reducido formato, precio global, muy extendido.

En contras: capacidad reducida, incompatible con disquetes de 3,5" .

Este tamao les hace inapropiados para hacer copias de seguridad del disco

duro completo. Su velocidad de transferencia de datos no resulta comparable a

la de un disco duro actual, aunque son decenas de veces ms rpidos que una

disquetera tradicional (alrededor de 1 MB/s para la versin SCSI).

Existen en diversos formatos, tanto internos como externos. Los internos

pueden tener interfaz IDE, como la de un disco duro o CD-ROM, o bien SCSI;

ambas son bastante rpidas, la SCSI un poco ms, aunque su precio es

tambin superior.

Las versiones externas aparecen con interfaz SCSI (con un rendimiento

idntico a la versin interna) o bien conectable al puerto paralelo, sin tener que

prescindir de la impresora conectada a ste. Puede funcionar de pie o

tumbada. El modelo para puerto paralelo pone el acento en la portabilidad

absoluta entre ordenadores (basta que tengan este puerto, el de impresora),



aunque su velocidad es la ms reducida de las tres versiones. Muy resistente,

puede ser el acompaante ideal de un porttil.

Ha tenido gran aceptacin, siendo el estndar "de facto" en su

segmento, pese a no poder prescindir de la disquetera de 3,5" con la que no

son en absoluto compatibles, aunque sus ventajas puede que suplan este

inconveniente.

6. MAGNETO-PTICOS.

Se trata de dispositivos que anan lo mejor de ambas tecnologas para ofrecer

un producto con un bajo coste por MB almacenado, bastante rpido, con un

soporte absolutamente transportable y sobre todo perdurable: almacenan sus

datos prcticamente para siempre, sin afectarles lo ms mnimo los

campos magnticos (ni el polvo, calor, humedad, etc, hasta un lmite

razonable), a la vez que le permite rescribir sus datos tantas veces como

quiera.

Imagen de un magneto-ptico externo de Fujitsu de 2,3 Gb USB-2, modelo

FUXOPO29.

Pros: alta seguridad de los datos, portabilidad, bajo precio de los discos, fcil

manejo

Contras: inversin inicial, poca implantacin

Son capaces de almacenar hasta 1,3 GB en discos muy similares a los

disquetes de 3,5" (s, as de pequeos) que tienen una cubierta de plstico



para protegerlos de los golpes y el polvo, no como los CDs con su superficie

expuesta a involuntarias huellas de dedos que los inutilicen.

6.1. Tecnologa de lectura/escritura.

Los sistemas Magneto Optical incorporan un soporte magntico de grabacin, y

mediante la cooperacin de un lser y un campo magntico se consigue

realizar la lectura/escritura: el lser calienta el punto de memoria a unos 150o C

(temperatura crtica conocida como el punto Curie), con lo que puede

modificarse su estado de polarizacin magntica mediante el campo

correspondiente (a altas temperaturas la coercitividad o resistencia a

variaciones de orientacin magntica de los materiales disminuye). La lectura

en los sistemas estos sistemas (MO) se realiza reduciendo la potencia del

lser, lo que evita el calentamiento del soporte. La posibilidad de lectura de un

soporte magntico mediante un elemento ptico se explica teniendo en cuenta

que el haz lser est polarizado, y el estado magntico de las partculas del

soporte hace que la polarizacin del haz vare, detectndose este cambio por el

fotodetector.

La diferencia fundamental que separa a esta tecnologa de las dos anteriores

es que stas se basan en un cambio fsico producido en el soporte que

modifica la reflexin. En contraste, esta tecnologa produce un cambio de una

propiedad magntica, no de estado fsico en s, lo que la hace superior a las

dos anteriores puesto que los cambios fsicos reales reducen sensiblemente la

vida del soporte. Estas unidades presentan todava una serie de

inconvenientes, debido a los altos campos magnticos que requieren, lo que

hace que las cabezas de lectura-grabacin sean voluminosas y pesadas, con lo

que se hace ms lento su movimiento. Adems, antes de efectuar una escritura

es necesario efectuar el borrado de la informacin existente, pues es requisito

del proceso de escritura que la alineacin magntica de las partculas del

soporte sea la misma al comenzar dicho proceso.

Las unidades MO trabajan con un nico surco en el soporte, y al disponer

nicamente de una cabeza de lectura-escritura, como el disco presenta

informacin en sus dos caras, slo la mitad de la capacidad de



almacenamiento est en un momento dado disponible. Gracias a este sistema

y al diseo de los discos es posible almacenar datos por 30 aos sin distorsin

o prdidas. Se puede regrabar hasta un milln de veces sin deterioro de la

calidad.

