“La innovación es lo que distingue a un líder de los demás”

Steve Jobs (1955), informático estadounidense

El disco duro

Objetivo

Esta unidad tiene como objetivo hacer un reconocimiento inicial

de la estructura física del disco duro, para luego pasar a su

estructura lógica y su posterior inicialización.

Contenido

Estructura Física De Un Disco Duro

Funcionamiento de una unidad de disco duro

Estructura lógica de un disco duro

Averías en los discos duros

La ventana de comandos

Página: 2

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

1. Estructura Física De Un Disco Duro

Un disco duro forma una caja herméticamente cerrada que contiene dos elementos

no intercambiables: la unidad de lectura y escritura y el disco como tal, a demás

de otros elementos que le permiten trabajar.

a. La Carcasa o Tapa

Encargada de cubrir el interior del disco duro,

evitando de esta manera el ingreso de polvo o

cualquier otro elemento que pueda dañar los platos o

impedir la lectura de la información almacenada en

ellos.

También evitan el ruido electromagnético.

Además de ser el lugar típico donde se indica por

medio de un gráfico como configurar el disco como

esclavo o maestro

b. Cabezal de Lectura y Escritura

El cabezal de lectura y escritura está conformado por una bobina que genera un

campo magnético al circular una determinada corriente por ella, de esta forma graba

la información en el disco duro magnetizándolo de forma positiva o negativa

“aleatoriamente”. De aquí se deduce que el cabezal no toca el plato.

c. Los Platos Son Discos metálicos

recubiertos por ambos lados

por una película magnética

donde la información será

grabada por los cabezales de

lectura y escritura.

Están sobre unos ejes que

permiten mantenerlos fijos

durante la rotación

d. La Tarjeta Lógica Es la encarga de controlar todo el

trabajo del disco duro, la lectura y

el grabado de la información. Controla la corriente que circula por la bobina del

cabezal. Los brazos de los cabezales para ubicarse en la posición de lectura o

escritura, controla los motores de giro de platos y de cabezales. Y controla la

comunicación hacia la mainboard a través de la interfaz.

Utilitarios para PC

Página: 3

e. Los Motores

Son los encargados de hacer girar a los platos y a los brazos de los

cabezales.

Son motores paso a paso, es decir que pueden ser controlados con mucha más

precisión que los motores normales, esto permite la correcta lectura y grabado de la

información en ellos.

2. Funcionamiento de una unidad de disco duro

Veamos cuáles son los mecanismos que permiten a la unidad acceder a la

totalidad de los datos almacenados en los platos.

En primer lugar, cada superficie

magnética tiene asignado uno de los

cabezales de lectura/escritura de la unidad.

Por tanto, habrá tantos cabezales como

caras tenga el disco duro y, como cada

plato tiene dos caras, este número equivale al

doble de platos de la pila.

El conjunto de cabezales se puedan

desplazar linealmente desde el exterior hasta

el interior de la pila de platos mediante un

brazo mecánico que los transporta.

Por último, para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos, es

necesario que la pila de discos gire. Este giro se realiza a velocidad constante,

gracias al motor de giro de platos, y no cesa mientras esté encendida la

computadora.

Cada vez que se realiza una operación de lectura en el disco duro, éste tiene

que realizar las siguientes tareas: desplazar los cabezales de lectura/escritura

hasta el lugar donde empiezan los datos; esperar a que el primer dato, que gira

con los platos, llegue al lugar donde están los cabezales; y, finalmente, leer el

dato con el cabezal correspondiente. La operación de escritura es similar a la

anterior.

Geometría del Disco: cabezas, cilindros y sectores

Ya hemos visto que cada una de las dos superficies magnéticas del plato se

denomina cara. El número total de caras de un disco duro coincide con su número

de cabezas.

Página: 4

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

Cada una de estas caras se divide en anillos concéntricos llamados pistas. En

los discos duros se suele utilizar el término cilindro para referirse a la misma

pista de todos los discos de la pila. Finalmente, cada pista se divide en

sectores.

Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir un

disco duro. Generalmente, cada sector almacena 512 bytes de información.

El número total de sectores de un disco duro se puede calcular:

nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº

sectores/pista.

Por tanto, cada sector queda unívocamente determinado si conocemos los

siguientes valores: cabeza, cilindro y sector. Por ejemplo, el disco duro ST33221A

de Seagate tiene las siguientes especificaciones:

Cilindros =

6.253, Cabezas

= 16 y

Sectores = 63.

El número total de sectores

direccionables es, por tanto,

6.253*16*63 = 6.303.024 sectores.

Si cada sector almacena 512 bytes de

información, la capacidad máxima

de este disco duro será de 6.303.024

sectores * 512 bytes/sector =

3.227.148.228 bytes ~ 3 GB.

Las cabezas y cilindros comienzan a

Utilitarios para PC

Página: 5

numerarse desde el cero y los sectores desde el uno. En consecuencia, el primer

sector de un disco duro será el correspondiente a la cabeza 0, cilindro 0 y sector 1.

3. Estructura lógica de un disco duro

La estructura lógica de un disco duro está formada por: El sector de

arranque (Master Boot Record), Espacio particionado, Espacio

sin particionar.

a. El sector de arranque

Es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector 1). En él se

almacena la tabla de particiones y un pequeño programa master de

inicialización, llamado también Master Boot. Este programa es el encargado de

leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición

activa. Si no existiese partición activa, mostraría un mensaje de error.

b. Las particiones

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

operativos no trabajan con unidades físicas directamente sino con unidades lógicas.

Dentro de una misma unidad física de disco duro puede haber varias unidades

lógicas. Cada una de estas unidades lógicas constituye una partición del disco duro.

Esto quiere decir que podemos dividir un disco duro en, por ejemplo, dos

particiones (dos unidades lógicas dentro de una misma unidad física) y trabajar de

la misma manera que si tuviésemos dos discos duros (una unidad lógica para cada

unidad física).

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

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

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

Primer Sector

100% del Disco Duro

Ultimo Sector

S

ecto

r de

Arr

an

qu

e

Partición Primaria 1 (activa)

Espacio sin

Particionar

Por que particionar el disco

• Las particiones ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro

(mayor seguridad)

• Cada partición del disco duro puede tener un sistema de archivos

Página: 6

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

(sistema operativo) distinto

• Cuanto mayor es el tamaño de una partición, mayor es el tamaño del grupo

(cluster) y, por consiguiente, se desaprovecha más espacio de la partición.

b1. Las Particiones Primarias

En un disco duro debe haber por lo menos una de ellas, dado a que es, en una

partición primaria, donde se instala un sistema operativo. Una partición primaria

está formateada para un sistema de archivos determinado y está asignada a una

letra de unidad.

Primer sector último

sector

b2. Las Particiones Extendidas

No es posible crear más de cuatro particiones primarias. Este límite,

ciertamente pequeño, se logra subsanar mediante la creación de una partición

extendida (como máximo una). Esta partición ocupa, al igual que el resto de las

particiones primarias, una de las cuatro entradas posibles de la tabla de particiones.

Dentro de una partición extendida se pueden definir varias unidades lógicas. El

espacio de la partición extendida puede estar ocupado en su totalidad por unidades

lógicas o bien, tener espacio libre sin particionar.

Veamos el mecanismo que se utiliza para crear la lista de particiones

lógicas. En la tabla de particiones del Master Boot Record debe existir una entrada

con una partición extendida (la cual no se activa).

Esta entrada apunta a una nueva tabla de particiones, de la que sólo se utilizan sus

dos primeras entradas. La primera entrada corresponde a la primera partición

lógica; la segunda, apuntará a una nueva tabla de particiones.

Esta nueva tabla contendrá en su primera entrada la segunda partición lógica y en

su segunda, una nueva referencia a otra tabla.

De esta manera, se va creando una cadena de tablas de particiones hasta llegar a la

última, identificada por tener su segunda entrada en blanco.

