DISCOS DUROS

Ahora vamos a hablar sobre lo que es un disco duro de estado sólido y también sobre lo que es un disco duro de rotación entonces vamos a comenzar por entender que es un disco duro.

Un disco duro es un dispositivo de almacenamiento no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales, ahora que ya sabemos que es un disco duro vamos a hablar sobre lo que son los discos duros de rotación y de estado sólido.

DISCO DURO DE ROTACIÓN.

Un disco duro es uno de los dispositivos más importantes del computador ya que en el podemos almacenar toda nuestra información  hoy en día el disco duro puede almacenar una gran cantidad de gigabytes a diferencia de los primeros discos que empezaron con una capacidad no más de 4 MB. El disco duro está formado por una serie de discos o platos que están ubicados dentro de la carcasa del aparato, estos platos normalmente van desde 2 hasta 4 su estructura es de aluminio o cristal estos giran rápidamente al ser impulsado por un motor, los platos son constituidos por pistas, que son las circunferencias de cada cara, las pistas están divididas por sectores que no tienen un tamaño fijo aunque normalmente son de 512 bytes siendo este la unidad más pequeña de almacenamiento del disco duro.

Para que los cabezales puedan acceder a toda la superficie del plato, éste gira sobre el centro y los cabezales se desplazan de forma perpendicular al sentido de movimiento.

El tiempo de búsqueda de un disco duro depende de su velocidad de rotación medida en RPM. La capacidad de un disco depende de la densidad de bits por plato y el número de platos. Normalmente un plato almacena datos por las dos caras. Cada plato almacena los datos en círculos llamados pistas, cada pista se divide en sectores.

El disco duro está dando vueltas desde que se enciende el ordenador, con el desgaste mecánico que esto conlleva. Es por ello que los ordenadores actuales los desconectan al cabo de un tiempo de no ser necesarios. Al estar desconectados y volver a ponerse en marcha debido a que el usuario quiere hacer una operación con ellos, es necesario un tiempo de aceleración para llegar a las RPM adecuadas.

Para evitar ralladuras en la superficie del disco que dañarían de forma irreversible la sustancia magnética que lo recubre, los discos duros están envasados al vacío. La distancia que separa el disco del cabezal es muy pequeña, pero no hay contacto físico. Una mota de polvo sobre la superficie del disco sería como una montaña que chocaría contra el cabezal. Es por ello muy importante no mover, ni mucho menos golpear el disco mientras está en marcha, ya que el cabezal tocaría la superficie y la rallaría, perdiendo así la información. Cuando el disco está apagado se apartan los cabezales, de tal manera que es seguro transpórtalos.

Otro aspecto a tener en cuenta cuando se trabaja con un disco duro es la fragmentación Esto consiste en la pérdida de velocidad de acceso debido a que los ficheros están distribuidos en diferentes trozos del disco y los cabezales pierden tiempo saltando de un trozo a otro buscándolos por el disco. Esta fragmentación se produce al grabar información en el disco. El ordenador busca los clúster libres y allí la graba, no preocupándose si estos están contiguos.

DISCOS DUROS DE ESTADO SOLIDO

Las unidades de estado sólido podrían ser consideradas las sucesoras de los discos duros. En comparación con los discos duros, son más rápidas, ocupan menos espacio, consumen menos energía, son más silenciosas y son menos susceptibles de sufrir daños por golpes, ya que no tienen partes móviles. La desventaja respecto a los discos duros es que, por ahora, son más caras, tienen menos capacidad y duran menos tiempo. Ahora se utilizan principalmente en notebooks.

Físicamente están formadas por chips de memoria flash, similares a los chips de la memoria RAM, pero que no pierden los datos cuando se pierde la alimentación eléctrica (Rodil-Pardo, 2010).

Estos ofrecen un almacenamiento de estado sólido (conocido como memoria flash), que es una tecnología que guarda datos en circuitos borrables regrabables, y no en discos que giran o en una cinta que se enreda. Se utiliza mucho en dispositivos laptop, PDAs, y teléfonos celulares.

El almacenamiento de estado sólido es portátil y ofrece un acceso bastante rápido a los datos. Es una solución ideal para guardar datos en dispositivos móviles y transportar datos de un dispositivo a otro. 

• FUNCIONAMIENTO.

• El almacenamiento de estado sólido contiene una retícula de circuitos. Cada celda en la retícula contiene dos transistores que funcionan como compuertas. Cuando las compuertas se abren, fluye la corriente y la celda tiene un valor que representa un bit “1”. Cuando las compuertas se cierran mediante un proceso llamado canalización de Fowler-Nordheim, la celda tiene un valor que representa un bit “0”. Se requiere muy poca corriente eléctrica para abrir o cerrar las compuertas, lo cual hace ideal el almacenamiento de estado sólido para dispositivos que funcionan con baterías, como las cámaras digitales y los PDAs. Una vez guardado los datos, se vuelven no volátiles: el chip conserva los datos sin necesidad de una fuente externa de corriente.  El almacenamiento de estado sólido aporta un acceso rápido a los datos porque no incluye partes móviles y es muy durable; prácticamente es indiferente a la vibración, los campos magnéticos o las fluctuaciones extremas de temperatura. Una desventaja es que en la actualidad, la capacidad del almacenamiento de estado sólido no alcanza la capacidad que uno quisiera.

• OPCIONES DE ALMACENAMIENTO.

• Existen varios tipos. Los formatos para estas pequeñas tarjetas planas son CompactFlash, Multimedia, SecureDigital (SD) y SmartMedia. Existiendo también memorias flash USB y las unidades U3 de estado sólido que sirven para guardar archivos de datos de computadoras y programas (Jamrich-Oja, 2008).

• PARTE FÍSICA DEL DISCO DURO.

Platos: También llamados discos. Estos discos están elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.

Impulsor de Cabezal: Es un motor que mueve los cabezales sobre el disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la lectura/escritura.                                            

La superficie de un disco está dividida en unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se mueven entre la pista 0 a la pista más interna.

Cilindro: Es el conjunto de pistas concéntricas de cada cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. Lo que se logra con esto es que la cabeza no tiene que moverse para poder acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista está formada por uno o más clúster.

Sector: Las pistas están divididas en sectores, el número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores de 512 bytes cada uno. Comúnmente es la controladora del disco duro quien determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado, en cambio en algunos modelos de disco duro se permite especificar el tamaño de un sector.

Clúster: Es un grupo de sectores, cuyo tamaño depende de la capacidad del disco.

• DISCOS DE ESTADO SOLIDO.

• Las unidades de estado solido también conocidas como SSD están basadas en un circuito integrado semiconductor, hecho en una única pieza (memoria RAM o memoria FLASH).

          Tomando en cuenta algunas observaciones podemos detallar lo siguiente:

• Las memorias SLC del ingles "Single Level Store" almacenan los datos en celdas de un nivel simple, lo que resulta en rapidez, confiabilidad y menor consumo de energía.
• Las memorias MLC del ingles "Multi Level Cell" almacenan los datos en multiples niveles por celda, y esto permite almacenar mas datos (bits) en cada celda.

         Llegando a comparar estos dos tipos de memoria MLC almacena mas datos que SLC y           de acuerdo a su coste MLC es mucho menor en precio que SLC.

• PARTE MECÁNICA DEL DISCO DURO.

            El formato físico

El primer disco duro comercial tenía un formato de 24”, el tamaño de una lavadora. En la actualidad el formato utilizado casi en exclusiva en PC es el de 3,5”, en ocasiones los platos son sensiblemente más pequeños pero se mantiene el tamaño de la carcasa por compatibilidad. En el mundo portátil los tamaños más comunes son el de 2,5” y el de 1,8”.

  

La capacidad

El primer disco duro comercial tenía algo más de 4 MB de capacidad. Con el paso del tiempo la capacidad de los discos duros ha crecido exponencialmente a medida que se han ido desarrollando las tecnologías de fabricación, aumentando la densidad de los discos y con nuevos métodos de grabación que permiten un uso más eficiente del espacio disponible. En la actualidad la capacidad más común en los discos duros es del orden de cientos de gigabytes (GB), alcanzado ya el terabyte (TB), 1.000 GB.

Velocidad de rotación

Velocidad angular a la que giran los platos, medida en revoluciones por minuto (rpm). Los discos duros modernos de gama media tienen una velocidad de 7.200 rpm. Los discos duros portátiles ofrecen una velocidad menor, de 5.400 rpm. Existen velocidades mayores (10.000-15.000 rpm), pero se utilizan en equipos destinados a un uso profesional. Cuanto mayor sea la velocidad de rotación tardaremos menos en situarnos en el sector en que está situada la información requerida.

Velocidad interna

Este parámetro está influenciado por la velocidad de giro y por la velocidad de las partes mecánicas. Corresponde al flujo máximo de datos que se puede leer/escribir en un determinado momento. Hay que tener en cuenta que a medida que el disco se llena este se vuelve más lento.

Tenemos en cuenta dos velocidades:

- Velocidad máxima de transferencia interna: valor en condiciones teóricas y para cantidades mínimas de datos.

- Velocidad sostenida: indica el rendimiento al leer contenido en cantidades apreciables de datos.

Velocidad externa

Velocidad a la que la interfaz transmite los datos entre la “salida” del disco duro (buffer) y el resto de los componentes del PC.

Tiempos de búsqueda y latencia

Al tratarse de un dispositivo mecánico, el acceso a los datos lleva cierto tiempo, milisegundos (ms), frente a los nanosegundos (ns) de un dispositivo sin partes móviles:

- Tiempo de búsqueda medio: tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada. Ronda los 8,5 ms.

- Latencia rotacional media: al llegar la cabeza a la pista que contiene el sector que buscamos esta tiene que encontrarlo. Este valor representa el tiempo medio que tarda en alcanzarse el sector requerido.

- Tiempo medio de acceso: tiempo que tarda la cabeza en situarse en la pista y el sector adecuado. Es la suma del tiempo de búsqueda medio, la latencia rotacional media y del tiempo de escritura/lectura.

4. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• RODIL, Jiménez Irene, y PARDO, de Vega Camino (2010).Operaciones Auxiliares con tecnologías de la información y la comunicación. 3ra. Edición. Ed. Paraninfo.

• JAMRICH, Parsons June, y OJA, Dan (2008). Conceptos de Computación: Nuevas Perspectivas. 10ma. Edición. Santa Fe-Argentina.