Hard Disk Drive (HDD)

Cortes Catzin Carlos Alonso

Discos Duros

• Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco.

• Habitualmente, los sistemas de disco duro contienen más de una unidad en su interior, por lo que el número de caras puede ser más de 2. Estas se identifican con un número, siendo el 0 para la primera. En general su organización es igual a los disquetes.

• La capacidad del disco resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el número de bytes por sector.

• Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. ara leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 o un 1.

Discos Duros

• Platos en donde se graban los datos.• Cabezal de lectura/escritura.• Motor que hace girar los platos.• Electroimán que mueve el cabezal.• Circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con

la computadora, memoria caché.• Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad.• Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el

cual suele traer algún filtro de aire.

DDH: componentes físicos

DDH: componentes físicos

• LOS DISCOS (Platters)• Están elaborados de compuestos de vidrio,

cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace guiar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM.

• LAS CABEZAS (Heads)• Están ensambladas en pila y son las responsables

de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial.

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• EL EJE• Es la parte del disco duro que

actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco.

• "ACTUADOR" (actuator)• Es un motor que mueve la

estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un "actuador" usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco.

• Cilindros (cylinders)El par de pistas en lados opuestos del disco se llama cilindro. Si el HD contiene múltiples discos (sean n), un cilindro incluye todos los pares de pistas directamente uno encima de otra (2n pistas). Los HD normalmente tienen una cabeza a cada lado del disco. Dado que las cabezas de Lectura/Escritura están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor.

• Pistas (tracks) Un disco está dividido en delgados círculos concéntricos llamados pistas. Las cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna. Es la trayectoria circular trazada a través de la superficie circular del plato de un disco por la cabeza de lectura / escritura. Cada pista está formada por uno o más Cluster.

• Sectores (sectors)Un byte es la unidad útil más pequeña en términos de memoria. Los HD almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores. La mayoría de los HD usan sectores de 512 bytes. La controladora del H D determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado. Algunos modelos de HD le permiten especificar el tamaño de un sector. Cada pista del disco esta dividida en 1 ó 2 sectores dado que las pistas exteriores son más grandes que las interiores, las exteriores contienen mas sectores.

• 1935 :AEG inventa el primer dispositivo de almacenamiento de audio en soporte magnético (analógico)

• 1953: IBM construye su primera unidad de cinta.

• 1956: IBM desarrolla el primer sistema de almacenamiento en disco magnético.RAMACPodía almacenar 5 Mc (Megacaracteres no MegaBytes) en 50 platos de 24 pulgadas cada uno. Se empleaban 7bits y no 8 para almacenar la información.

• 1961: IBM inventa el primer disco duro en el que las cabezas no entran en contacto con los platos.Se conoce a este sistema como “air bearing”, algo así como rodamiento de aire. Alarga la vida del sistema al no existir rozamiento entre cabezas y el disco.

• 1963: IBM introduce el primer sistema de discos extraibles

• 1970: Aparece el “disquete” o floppy de 8 pulgadas

•1973: IBM crea el disco “Winchester hard disk drive” , el precursor de los discos duros actuales. Tenía 2 platos con una capacidad de 30MB

• 1976: Shugart inventa el disquete de 5 y ¼ “

• 1980: Seagate Technology presenta el primer disco duro para microordenadores, el ST506, que puede almacenar hasta 5 MB.Phillips presenta su tecnología de almacenamiento óptica, crea el CD o compact disc

• 1986: Aparece el standard “Integrated Drive Electronics (IDE)”.Se definen entre otros la forma en la que fluyen los datos entre la cpu y el disco.Más tarde sería ampliado y superado por ATA.ATA define juegos de registros y comandos que permiten hacer más cosas con el interface IDE, como manejar unidades de cinta, cdroms...Se completan las especificaciones de SCSI (Small Computer System Interface). Es el protocolo mediante el cual se gestiona el flujo de datos y control entre procesador y periféricos. Permite emplear el bus para otros aspectos aparte de almacenamiento, como scanners, impresoras, etc.La definición del estandar permitió hasta 7 dispositivos en el bus

• 1988: Aparecen las especificaciones RAID ”Redundant Arrays of Inexpensive Disks” Inicialmente apareció como el método para agrupar muchos discos duros pequeños simulando ser un único disco lógico de mayor tamaño. Este Array de discos tenía un rendimiento mejor que un único disco. Los desarrollos posteriores de RAID han llevado a varios tipos de arrays que se conocen como niveles RAID que ofrecen distinto rendimiento y/o protección contra fallos físicos en los discos.

