PDF de programación - Funcionamiento Mecánico de un Disco Duro

Funcionamiento Mecánico de un Disco Duro

Dentro de la Caja Metálica hermética que protege a los componentes
internos de suciedad; se encuentran las Cabezas de Lectura/Escritura
(L / E) y los Discos. El movimiento de dichas cabezas sobre los Discos
es controlado por una placa de circuito impreso conocida como Placa
Lógica, que además, se encarga de que el Eje Giratorio mueva los
Discos a una velocidad constante. Cada vez que se realiza una
operación de lectura o escritura, el Brazo Actuador empuja y tira del
grupo de brazos de las Cabezas de L / E a lo largo de las superficies de
los platos con suma precisión, alineándolas con las Pistas que forman
círculos concéntricos sobre la superficie de los discos. Cada una de estas
pistas se divide en Sectores.
Funcionamiento Lógico de un Disco Duro

Cuando se lee o escribe un archivo, el Sistema Operativo (SO)
ordena al Controlador del Disco Duro que mueva las cabezas de L /
E a la Tabla de Asignación de Archivos (FAT) de la unidad, para
determinar en que Cluster del disco comienza un archivo ya
existente, o que zonas del disco están disponibles para albergar un
nuevo archivo. Una vez que los datos de la FAT han pasado de
nuevo al SO, este da instrucciones a la unidad para que las cabezas
de L / E se muevan a lo largo de la superficie de los discos, leyendo o
escribiendo los Cluster sobre los discos que giran. Después de
escribir un nuevo archivo en el disco, el SO vuelve a enviar las
cabezas de L / E a la FAT, donde elabora una lista de todos los
Cluster de un archivo determinado.
Cada disco duro constituye una unidad física distinta. Sin embargo,
los sistemas operativos no
físicas
directamente sino con unidades lógicas.

trabajan con unidades

Cabezas de Lectura Escritura: Responsables de la lectura y la escritura de datos
en los discos. Se mueven hacia dentro o fuera para leer tanto las zonas interiores
como exteriores del disco sin tocarlo cuando este gira a toda velocidad, reduciendo
de esta forma el desgaste que puede producirse en su superficie.

Placa Lógica: realiza variaciones de tensión que hacen que el Brazo Actuador
mueva las Cabezas de Lectura/Escritura a lo largo de las superficies de los discos.

Discos o Platos: Es donde los datos de son almacenados y leídos. Están
elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio y son pulidos y
revestidos con una capa muy delgada de una aleación metálica. Sus superficies
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)

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

Brazo Actuador: motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de L / E
entre el centro y el borde externo de los discos.

Pista: circunferencia o círculo concéntrico dentro de una cara del disco. Las
cabezas se mueven entre la pista más externa ó pista cero a la mas interna

Sector: área de tamaño fijo a la que se puede acceder mediante una cabeza de L /
E en una rotación del disco, sin que la cabeza cambie su posición.

Tabla de Asignación de Archivos: permite saber que sectores del disco están
libres para escribir nuevos archivos sobre ellos, o cuales están ocupados para su
lectura o su ampliación. Esta mantiene un registro encadenado de los Cluster
utilizados por un archivo y cada enlace de la cadena conduce al siguiente Cluster
que contiene otra parte más del archivo

Cluster: porción donde se almacenan datos. Un archivo puede estar compuesto
por varios cluster que pueden estar almacenados en varios lugares del disco.

Controlador: elemento que contiene las instrucciones necesarias para manejar un
dispositivo periférico específico, en este caso, el Disco Duro. Además, se encarga
de transmitir y transformar la información que parte de y llega al Disco Duro, entre
otros

Principales parámetros o características de un Disco Duro:

• Tiempo de Búsqueda o de Acceso


: Es el tiempo que le toma a las cabezas de
Lectura/Escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde esta localizada la
información deseada. Como la pista deseada puede estar localizada en el otro lado del disco o
en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda variara en cada búsqueda

• Latencia Promedio


encuentre el sector deseado.