Sector de

arranque

Partición

Primaria 1

(Activa)

Partición

Primaria 2

Partición extendida

Partició

n lógica

1

Partició

n lógica

2

Espacio sin

particionar

Utilitarios para PC

Página: 7

b3. La Partición Activa

La partición activa es aquella a la que el programa de inicialización (Master Boot)

cede el control al arrancar.

El sistema operativo de la partición activa será el que se cargue al arrancar desde el

disco duro.

Para que un disco duro sea utilizable debe tener al menos una partición primaria.

Además para que un disco duro sea arrancable debe tener activada una de las

particiones y un sistema operativo instalado en ella.

Esto quiere decir que el proceso de instalación de un sistema operativo en un

microcomputador consta de la creación de su partición correspondiente,

activación de la misma e instalación del sistema operativo (formateo de la

partición y copia de archivos). Un disco duro no arrancará si no se ha definido

una partición activa o si, habiéndose definido, la partición no es arrancable (no

contiene un sistema operativo).

Primer Sector

100% del Disco Duro Ultimo Sector

Secto

r de

Arr

an

qu

e

Partición

Primaria

1

(activa

)

Partición

Primaria

2

Partición Extendida Espacio sin

Particionar

Partición

Lógica 1

Partición

Lógica 2

c. Estructura lógica de las particiones

Dependiendo del sistema de archivos utilizado en cada partición, su

estructura lógica será distinta.

Primer Sector

Ultimo Sector

Secto

r de

Arr

an

qu

e

1ra

Copia

de

la F

AT

2da

Copia

de

la F

AT

Dir

ecto

rio

Ra

íz

Área de

Datos

Todas las particiones tienen un sector de arranque (el primero de la

partición) con información relativa a la partición. Si la partición tiene

instalado un sistema operativo, este sector se encargará de arrancarlo. Si no

hubiese ningún sistema operativo (como es el caso de una partición para datos) y

se intentara arrancar, mostraría un mensaje de error.

Página: 8

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

d. Los Sistemas de archivos

Un sistema de archivos es una estructura que

permite tanto el almacenamiento de información en una partición como

su modificación y recuperación. Para que sea posible trabajar en una partición es

necesario asignarle previamente un sistema de archivos. Esta operación se

denomina dar formato a una partición.

Generalmente cada sistema de archivos ha sido diseñado para obtener el mejor

rendimiento con un sistema operativo concreto. Sin embargo, es usual que el

mismo sistema operativo sea capaz de reconocer múltiples sistemas de archivos. A

continuación se comentan los sistemas de archivos más comunes en la actualidad.

d1. FAT32 (FAT de 32 bits)

El sistema FAT32 permite trabajar con particiones mayores de 2 GB (a diferencia

de FAT16). No solamente esto, sino que además el tamaño del grupo (cluster) es

mucho menor y no se desperdicia tanto espacio como ocurría en las particiones

FAT16.

M B R

Sector de

arranque de

partición

FAT 1

FAT 2

Carpeta raíz

Otras carpetas y todos los archivos

En la siguiente tabla, se comparan los tamaños de cluster utilizados según el

tamaño de la partición y el sistema de archivos empleado:

Tamaño de la partición Tamaño del cluster

FAT16 FAT32

512 MB - 1 GB 16 KB

4 KB 1 GB - 2 GB 32 KB

d2. NTFS

NTFS (del inglés New Technology File System) es un sistema de archivos de

Windows NT incluido en las versiones de Windows 2000, Windows XP, Windows

Server 2003, Windows Server 2008, Windows Vista y Windows 7.

NTFS permite definir el tamaño del clúster, a partir de 512 bytes (tamaño mínimo

Utilitarios para PC

Página: 9

de un sector) de forma independiente al tamaño de la partición.

Es un sistema adecuado para las particiones de gran tamaño requeridas en

estaciones de trabajo de alto rendimiento y servidores. Puede manejar volúmenes

de, teóricamente, hasta 264

–1 clústeres. En la práctica, el máximo volumen NTFS

soportado es de 232

–1 clústeres (aproximadamente 16 TB usando clústeres de 4

KB).