• RAID 0: Data Striping (Stripped volume). Distribuye bloques de cada fichero en múltiples discos, aumenta mucho el rendimiento pero NO da ninguna tolerancia a fallos. Diferentes partes (stripes) de un fichero pueden ser accedidas en paralelo lo que da una mejora del rendimiento.RAID 1: (MIRROR) Mediante esta técnica se escriben los datos en dos discos que son básicamente idénticos. Si uno falla se puede conmutar el sistema al otro disco. Existe una mejora de rendimiento en la lectura ya que se pueden leer los datos de 2 discos simultáneamente. Se aprovecha ½ del espacio de almacenamiento con tal de tener el “fault tolerance”.

• RAID 3: (Stripping + Parity) Similar al 0 pero además de mejora de rendimiento proporciona tolerancia a fallo de uno de los discos.Emplea un disco dedicado para la paridad (redundacia)

• RAID 5: (Byte Stripping + Parity) Es uno de los más implementados en entornos profesionales. Proporciona “Striping” de los datos y la información de paridad a nivel de byte. Tiene un excelente rendimiento y es tolerante a error en cualquiera de los discos. Como inconveniente tiene que la recuperación de datos en caso de corrupción lógica es extremadamente compleja.

• 1991 : Aparece el primer disco con cabezales de tecnología MagnetoResistiva (MR) Aparecen los primeros HDs de 2.5 pulgadas.

• 1992: Se crea la tecnología SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) una tecnología que incorporarán todos los discos desde entonces que permite a éstos hacer un análisis de su propio estado.

• 1993: Western Digital presenta “Enhanced IDE” (EIDE). El nuevo standard se fundirá con ATA en un futuro.Soporta velocidades de transferencia más rápidas y discos de mayor capacidad.Por supuesto manteniendo compaibilidad con ATAPI.

• 1996: Seagate introduce el primer disco de 10,000 RPM –la familia Cheetah IBM presenta los primeros HDs con cabezales GMR (Giant Magneto Resistive)

• 1997: Aparece Ultra ATA con una velocidad máxima de transferencia de hasta 33 MBps, dejando obsoleto a EIDE

• 1999: IBM lanza el Microdrive el disco duro más pequeño del mundo con un diámetro de plato de 1”

• 2000: Seagate presenta el primer disco duro a 15,000 RPM.

• 2002: Se supera el límite que permitía hasta ahora el standard ATA de 137GB

• 2003: Aparece el standard S-ATA (Serial ATA)• 2005: Toshiba introduce el registro perpendicular

(perpendicular recording) en discos duros comerciales• 2007:Hitachi rompe el record en almacenamiento por

disco duro, creando un disco de 1 TB  ( 1TB = 1000 GB = 1 Millon de Megabytes

• Actualmente existe la nueva generación de discos duros llamados "Ecológicos" (GP -Green Power), los cuales hacen un uso más eficiente de la energía. Se está empezando a observar que la Unidad de estado sólido es posible que termine sustituyendo al disco duro a largo plazo.

• Son muy rápidos ya que no tienen partes móviles y consumen menos energía. Todos esto les hace muy fiables y casi indestructibles. Un nuevo formato de discos duros basados en tarjetas de memorias. Sin embargo su costo por GB es aún muy elevado ya que el coste de un disco duro común de 500 GB es equivalente a un SSD de 8 a 16 GB, $50 USD aproximadamente.

GreenPower para AV: No se calientan.Silenciosos. Fiables.

GreenPower:

Especificaciones de desempeño

Tasas de transferencia Buffer al host (Serie ATA) 3 Gb/s (Máx.)

Especificaciones físicas Capacidad formateada 1,000,204 MB Capacidad 1 TB Interfaz SATA 3 Gb/s Sectores de usuario por disco 1.953.525.169

Dimensiones físicas Inglés Altura 1.028 pulgadas Longitud 5.787 pulgadas Ancho 4.00 pulgadas Peso 1.32 libras

Métrico Altura 26.1 mm Longitud 147 mm Ancho 101.6 mm Peso 0.60 kg

Especificaciones ambientales

Impacto Choque operativo

(Lectura) 30G; 2 ms Choque no operativo

300G, 2 ms

Acústica Modo inactivo 24 dBA

(promedio) Modo de búsqueda 0

33 dBA (promedio) Modo de búsqueda 3

29 dBA (promedio)

Temperatura (Sistema Inglés)

Operativo De 32° F a 140° F

No operativo De -40° F a 158° F

Temperatura (métrico)

Operativo -0° C a 60° C

No operativo -40° C a 70° C

Especificaciones eléctricas Requerimientos actuales

Disipación de energía Lectura/Escritura 5.4 vatios Inactivo 5.4 vatios En espera 0.40 vatios Apagado automático 0.40

ESPECIFICACIONES: