Estructura fiacutesica[editar]

Componentes de un 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 imaacuten tornillos

Interior de un disco duro se aprecia la superficie de un plato y el cabezal de

lecturaescritura retraiacutedo a la izquierda

Dentro de un disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o

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

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

al que estaacuten unidos El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) estaacute

formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos alineados

verticalmente y que tambieacuten se desplazan de forma simultaacutenea en cuya punta

estaacuten las cabezas de lecturaescritura Por norma general hay una cabeza de

lecturaescritura para cada superficie de cada plato Los cabezales pueden

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

rotacioacuten de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier

posicioacuten de la superficie de los platos

Cada plato posee dos ojos y es necesaria una cabeza de lecturaescriturapara

cada cara Si se observa el esquema Cilindro-Cabeza-Sector de maacutes abajo 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 nuacutemero impar de cabezas o con cabezas

deshabilitadas Las cabezas de lecturaescritura nunca tocan el disco sino que

pasan muy cerca (hasta a 3 nanoacutemetros) debido a una finiacutesima peliacutecula de aire

que se forma entre eacutestas y los platos cuando eacutestos 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 formacioacuten de esta

peliacutecula) Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato

causariacutea muchos dantildeos en eacutel rayaacutendolo gravemente debido a lo raacutepido que

giran los platos (uno de 7200 revoluciones por minuto se mueve a 129 kmh en

el borde de un disco de 35 pulgadas)

Direccionamiento[editar]

Cilindro Cabeza y Sector

Pista (A) Sector (B) Sector de una pista (C) Cluacutester (D)

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco

Plato cada uno de los discos que hay dentro del disco duro

Cara cada uno de los dos lados de un plato

Cluster es un conjunto de sectores

Cabeza nuacutemero de cabezales

Pistas una circunferencia dentro de una cara la pista 0 estaacute en el borde exterior

Cilindro conjunto de varias pistas son todas las circunferencias que estaacuten

alineadas verticalmente (una de cada cara)

Sector cada una de las divisiones de una pista El tamantildeo del sector no es

fijo siendo el estaacutendar actual 512 bytes aunque la IDEMA ha creado un

comiteacute que impulsa llevarlo a 4 KiB Antiguamente el nuacutemero de sectores

por pista era fijo lo cual desaprovechaba el espacio significativamente ya

que en las pistas exteriores pueden almacenarse maacutes sectores que en las

interiores Asiacute aparecioacute la tecnologiacutea ZBR(grabacioacuten de bits por zonas)

que aumenta el nuacutemero de sectores en las pistas exteriores y utiliza maacutes

eficientemente el disco duro Asiacute las pistas se agrupan en zonas de pistas

de igual cantidad de sectores Cuanto maacutes lejos del centro de cada plato se

encuentra una zona eacutesta contiene una mayor cantidad de sectores en sus

pistas Ademaacutes mediante ZBR cuando se leen sectores de cilindros maacutes

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

la misma velocidad angular que cilindros internos pero mayor cantidad de sectores3

Sector geomeacutetrico son los sectores contiguos pero de pistas diferentes

El primer sistema de direccionamiento que se usoacute fue el CHS (cilindro-

cabeza-sector) ya que con estos tres valores se puede situar un dato

cualquiera del disco Maacutes adelante se creoacute otro sistema maacutes

sencillo LBA (direccionamiento loacutegico de bloques) que consiste en dividir el

disco entero en sectores y asignar a cada uno un uacutenico nuacutemero Eacuteste es el que

actualmente se usa

Plato (disco duro)

Vista interior de un disco duro mostrando la superficie de uno de sus platos

El plato o disco es el componente principal de un disco duro es un disco

circular en el que se almacenan datos en formato magneacutetico El hecho de que

estos platos o discos sean riacutegidos es el que les da su nombre en oposicioacuten a los

materiales flexibles empleados en los disquetes Los discos duros modernos

normalmente emplean uno o maacutes platos fijados en un mismo eje Un plato

puede almacenar informacioacuten en una de sus caras o en ambas requiriendo en

ese caso un cabezal de lecturaescritura para cada cara

Fabricacioacuten[editar]