: Es el promedio de tiempo para que el disco una vez en la pista correcta

• Velocidad de Transferencia


: Velocidad a la que puede transferir la información una vez que la
cabeza de L / E esta situada en la pista y sector correctos. Depende esencialmente de dos
factores: la velocidad de rotación y la densidad de almacenamiento de los datos en una pista.

• Densidad de Grabación



: Numero de bits grabados por pulgadas.

• Tiempo de lectura/escritura


información. Depende de:

: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva

 La cantidad de información que se quiere leer o escribir.
 El numero de cabezales
 La cantidad de sectores por pista

• Velocidad de Rotación



: Número de vueltas por minuto que da el disco

• Tiempo de lectura/escritura


: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva
información, el tiempo depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el
tamaño de bloque, el numero de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por
pista.

• Tamaño



: Diámetro exterior del disco, que puede ser de las siguientes medidas:
 8 pulgadas: 241,3×117,5×362 mm
 5,25 pulgadas: 146,1×41,4×203 mm
 3,5 pulgadas
 2,5 pulgadas: 69,85×9,5-15×100 mm
 1,8 pulgadas: 54×8×71 mm.
 1 pulgadas: 42,8×5×36,4 mm.
 0,85 pulgadas: 24×5×32 mm.

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)
Una partición de disco se refiere a cada división presente en una sola unidad física de
almacenamiento de datos. Toda partición tiene su propio sistema de archivos (formato).
Generalmente, casi cualquier sistema operativo interpreta, utiliza y manipula cada partición como
un disco físico independiente, a pesar de que dichas particiones estén en un solo disco físico. Esto
quiere decir que cuando se utiliza el termino formatear un disco se esta haciendo referencia a
crear una partición que ocupe todo el espacio disponible de una unidad física de almacenamiento.
Las particiones pueden ser utilizadas para permitir a un equipo en particular tener instalado varios
sistemas operativos en un mismo disco físico; vale añadir que -de hecho- algunos sistemas

operativos necesitan más de una partición para funcionar. Una partición también puede ser útil para
proporcionar al usuario un espacio para almacenar copias de seguridad de tal manera que los
archivos puedan quedar protegidos de un sistema de archivos roto e irrecuperable o de un
formateo accidental hecho a la partición donde está el archivo original. 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 particiones existentes deben inscribirse en una Tabla de Particiones, la cual, almacena toda
la información básica sobre la partición: si es arrancable, si no lo es, el formato, el tamaño y el
sector de inicio. Esta tabla esta alojada en una sección denominada Sector de Arranque, que es
el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector 1) y que contiene un programa de
inicialización llamado Master Boot Record que se encarga de leer en primera instancia la Tabla de
Particiones y luego ceder el control a la partición que se encuentre activa. Una partición activa será
aquella que haya sido previamente formateada y posea un sistema de archivos. 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

Interfaz de Conexión

Para conectar el disco duro a la Tarjeta Madre del computador se necesita una interfaz, es decir,
un conjunto de componentes con sus cables correspondientes. Hay tres tipos fundamentales de
interfaces para discos duros:

Parallel ATA

Estas unidades se conectan a la Tarjeta Madre por medio de cables planos que se utiliza para
transmitir los datos. Estos cables disponen de tres conectores: uno en cada extremo y otro situado
entre ambos. Los dos mas próximos se emplean para conectar las unidades IDE, ya sean discos
duros o unidades de CD o DVD; el del extremo más alejado va conectado a la Tarjeta Madre.
Los cables IDE son cintas planas que pueden estar compuestas por 40 a 80 hilos, siendo los de 40
hilos los de uso mas antiguo.
Al observar detenidamente la superficie del cable plano, se notara que, en uno de sus laterales y
de un extremo a otro, hay una línea de color rojo o azul que indica que ese es el conector numero
uno

Serial ATA

Se diferencia del anterior, en que realiza la transmisión de datos en serie, es decir, un dato tras
otro. En consecuencia, solo puede conectarse solo un dispositivo por cada conector de este tipo.
Presenta varia