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El Disco Duro


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Hoy día casi toda computadora de escritorio y servidor en uso contiene uno o más unidades de disco duro instalada dentro de la caja del sistema. Cada mainframe y supercomputadora está conectado normalmente con los centenares de ellos. Usted puede incluso encontrar los dispositivos y los codificadores de cámara de tipo VCR que utilizan discos duros en vez de la cinta. Estos mil millones de discos duros hacen una cosa bien -- almacenan la información digital que cambia en una forma relativamente permanente. Dan a las computadoras la capacidad de recordar cosas aún después de que la fuente de energía se retira.

En este artículo, vamos a separar un disco rígido así pueden ver como es dentro, y también discutir sobre como organizan los gigabytes de información que contiene en archivos.

Fundamentos del Disco Rígido

Los discos rígidos fueron inventados en los años 50. Comenzaron como discos grandes hasta de 20 pulgadas de diámetro que llevaba a cabo apenas algunos megabytes. Originalmente fueron llamados  "discos fijos" o "Winchesters" (un nombre del código usado para un producto popular de la IBM). Más adelante se conocían como "discos duros" para distinguirlos de los "diskettes" o discos flexibles. Los discos rígidos tienen unos platos o discos duros que llevan a cabo el soporte magnético, en comparación con la película plástica flexible encontrada en cintas y discos blandos. Los discos rígidos tienen un disco duro (tambien llamados platos del disco) que sostiene el medio magnético, en oposición a el film flexible plástico que podemos encontrar en las unidades de cinta o diskettes.

En el nivel más simple, un disco duro no es diferente de una cinta de cassette. Los discos duros y las cintas de cassette también comparten las ventajas principales del almacenaje magnético -- el soporte magnético se puede borrar y reescribir fácilmente, y "recordará" los patrones magnéticos del flujo almacenados sobre el medio por muchos años.

La unidades de disco duro y disco flexible son tipos de almacenamientos secundarios, y la memoria RAM de la computadora proporciona su almacenamiento primario. El almacenamiento primario almacena los datos temporalmente mientras están en uso, el almacenamiento secundario contiene datos, programas y otros objetos digitales permanentemente. De hecho, la memoria RAM se menciona como de almacenamiento temporal, y la unidad de disco duro y la unidad de disco flexible son consideradas de almacenamiento permanente. 

La caja de metal y los componentes que contiene se le denomina "Ensamble Cabeza disco" (Head Disk Assembly, HDA). Esta unidad es sellada y jamás se abre como lo muestra la imagen superior.

Como se puede apreciar en esta imagen, los principales componentes en una unidad de disco rígido son: 

  1. Platos de disco

  2. Eje y motor del eje

  3. Cabezas de lectura/escritura

  4. Accionadores de cabeza

  5. Filtro de aire

  6. Tarjeta lógica

  7. Conectores y puentes


1. Platos o discos - La unidad primaria de una unidad de disco duro es su disco. Los discos son el medio de almacenamiento para la unidad de disco y es allí donde se registran realmente los datos. Los discos están elaborados de diversos materiales, cada uno con sus propias características de almacenamiento y rendimiento. Los dos materiales principales utilizados en los discos son aleaciones de aluminio y vidrio y son rígidos por lo cual este es su origen del nombre de disco duro. Esto hace que no se expandan o contraigan por los cambios de temperatura, lo cual resulta en una unidad de disco más estable.

La mayoría de las unidades de disco duro de la computadora generalmente tienen dos platos. Algunos tienen muchos más (hasta 10) y otros pueden tener menos de (1 plato), en especial las unidades de factor de forma más pequeños. El número de platos incluidos en una unidad de disco es una función de diseño y capacidad, la cual se controla mediante el tamañó global de la unidad de disco. El factor de forma de un disco es escencialmente el tamaño de sus platos, qunque también significa el tamaño de la bahía de la unidad de la cual se puede instalar la unidad. 

Cada plato de disco está montado sobre el eje del disco de manera que pueda tenerse acceso a cada lado del disco y luego se cbre con una capa de material magnético, el cual se utiliza para almacenar datos. 

2. Eje y Motor del eje - El motor del eje da vuelta al eje en el cual están montados los discos separados por espaciadores de disco. Los espaciadores ofrecen un espaciado consistente que es necesario para que las cabezas de lectura / escritura tengan acceso a la parte superior de un disco y a la parte inferior del que se encuentra debajo de éste.  El motor del eje hace girar los platos a las velocidades de 7000 RPM (revoluciones por segundo).

El motor del eje está diseñado mediante sellos especiales para prevenir que el aceite o el polvo contaminen los componentes del ambiente dentro del HDA.

