Disco duro: qué es y cuál es su función

El disco rígido es el componente utilizado para almacenar los datos de manera permanente, a diferencia de la memoria RAM, que borra su información cada vez que se reinicia el ordenador. Por este motivo, al disco rígido a veces se le denomina dispositivo de almacenamiento masivo.

¿Cuál es la función del disco rígido?

El disco rígido se encuentra conectado a la placa madre por medio del controlador de disco rígido que actúa a su vez como una interfaz entre el procesador y el disco rígido. El controlador de disco rígido administra los discos racionados con él, interpreta comandos enviados por el procesador y los envía al disco en cuestión. Los discos rígidos generalmente están agrupados por su interfaz, por ejemplo, IDE, SCSI, Serial ATA.

Cuando apareció la norma USB se lanzaron al mercado carcasas que permitían conectar un disco rígido mediante un puerto USB, lo que facilitó su instalación y aumentó la capacidad de almacenamiento para hacer copias de seguridad. Estos discos se denominan discos rígidos externos, en oposición a los discos rígidos internos que se encuentran conectados directamente a la placa madre. En realidad, se trata del mismo tipo de discos, con la diferencia de que los discos duros externos se encuentran conectados al ordenador mediante un puerto USB.

¿Cuál es la estructura de un disco duro?

Un disco rígido no está compuesto por un solo disco, sino por varios discos rígidos que pueden ser de metal, vidrio o cerámica, apilados muy juntos entre sí y llamados platos.

Los discos giran rápidamente alrededor de un eje (en realidad, a varios miles de revoluciones por minuto) en sentido contrario a las agujas de un reloj. El ordenador funciona en modo binario, lo cual significa que los datos se almacenan en forma de ceros y unos (denominados bits). Los discos rígidos contienen millones de estos bits, almacenados muy próximos unos de otros en una delgada capa magnética de unos pocos micrones de espesor, recubierta a su vez por una película protectora.

Estos datos pueden leerse y escribirse por medio de cabezales de lectura ubicados a ambos lados de los platos. Estos cabezales son electroimanes que suben y bajan para leer la información o bien escribirla. Los cabezales de lectura se encuentran a solo unos micrones de la superficie, separados por una capa de aire creada por la rotación de los discos, que genera una rotación de aproximadamente 250 km/h (150 mph). Más aún, estos cabezales son móviles y pueden mover hacia los laterales para que las cabezas puedan barrer toda la superficie. Sin embargo, los cabezales se encuentran unidos entre sí y solamente uno de ellos puede leer o escribir en un momento preciso. Se utiliza el término cilindro para hacer referencia a todos los datos almacenados verticalmente en cada uno de los discos.

El mecanismo completo de precisión se encuentra dentro de una caja totalmente hermética, debido a que la más mínima partícula puede degradar la superficie del disco. Es por esta razón que los discos rígidos están sellados y muestran la advertencia "Garantía nula si se extrae", ya que únicamente los fabricantes de discos rígidos pueden abrirlos (en salas limpias libres de partículas).

¿Cómo funciona un disco duro?

Se dice que los cabezales de lectura/escritura son "inductivos", lo que significa que pueden generar un campo magnético. Esto es de especial importancia en el momento de la escritura: los cabezales, al crear campos positivos o negativos, tienden a polarizar la superficie del disco en un área muy diminuta, de modo tal que cuando luego se leen, la inversión de polaridad procede a completar el circuito con el cabezal de lectura. Estos campos luego son transformados mediante un conversor analógico-digital (CAD) en 0 o 1 para que el ordenador los pueda comprender.

Los cabezales comienzan a escribir datos comenzando desde el borde del disco (pista 0) y avanzando hacia el centro. Los datos se organizan en círculos concéntricos denominados pistas, creadas por un formateo de bajo nivel. Estas pistas están separadas en zonas (entre dos radios) llamadas sectores, que contienen los datos (por lo menos 512 octetos por sector).

El término cilindro hace referencia a todos los datos que se encuentran en la misma pista de distintos platos (es decir, sobre y debajo de cada uno de ellos), ya que esto constituye un "cilindro" de datos.

Finalmente, el término clúster (también llamado unidad de asignación) se refiere al área mínima que puede ocupar un archivo dentro del disco rígido. Un sistema operativo utiliza bloques, que son en realidad grupos de sectores (entre 1 y 16 sectores). Un archivo pequeño puede llegar a ocupar múltiples sectores (un clúster).

En los discos rígidos antiguos, el direccionamiento solía realizarse manualmente, mediante la definición de la posición de los datos desde las coordenadas Cilindro/Cabezal/Sector (CHS).

