PDF de programación - Disco Duro

1. Función de un disco duro
Un disco duro es un dispositivo que permite el almacenamiento y recuperación de grandes
cantidades de información. Los discos duros forman el principal elemento de la memoria
secundaria de un ordenador, llamada así en oposición a la memoria principal o memoria RAM
(Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio).

Tanto los discos duros como la memoria principal son memorias de trabajo (varían su contenido
en una sesión con el ordenador). Sin embargo, presentan importantes diferencias: la memoria
principal es volátil (su contenido se borra al apagar el ordenador), muy rápida (ya que se trata de
componentes electrónicos) pero de capacidad reducida. La memoria secundaria, en cambio, es no
volátil, menos rápida (componentes mecánicos) y de gran capacidad. La memoria principal
contiene los datos utilizados en cada momento por el ordenador pero debe recurrir a la memoria
secundaria cuando necesite recuperar nuevos datos o almacenar de forma permanente los que
hayan variado.
2. Estructura física de un disco duro Elementos 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.

• La unidad es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible el

almacenamiento y recuperación de los datos en el disco.

• El disco es, en realidad, una pila de discos, llamados platos, que almacenan información
magnéticamente. Cada uno de los platos tiene dos superficies magnéticas: la superior y la
inferior. Estas superficies magnéticas están formadas por millones de pequeños
elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta manera, se
representan los dos posibles valores que forman un bit de información (un cero o un
uno). Ocho bits contiguos constituyen un byte (un carácter).

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 puede 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 y no cesa mientras esté encendido el ordenador. En cambio, en los discos flexibles sólo
se produce el giro mientras se está efectuando alguna operación de lectura o escritura. El resto del
tiempo, la disquetera permanece en reposo. Con las unidades de CD-ROM ocurre algo similar,
sin embargo en este caso la velocidad de giro no es constante y depende de la distancia al centro
del dato que se esté leyendo.

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.

Estructura física: cabezas, cilindros y sectores Ya hemos visto que cada una de las dos
superficies magnéticas de cada plato se denomina cara. El número total de caras de un disco duro
coincide con su número de cabezas. 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 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

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.
El espacio particionado es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna partición. El espacio
no particionado, es espacio no accesible del disco ya que todavía no ha sido asignado a ninguna
partición. A continuación se muestra un ejemplo de un disco duro con espacio particionado (2
particiones primarias y 2 lógicas) y espacio todavía sin particionar.

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.

4.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).
Particiones y directorios.— Ambas estructuras permiten organizar datos dentro de un disco
duro. Sin embargo, presentan importantes diferencias: 1ª) Las particiones son divisiones de
tamaño fijo del disco duro; los directorios son divisiones de tamaño variable de la partición;
2ª) Las particiones ocupan un grupo de cilindros contiguos del disco duro (mayor seguridad);
los directorios suelen tener su información desperdigada por toda la partición; 3ª) Cada
partición del disco duro puede tener un sistema de archivos (sistema operativo) distinto; todos
los directorios de la partición tienen el sistema de archivos de la partición.
Como mínimo, es necesario crear una partición para cada disco duro. Esta partición puede
contener la totalidad del espacio del disco duro o sólo una parte. Las razones que nos pueden
llevar a crear más de una partición por disco se suelen reducir a tres.

1. Razones organizativas


. Considérese el caso de un ordenador que es compartido por dos
usuarios y, con objeto de lograr una mejor organización y seguridad de sus datos deciden
utilizar particiones separadas.

2.

Instalación de más de un sistema operativo
. Debido a que cada sistema operativo requiere

(como norma general) una partición propia para trabajar, si queremos instalar dos
sistemas operativos a la vez en el mismo disco duro (por ejemplo, Windows 98 y Linux),
será necesario particionar el disco.

3. Razones de eficiencia

. Por ejemplo, suele ser preferible tener varias particiones FAT

pequeñas antes que una gran partición FAT. Esto es debido a que 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. Más adelante, explicaremos esto con mayor
detalle.

Las particiones pueden ser de dos tipos: primarias o lógicas. Las particiones lógicas se definen
dentro de una partición primaria especial denominada partición extendida.
En un disco duro sólo pueden existir 4 particiones primarias (incluida la partición extendida, si
existe). Las particiones existentes deben inscribirse en una tabla de particiones de 4 entradas
situada en el primer sector de todo disco duro. De estas 4 entradas de la tabla puede que no esté
utilizada ninguna (disco duro sin particionar, tal y como viene de fábrica) o que estén utilizadas
una, dos, tres o las cuatro entradas. En cualquiera de estos últimos casos (incluso cuando sólo hay
una partición), es necesario que en la tabla de particiones figure una de ellas como 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. Más adelante veremos distintas formas de elegir el sistema operativo que
queremos arrancar, en caso de tener varios instalados, sin variar la partición activa en cada
momento.
De todo lo anterior se pueden deducir varias conclusiones: 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.