Vista interior de un disco duro mostrando dosplatos con sus respectivos

cabezales de lecturaescritura

Los platos se fabrican generalmente a partir de un disco

de aluminio cristalo ceraacutemica Sobre esta base se deposita una fina capa

cobertora en ambas caras mediante un proceso de deposicioacuten al vaciacuteo conocido

comodeposicioacuten por pulverizacioacuten catoacutedica Esta capa cobertora tiene una

estructura compleja consistente en varias subcapas de aleaciones metaacutelicas

(principalmente no magneacuteticas) que permiten un control oacuteptimo de la

orientacioacuten cristalograacutefica y el tamantildeo del grano de la capa magneacutetica que se

ubica sobre ellas

Al final del mismo proceso se da un acabado protector al plato aplicando una

capa superficial de un compuesto basado en el carbono El proceso de

fabricacioacuten acaba con la aplicacioacuten de una capa de un poliacutemero lubricante de

tan solo unos nanoacutemetros de grosor Luego el plato pasa por varios procesos de

verificacioacuten que revisan su superficie para detectar cualquier impureza o pequentildeo defecto con

un margen de error equivalente al de una regioacuten magneacutetica

Cluacutester (informaacutetica)

Un cluacutester en la Universidad McGill

Un ejemplo de cluacutester en la NASA(EE UU)

El teacutermino cluacutester (del ingleacutes cluster grupo o racimo) se aplica a los

conjuntos o conglomerados de computadoras construidos mediante la

utilizacioacuten de hardwares comunes y que se comportan como si fuesen una uacutenica

computadora

La tecnologiacutea de cluacutesteres ha evolucionado en apoyo de actividades que van

desde aplicaciones de supercoacutemputo y software de misiones criacuteticas

servidores web y comercio electroacutenico hasta bases de datos de alto

rendimiento entre otros usos

El coacutemputo con cluacutesteres surge como resultado de la convergencia de varias

tendencias actuales que incluyen la disponibilidad de microprocesadores

econoacutemicos de alto rendimiento y redes de alta velocidad el desarrollo de

herramientas de software para coacutemputo distribuido de alto rendimiento asiacute

como la creciente necesidad de potencia computacional para aplicaciones que la

requieran

Simplemente un cluacutester es un grupo de muacuteltiples ordenadores unidos mediante

una red de alta velocidad de tal forma que el conjunto es visto como un uacutenico

ordenador maacutes potente que los comunes de escritorio

Los cluacutesteres son usualmente empleados para mejorar el rendimiento yo la

disponibilidad por encima de la que es provista por un solo computador

tiacutepicamente siendo maacutes econoacutemico que computadores individuales de rapidez y

disponibilidad comparables

De un cluacutester se espera que presente combinaciones de los siguientes

servicios

1 Alto rendimiento

2 Alta disponibilidad

3 Balanceo de carga

4 Escalabilidad

La construccioacuten de los ordenadores del cluacutester es maacutes faacutecil y econoacutemica debido

a su flexibilidad pueden tener todos la misma configuracioacuten

de hardware y sistema operativo (cluacutester homogeacuteneo) diferente rendimiento

pero con arquitecturas y sistemas operativos similares (cluacutester

semihomogeacuteneo) o tener diferente hardware y sistema operativo (cluacutester

heterogeacuteneo) lo que hace maacutes faacutecil y econoacutemica su construccioacuten

Para que un cluacutester funcione como tal no basta solo con conectar entre siacute los

ordenadores sino que es necesario proveer un sistema de manejo del cluacutester

el cual se encargue de interactuar con el usuario y los procesos que corren en

eacutel para optimizar el funcionamiento

Zone Bit Recording

ZBR es la sigla de Zone Bit Recording un meacutetodo de formatear las pistas de un disco de tal manera

que las pistas exteriores puedan contener maacutes sectores que las interiores Este meacutetodo es tambieacuten

conocido como Sectores variables por pista (o por cilindro) o Velocidad Constante Angular por Zona

Antiguamente las pistas se dividiacutean en un nuacutemero igual de sectores pero considerando que las pistas

de un disco son circunferencias conceacutentricas eacutestas tienen mayor longitud entre maacutes lejanas sean del

centro Esto lleva a que a igual calidad del medio se desaproveche el espacio en las pistas maacutes

exteriores del plato

Acomodo fiacutesico de sectores en un disco con estructura ZBR Conforme aumenta la distancia del centro

el nuacutemero de sectores en cada aacutengulo determinado aumenta En la figura crece de uno (zona roja) a

dos (verde) a cuatro (gris)

Asiacute esta tecnologiacutea agrupa las pistas en zonas seguacuten su distancia desde el centro del disco dividiendo

a cada zona en un nuacutemero diferente de sectores por pista Al avanzar desde el centro hacia fuera cada

zona tendraacute maacutes sectores por pista que la anterior

Esto tiene como resultado un uso maacutes eficiente de la superficie del disco a cambio de una mayor

complejidad en el controlador Las primeras unidades de disco en el mercado de las computadoras

personales que implementaban esta estrategia (lafamilia Commodore 1541 y los primeros Apple