¿De qué se trata el modo Bloque?

El modo Bloque y la transferencia de 32 bits se utilizan para obtener el mejor rendimiento del disco rígido. El modo Bloque implica la transferencia de datos en bloques, generalmente en paquetes de 512 bytes, lo que evita que el procesador deba procesar grandes cantidades de paquetes diminutos de un bit. De esta manera, el procesador dispone del tiempo necesario para realizar otras operaciones. Desafortunadamente, este modo de transferencia de datos es únicamente útil para sistemas operativos antiguos (como MS-DOS), ya que los sistemas operativos actuales utilizan su propio administrador de disco rígido, lo que hace que este sistema de administración sea, por decirlo de alguna manera, obsoleto.

Existe una opción en la BIOS (IDE HDD block mode o Multi Sector Transfer ) que suele determinar la cantidad de bloques que se pueden administrar a la vez. Es un número entre 2 y 32. Otra opción para averiguarlo consisten en consultar la documentación del disco rígido, buscar las especificaciones del disco en Internet o realizar diversos test.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que el modo Bloque puede generar errores en algunos sistemas, debido a redundancias en el administrador del disco rígido. El sistema requiere la desactivación de uno de los dos administradores: el administrador de software de 32 bits en el sistema operativo y el modo bloque en la BIOS.

¿En qué consiste el modo de 32 bits?

El modo de 32 bits (contrariamente al modo de 16 bits) se caracteriza por las transferencias de datos de 32 bits. Para imaginar la transferencia de 32 bits se la puede comparar con 32 puertas que se abren y cierran a la vez. En el modo de 32 bits, se transmiten dos palabras de 16 bits (grupos de bits) una después de la otra, y luego se ensamblan.

Cuando se pasa del modo de 16 bits al de 32 bits, las mejoras en el rendimiento son casi mínimas. De todas maneras, en teoría ya no es posible seleccionar el modo debido a que la placa madre determina automáticamente el modo que debe utilizarse en función del tipo de disco rígido. Sin embargo, la selección automática del modo de 32 bits puede lentificar las unidades CD-ROM IDE cuya velocidad es superior a 24x cuando se encuentran solas en un cable plano IDE. De hecho, cuando una unidad de CD-ROM se encuentra sola en el cable, el BIOS no puede determinar su compatibilidad con el modo de 32 bits (porque está buscando un disco rígido) y entonces pasa al modo de 16 bits. En este caso, la velocidad de transferencia (incorrectamente llamada tasa de transferencia) será inferior a la que el fabricante afirma. La solución es entonces enchufar la unidad de CD-ROM y un disco rígido compatible de 32 bits en el mismo cable plano.

¿Cuales son las especificaciones técnicas de un disco duro?

• Capacidad: cantidad de datos que pueden almacenarse en un disco rígido.
• Tasa de transferencia: cantidad de datos que pueden leerse o escribirse desde el disco por unidad de tiempo. Se expresa en bits por segundo.
• Velocidad de rotación: la velocidad a la cual giran los platos. Se expresa en revoluciones por minuto (rpm, su acrónimo en inglés). Las velocidades de los discos rígidos se encuentran en el orden de 7.200 a 15.000 rpm. Cuanto más rápido rota un disco, más alta resulta su tasa de transferencia. Por el contrario, un disco rígido que rota rápidamente tiende a ser más ruidoso y a calentarse con mayor facilidad.
• Latencia (también llamada demora de rotación): el lapso de tiempo que transcurre entre el momento en que el disco encuentra la pista y el momento en que encuentra los datos.
• Tiempo medio de acceso: tiempo promedio que demora el cabezal en encontrar la pista correcta y tener acceso a los datos. En otras palabras, representa el tiempo promedio que demora el disco en proporcionar datos después de haber recibido la orden de hacerlo. Debe ser lo más breve posible.
• Densidad radial: número de pistas por pulgada (tpi).
• Densidad lineal: número de bits por pulgada (bpi) en una pista dada.
• Densidad de área: índice entre la densidad lineal y la densidad radial (expresado en bits por pulgada cuadrada).
• Memoria caché (o memoria de búfer): cantidad de memoria que se encuentra en el disco rígido. La memoria caché se utiliza para almacenar los datos del disco a los que se accede con más frecuencia, buscando de esta manera, mejorar el rendimiento general.
• Interfaz: se refiere a las conexiones utilizadas por el disco rígido. Las principales interfaces del disco rígido son IDE/ATA, Serial ATA y SCSI. Sin embargo, existen carcasas externas que se utilizan para conectar discos rígidos con puertos USB o FireWire.