El tamaño mínimo recomendado para la partición es de 10 GB. Aunque son

posibles tamaños mayores, el máximo recomendado en la práctica para cada

volumen es de 2 TB (Terabytes). El tamaño máximo de fichero viene limitado por

el tamaño del volumen. Tiene soporte para archivos dispersos.

Hay tres versiones de NTFS: v1.2 en NT 3.51, NT 4, v3.0 en Windows 2000 y

v3.1 en Windows XP, Windows 2003 Server, Windows Vista y v5.1 en Windows

2008. Estas versiones reciben en ocasiones las denominaciones v4.0, v5.0, v5.1, v

5.2, y v 6.0 en relación con la versión de Windows en la que fueron incluidas. Las

versiones más recientes han incluido algunas características nuevas, tales como

cuotas de disco y puntos de montaje de volúmenes

Todo lo que tiene que ver con los ficheros, se almacena en forma de metadatos.

Los nombres de archivo son almacenados en Unicode (UTF-16), y la estructura de

ficheros en árboles-B, una estructura de datos compleja que acelera el acceso a los

ficheros y reduce la fragmentación, que era lo más criticado del sistema.

Tabla maestra de archivos La Tabla maestra de archivos es una tabla de valores numéricos. Cada celda de

estos valores describe la asignación de clústers de una partición. En otras palabras,

es el estado (utilizado o no por un archivo) de cada clúster en la partición en la que

está ubicada.

El sistema de archivos NTFS se basa en una estructura diferente, llamada tabla

maestra de archivos, que contiene registros de los archivos y directorios de la

partición.

El primer registro, llamado descriptor, contiene información acerca de la MFT

(una copia de esta información se almacena en el segundo registro).

El tercer registro contiene el archivo de registro. Este es un archivo que contiene

todas las acciones llevadas a cabo en la partición.

Los siguientes registros, que constituyen lo que se conoce como el núcleo, hacen

referencia a cada archivo y directorio de la partición en la forma de objetos con

atributos asignados.

Esto implica que la información que concierne a cada archivo se almacena en un

archivo y éste se registra dentro de la MFT. Por lo tanto, la MFT es una estructura

de almacenamiento de los datos en la partición y no una lista de clústers.

Página: 10

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

Comparación de NTFS con FAT y FAT32

NTFS FAT FAT32

Para acceder a los archivos debe contar con Windows 2000, XP Windows Server 2003

El acceso a los archivos de una partición local está disponible mediante MS-DOS, todas las versiones de Windows y OS/2.

El acceso a los archivos de una partición local sólo está disponible a través de Windows 95 OSR2, 98, Millennium, 2000, XP y los productos de la familia Windows Server 2003.

El tamaño mínimo de volumen recomendado es aproximadamente de 10 MB. El tamaño máximo de volumen y partición comienza en 2 terabytes (TB) y va aumentando. No puede utilizarse en disquetes.

Volúmenes del tamaño del disco hasta 4 GB. No admite dominios.

En los volúmenes con un tamaño entre 33 MB y 2 TB se puede escribir y leer con los productos incluidos en la familia de Windows Server 2003. A los volúmenes con un tamaño de hasta 32 GB se les puede dar formato FAT32 mediante productos Windows Server 2003. No admite dominios.

El tamaño máximo de archivo es potencialmente de 16 TB menos 64 KB, aunque el tamaño de los archivos no puede ser mayor que el volumen o la partición que los contiene.

El tamaño máximo de archivo es 2 GB.

El tamaño máximo de archivo es 4 GB.

d3. WinFS Este sistema se ha construido usando de base el sistema NTFS, por lo que muchos

permisos y atributos de archivos son los mismos, esto provoca disputas sobre si se

trata de una extensión del actual sistema de archivos o de un nuevo sistema.

WinFS facilita interacción entre archivos almacenados en distintos sistemas de

archivos.

Esta diseñado para la reserva y gestión de datos tanto estructurados como semi-

estructurados y no estructurados.