SuperDrive) resultaron demasiado caras y complejas al sistema operativo por lo cual ZBR se abandonoacute

por muchos antildeos no fue sino hasta mediados de los 1990 que con la abstraccioacuten presentada por

el direccionamiento LBA volvieron a aparecer en los discos duros

En los discos flexibles el empleo de ZBR requeriacutea que el motor girara a distinta velocidad para cada una

de las zonas dado que la cabeza lectora teniacutea que operar a una velocidad de transferencia constante

en los discos duros modernos la cabeza es capaz de ajustar su velocidad de lecturaescritura

dependiendo de la zona en la cual se encuentre por lo cual la velocidad de rotacioacuten puede mantenerse

constante1

Comparacioacuten de distintos medios de almacenamiento empleados a lo largo de la historia del

almacenamiento detallando cuaacuteles emplean velocidad lineal constante(CLV) velocidad angular

constante(CAV) o aceleracioacuten angular constante (CAA)

Cabe mencionar que unos pocos medios de almacenamiento oacuteptico por las caracteriacutesticas de su

mecanismo de lecturaescritura emplean una teacutecnica similar pero maacutes exacta la velocidad lineal consta

head (Unix)

head (que significa cabeza en ingleacutes) es un programa de los sistemas tipo Unix que muestra las

primeras liacuteneas de uno o maacutes archivos de texto

head imprimiraacute por defecto a la salida estaacutendar las primeras diez liacuteneas de sus datos de entrada Tanto

las unidades de impresioacuten (liacuteneas bloques bytes) como su nuacutemero pueden alterarse con opciones de

la liacutenea de comandos

-n nuacutemero imprime el nuacutemero indicado de liacuteneas

-c nuacutemero imprime el nuacutemero indicado de bytes

Si el nuacutemero indicado en las opciones va precedido por un signo - head imprimiraacute desde el inicio del

archivo hasta justo antes de la eneacutesima unidad Por ejemplo el comando

62 Direccionamientos CHS LBA

sect1 La interrupcioacuten 13h estaacutendar

Al disentildear el PC XT en 1983 los ingenieros de IBM establecieron que los servicios BIOS relativos al manejo de disco duro seriacutean activados por la liacutenea IRQ5 (IRQ6 se destinaba al

disquete) Esta liacutenea generaba la interrupcioacuten 19 (13h) cuya rutina de servicio disponiacutea de seis servicios estaacutendar reinicializacioacuten obtencioacuten del estado lectura escritura y verificacioacuten de sectores y formateo de pistas A partir de la introduccioacuten del PC AT en 1984 se introdujeron 12 nuevos servicios para disco incluyendo recalibrado de la unidad diagnoacutestico del controlador Etc En concreto los servicios 2h y 3h ofrecen la posibilidad

de leer y escribir sectores en el disco mientras que Ah y Bh ofrecen la misma posibilidad de lectura y escritura para sectores largos

Estos servicios ofrecen la posibilidad de leer y escribir en las unidades de disco a nivel de sectores individuales (unidades de asignacioacuten) para lo que ademaacutes del nuacutemero de unidad se requiere pasar a la rutina los valores de geometriacutea correspondientes (Cilindro Cabeza y Sector concretos) lo que se conoce como direccionamiento CHS (Cilinder

Head Sector) La especificacioacuten de IBM estableciacutea que los siguientes valores para

dichos paraacutemetros ( 812c)

Tamantildeo n del campo (bits)

Valor maacuteximo teoacuterico 2n

Rango permitido

Total

utilizable

Cilindro 10 1024 0-1023 1024

Cabeza 8 256 0-255 256

Sector 6 64 1-63 63

Los valores anteriores nos dejan un total de 1024 x 256 x 63 = 16515072 clusters Como en este sistema FAT cada cluster es de 512 bytes los servicios de la BIOS podiacutean

direccionar teoacutericamente un maacuteximo de 1024 x 256 x 63 x 512 = 8 455716864 Bytes 8455 GB [1] Este es el liacutemite del direccionamiento CHS directo o de la interrupcioacuten 13h de la BIOS estaacutendar

Nota Observe que la limitacioacuten anterior se deriva a que en realidad la BIOS utiliza 10 + 8 + 6 = 24 bits para direccionamiento del cluster aunque los 6 uacuteltimos no pueden

ser cero lo que conduce a 224 - 218 = 16515072 clusters de 512 Bytes (8455 GB) Como se veraacute maacutes adelante este direccionamiento ha sido aumentado a 64 bits en

las nuevas BIOSes

Resaltar que los valores CHS (cilindro cabeza y sector) que se manejan son valores loacutegicos (lo que se denomina geometriacutea loacutegica) Los verdaderos valores CHS correspondientes a la geometriacutea real son un asunto interno y solamente conocidos por el controlador de la unidad

sect2 Especificacioacuten ATA