Una vez instalada la unidad, se maneja como si fuera un disco duro ms (sin

necesidad de ningn programa accesorio). Existen discos y lectores-

grabadores de 128, 230, 540, 640 MB y 1,3GB, pero en la actualidad slo son

recomendables los de 640 MB y 1,3 GB (estos ltimos algo caros), que adems

permiten leer y escribir en los discos de menor capacidad (excepto en los de

128 MB, que generalmente slo pueden ser ledos). Su velocidad es muy

elevada, comparable a la de los discos duros de hace unos aos, pero tiene el

problema de que el proceso utilizado obliga a que la escritura se realice a la

mitad de la velocidad de la lectura.

As, mientras que se pueden alcanzar casi los 2,5 MB/s en lectura (una

velocidad comparable a la de un CD-ROM 24x), la escritura se queda en

alrededor de 1 MB/s, con un tiempo de acceso cercano al de un disco duro

(menos de 40 ms). En un MO se puede escribir miles de veces a una velocidad

ms del doble de rpida que en una grabadora de CDs 4x.

Sus nicos problemas son el precio de la unidad lectora-grabadora, y su

relativamente escasa implantacin. En ambientes profesionales son bastante

comunes.

6.2. Magneto-pticos de 5,25" - hasta 4,6 GB.

Los magneto-pticos de 5,25" se basan en la misma tecnologa que sus

hermanos pequeos de 3,5", por lo que atesoran sus mismas ventajas: gran

fiabilidad y durabilidad de los datos a la vez que una velocidad razonablemente

elevada.



Imagen del un dispositivo magneto-ptico de 5,24.

En este caso, adems, la velocidad llega a ser incluso superior: ms de 3 MB/s

en lectura y ms de

1,5 MB/s en escritura usando discos normales. Si el dispositivo soporta discos

LIMDOW, la velocidad de escritura casi se duplica siendo comparable a la de

los discos duros, lo que determina la utilizacin del interfaz SCSI

exclusivamente y el apelativo de discos duros pticos que se les aplica en

ocasiones.

Adems, el cambio de tamao de 3,5" a 5,25" implica un gran aumento de

capacidad; los discos van desde los 650 MB hasta los 5,2 GB, o lo que es lo

mismo: desde la capacidad de un solo CD- ROM hasta la de 8, pasando por los

discos ms comunes, los de 1,3 y 2,6 GB. Con estas cifras y esta velocidad,

hacer un backup de un disco duro de 2,5 GB no lleva ms de un cuarto de hora

y el cartucho resultado es slo un poco ms grande que la funda de un CD, ya

que a eso se parecen los discos: a CDs con una funda tipo disquete.

En la actualidad los modelos ms extendidos son los de 2,6 GB de capacidad

mxima, en los que est implantndose rpidamente el sistema LIMDOW.

Puesto que se trata de dispositivos basados en estndares, existen varias

empresas que los fabrican, por ejemplo Hewlett Packard, Sony o Pinnacle

Micro.



Imagen de un disco magneto-ptico de 5,24.

Esta ltima empresa, Pinnacle, que se dedica casi en exclusiva a estos

dispositivos, tiene uno de los productos ms interesantes de este mercado: el

Apex. Se trata de un dispositivo que admite discos normales de 2,6 GB, pero

que adems tiene unos discos especiales, de diseo propietario (no

compatibles con otros aparatos), que llegan hasta los 4,6 GB, todo ello con una

gran velocidad y a un precio incluso inferior al de muchos dispositivos normales

de slo 2,6 GB.

Pero se, el precio, es el inconveniente de este tipo de perifricos. Los discos,

sin embargo, son bastante econmicos para su gran capacidad, enorme

resistencia y durabilidad.



7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Los dispositivos de almacenamiento de un computador son dispositivos

perifricos del sistema, que actan como medio de soporte para grabar

los programas de usuario, y de los datos y ficheros que va a manejar la

cpu durante el proceso en curso, de forma permanente o temporal

mediante sus propias tecnologas.

Bsicamente el disco duro es interno de la computadora y tiene ms

capacidad de memoria.

A diferencia del disco flexible es de uso exteriormente y su capacidad de

memoria es limitada.

El disco duro es mucho ms caro, el flexible se compra a muy bajo

costo.

El disco duro se adquiere en Internet y tiendas especializadas, el flexible

en mucho ms cantidad de negocios y tiendas.

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