Utilitarios para PC

Página: 11

Estructura La estructura de archivos se basa en SQL Server, estebleciendo relaciones entre

datos y poder realizar búsquedas más completas que en los sistemas actuales

(NTFS).

Realmente los archivos

contenedores de WinFS

son simples carpetas de

almacenamiento de SQL

server (archivos con

extensión .mdf) con las

cadenas de archivo

(filestream) habilitada.

Estos archivos de

almacenamiento se

guardan en una carpeta

protegida llamada

"System Volume

Information" situada en

la raiz del disco duro. La

carpeta WinFS contiene

la ruta y los archivos de

almacenamiento.

Compresión La compresión en WinFS es la

misma que en NTFS, LZSS.

Este sistema de compresión se basa

en que cuando se halla una

coincidencia (también llamada frase

o conjunto de bytes que ya han sido

vistos en el archivo de entrada) en

lugar de volver a escribirlos se

escribe el desplazamiento o tamaño

de la repetición: dónde está y su

longitud.

PARTICIONAMIENTO Y FORMATEO DE DISCO DURO

1. Reiniciamos el sistema arrancando con nuestro CD de Hiren boot.

Página: 12

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

2. Seleccionamos entre la gama de herramientas Hard disk tools

3. Luego seleccionamos “Ontrack Disk manager 9.57”

4. En la pantalla de bienvenida presionar la tecla Enter

5. En la siguiente ventana elegir la opción (A) Advanced Options

6. Luego elegir la opción “Create partitions based on”

7. Visualizaremos la capacidad detectada de nuestro disco duro.

Utilitarios para PC

Página: 13

8. Le daremos aceptar al sistema de archivos FAT32

9. Tenemos para seleccionar la cantidad de particiones que deseamos crear

10. Tenemos la máxima capacidad del disco disponible

11. Digitaremos la cantidad que deseamos asignar a la primera partición

12. Repetimos el mismo procedimiento si deseamos seguir asignando a otra

partición

Página: 14

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

13. Grabar la configuración

14. En esta ventana aceptamos para que realice una verificación

15. Elegir “YES” para aceptar los los valores de clúster por defecto

16. Empezará a crear las particiones y formatearlas.

17. Terminado el proceso reiniciar el PC y selecionaremos que arranque por el

disco duro.

Utilitarios para PC

Página: 15

4. Averías en los discos duros 4.1 Averías de tipo Físico Son aquellas en que la pérdida de datos o su inaccesibilidad se producen por

problemas en los componentes físicos (mecánicos o eléctricos) de los dispositivos.

Las averías físicas más comunes son:

Cabezal Lector:

El cabezal lector es una pieza móvil encargada de leer, escribir y borrar datos.

Cualquier fallo en alguno de sus componentes imposibilita el acceso a la

información.

Las averías que presentan son de varios tipos en función de su ubicación:

Bobinas.

Problemas en el amplificador del cabezal.

Cabezales.

Descompensación térmica (este tipo de avería puede incluirse en otros apartados

dependiendo dónde ha afectado la descompensación térmica).

Las averías de discos duros correspondientes a este apartado son las más comunes,

representan un 41% debido al gran número de componentes que lo integran.

Platos:

Las averías de platos pueden deberse a múltiples causas, por ejemplo: deformación

física de los mismos, desprendimiento del material que recubre la superficie,

pérdida de propiedades magnéticas,...

La más común que presentan es el Head Crash que consiste en el aterrizaje de las

cabezas sobre la superficie del plato. Por este motivo también se puede incluir

dentro de las averías de cabezal lector.

Representan aproximadamente el 4% de las averías en los discos duros.

Página: 16

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

Firmware:

Durante la fase de arranque los discos duros necesitan cargar una serie de

parámetros que se encuentran almacenados en los platos. La avería de firmware se

produce cuando dichos parámetros, imprescindibles para el funcionamiento de los

discos, sufren una corrupción que impide proceder a su lectura.

Corresponden a este tipo de fallo aproximadamente 10% de las averías de los

discos duros.