Adicional a eso, en la parte inferior de la mayoría de las unidades de disco duro se coloca una escobilla de estática o conexión a tierra del eje, que es un pequeño pedazo de cobre, plano y con ángulo con un pedazo de carbono o grafito montado de forma que esté en contacto con el eje. El propósito de la escobilla es descargar toda la electricidad estática creada cuando el eje gira evitando que se descargue dentro del HDA y dañe la unidad de disco o degrade los datos almacenados. Además todo el conjunto de cabezales y discos viene envuelto en una caja sellada herméticamente, para impedir que las partículas de polvo y suciedad existentes en el ambiente se depositen sobre la cabeza de lectura-escritura, causando luego la aparición de errores tanto en la obtención de datos como en su grabación. La distancia entre los platos del disco y las cabezas es tan pequeña que una mota del polvo podría chocar con las cabezas y causar posiblemente un "desplome principal" en la unidad, llegando incluso a perderse toda la información contenida en él y esto en el negocio de la recuperación de los datos, es una mala cosa : -(

3. Cabezas de lectura/escritura - Las cabezas de lectura/escritura se unen al extremo de los brazos de la cabeza. Estos mueven las cabezas a través de la superficie de los platos del disco. Cada lado de un plato de disco tiene el medio aplicado en él para permitirle almacenar datos. Por lo tanto cada lado de un plato de un disco tiene por lo menos una cabeza de lectura/escritura. Una unidad de disco que tenga dos platos de disco tiene cuatro cabezas de lectura/escritura. Por lo general una unidad de disco tiene dos cabezas por cada plato, uno para leer y escribir datos en la parte sulperior u otro en la parte inferior.  

Las cabezas de lectura/escritura tienen forma de U se hacen de materiales eléctricamente conductores y viajan realmente en una distancia minúscula sobre la superficie de los platos del disco en un amortiguador (colchón) de  presión de aire. El espacio comprendido entre el plato del disco que gira y la cabeza de lectura/escritura es de cinco millonésimas de pulgadas o menos. 

Existen cuatro tipos de cabezas de lectura/escritura en las unidades de disco duro.

  • Cabezas de ferrita 
  • Metal en la hendidura (metal-in-Gap, MIG)
  • Película delgada (TF)
  • Magneto-resistiva (MR)

4. Accionador de bobina de voz - El Accionador de bobina de voz sostiene el brazo de la cabeza en una posición exacta usando un imán fuerte. Estos accionadores se utilizan en muchas unidades de disco con capacidades superiores a 40MB, casi todas las unidades de disco duro con 80MB de capacidad o más, y prácticamente en todas las unidades de disco duro de alto rendimiento. 

En una unidad de disco duro, la bobina electromagnética se ubica al final del ensamblaje de la cabeza, y luego se coloca cerca de un imán estacionario. La bobina y el imán nunca se tocan, pero cuando la bobina se energiza con polaridad positiva y negativa, el ensamble de la cabeza es atraído o alejado del imán estacionario. 

5. Filtro de aire - Estos filtros están sellados dentro del HDA y nunca deben cambiarse. Las unidades de disco duro de las computadoras no introducen aire del exterior al HDA ni lo circulan. El propósito del filtro es atrapar todas las partículas del medio que pueda haber raspado los discos mediante las cabezas de lectura/escritura o cualquier partícula pequeña que pueda haberse quedado atrapada en el HDA durante su fabricación. 

6. Conector de energía - Este conector es el conector estándar de energía disponible desde la fuente de energía de la computadora que suministra al disco 5V y 12V de energía de corriente directa. La potencia lógica y el sistema de circuitos de la unidad de disci utilizan 5V, y el motor del eje y el accionador de la cabeza utilizan energía de 12V. 

Puentes (jumpers) - Los puentes o jumpers en una unidad de disco se utilizan para configurar la unidad como maestra o eslava en una interfaz compartida, así como otros parámetros de configuración.  

Puentes y conectores - El conector de Interface SCSI conocido también por conector de datos lleva tanto datos como señales de comando desde el controlador y la CPU hacia y desde la unidad de disco. 

Tarjetas lógicas - Estas tarjetas lógicas su función es controlar las funciones del eje de la unidad y el actuador de la cabeza e interactuar con el controlador de dispositivos para pasar datos hacia u desde el disco.

Capacidades del Disco Duro
Las capacidades en la unidad de disco se establecen en megabytes y gigabytes y terabytes, petabytes, exabytes, zettabytes y el yottabytes. Hoy día una computadora normal puede venir con un disco de 30 o 40GB, dependiendo de la computadora y lo que usted pueda invertir. Si usted desea mayor espacio de almacenamiento en disco, tiene 2 opciones: agrega una segunda unidad o cambia la interfaz.