Electrónica:

Las averías de tipo electrónico suelen producirse por un suministro incorrecto de

energía, causando un cortocircuito en la placa controladora que imposibilita el

acceso a la información.

El problema más habitual:

Picos de tensión.

Las averías de discos duros correspondientes a este apartado representan un 21%

sobre el total de averías.

Motor del disco duro:

Alguno de los componentes del motor puede presentar fallos que provoquen la

pérdida de datos o su inaccesibilidad, como problemas que afectan al correcto giro

de los platos o a la simetría del disco duro.

4.2 Averías de tipo Lógico La pérdida de datos o su inaccesibilidad es producida por problemas ajenos al

funcionamiento mecánico del disco duro (formateos, virus, borrados,...).

Las averías lógicas más comunes son las de estructura, aquellas en las que el disco

duro funciona correctamente pero por problemas de tipo lógico no se puede

acceder a la información, se encuentra borrada o perdida.

Las averías más comunes son:

Tabla de particiones defectuosa o borrada / Sistema de ficheros corruptos.

Formateo, borrado de archivos... intencionado o fortuito.

Errores de usuario, manipulación y espionaje.

5. La ventana de comandos

Revisaremos los comandos más importantes de la ventana de comandos

a. Acceso a la ventana de comandos

Hacer clic en el botón Inicio, Ejecutar

Escribir: cmd y presionar la tecla Enter

Utilitarios para PC

Página: 17

b. Mostar la versión del sistema

C:\> ver

c. Cambiar de unidad (Escribir la letra de la unidad seguido de dos puntos)

C:\> d:

d. Detener el comando ejecutado

Presionar CONTROL + C

e. La ayuda de la ventana de comandos

C:\> HELP

C:\>DIR/? (Escribir nombre del comando seguido de diagonal y símbolo de

interrogación)

f. Visualizar el contenido de una unidad de disco

C:\>DIR

C:\> DIR /P (/P hace pausa)

C:\> DIR /W (/W Listar archivos a lo ancho)

C:\> DIR /S (/S muestra el contenido de todos los subdirectorios)

C:\> DIR /O:S (Listar archivos ordenados de menor a mayor tamaño)

C:\> DIR COMMAND.COM (información de un chivo en concreto

C:\> DIR *.TXT (Para listar todos los archivos que terminan con la

extensión .TXT.)

g. Comprobar que el disco duro no esta defectuoso

C:\> CHKDSK C: /F /V

h. Establecer una etiqueta al disco

C:\> LABEL A: INTERNET

i. Visualizar el “título” de un disco

C:\>VOL A:

j. Limpiar la pantalla

C:\>CLS.

k. Establecer fecha y hora del sistema

C:\>TIME

C:\> DATE

l. Copiar archivos

C:\> COPY C:\FACTURA.TXT A:FACTUR_1.TXT

C:\> COPY C:\FACTURA.TXT D:

m. Borrar un archivo del disco duro

C:\> AMICS.TXT

Página: 18

Disco duro

Instituto de Educación Superior Tecnológico Privado

n. Recuperar un archivo borrado recientemente

C:\> UNDELETE C:\ AMICS.TXT

o. Renombrar o cambiar de nombre un archivo

C:\> REN WEB.HTM PERSONAL.HTM

p. Creación de un directorio para guardar archivos

C:\> MD APUNTS (MD nombre del directorio)

q. Cambio de directorio

C:\> CD APUNTS (CD nombre del directorio)

r. Mostrar estructura del árbol de directorios

C:\> TREE

s. Atributos del archivo

Si necesitamos cambiar los atributos de un archivo desde línea de comandos en

sistemas Microsoft, tenemos el comando attrib.

ATTRIB [+R | -R] [+A | -A ] [+S | -S] [+H | -H] [[drive:] [path] filename] [/S [/D]]

+ Activa un atributo.

- Desactiva un atributo.

R Atributo de sólo lectura

A Atributo de archivo.

S Atributo de sistema.

H Atributo de archivo oculto.

/S Procesa todos los archivos en todos los directorios de una ruta especificada.

/D Procesa los directorios también.