Modulo 2 Discos Duros

Navarro Castell, Hctor Manuel

Discos durosEl modo de funcionamiento de un disco rigido actual guarda similitudes aun con el telegrafono dePoulsen del siglo XIX. Hay tres principios fundamentales de fisica basica que entran en juego.

1. Una corriente electrica produce un campo magnetico (ley de Ampere).

2. Las variaciones del campo magnetico inducen una tension en una bobina (ley de Faraday-Lenz).

3. Los dominios en un material magnetico tienden a orientarse en la direccion del campo aplicado(interaccion Zeeman).

En el sistema de Poulsen el cabezal es un electroiman (una bobina enrollada sobre un material magneticoblando). Este material sirve tanto para escribir (usando las propiedades 1 y 3) como para leer lainformacion magnetica (usando la 2). El cabezal convierte la senal electrica en un campo magneticovariable que magnetiza al medio de una manera proporcional a la intensidad de la senal. Para que lainformacion guardada dure en el tiempo el medio debe ser un material magneticamente duro, o sea queconserve su magnetizacion en presencia de campos externos. Si se pasa el cabezal sobre una zonadeterminada, los cambios de magnetizacion en el medio producen variaciones en el campo magneticosuperficial que a su vez inducen una senal electrica en el electroiman.

Por el resto de este articulo me ocupare exclusivamente de los discos rigidos por tratarse de los equiposde tecnologia mas avanzada dentro de los sistemas de grabacion magnetica. Los otros sistemas (tarjetasmagneticas, cintas de audio, de video y de datos, etc.), si bien utilizan tecnologias distintas, se basanesencialmente en los mismos principios fisicos para funcionar.

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Estructura de discos duros Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el minimo principiode una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnetica que gira velozmentecon precision microscopica.

Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecera igual. A diferencia deotros componentes de la PC que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidoscuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentesde una PC que tiene caracter mecanico y electronico al mismo tiempo Los discos duros pertenecen ala llamada memoria secundaria o almacenamiento secundario. Al disco duro se le conoce con grancantidad de denominaciones como disco duro, rigido (frente a los discos flexibles o por su fabricaciona base de una capa rigida de aluminio), fijo (por su situacion en el ordenador de manera permanente). Estasdenominaciones aunque son las habituales no son exactas ya que existen discos de iguales prestaciones pero sonflexibles, o bien removibles o transportables, u otras marcas diferentes fabricantes de cabezas.

Las capacidades de los discos duros varian desde 60 gb. hasta varios terabyte. Para conectar un discoduro a un ordenador es necesario disponer de una tarjeta controladora. La velocidad de acceso dependeen gran parte de la tecnologia del propio disco duro y de la tarjeta asociada al disco duro.

ATA (AT Attachment), dispositivo de AT. Es el dispositivo IDE que mas se usa en la actualidad, por losque a veces se confunde con el propio IDE. Originalmente se creo para un bus ISA de 16 bits.

ATAPI (ATA PACKET INTAERFACE), Interfaz de paquete ATA. Es una extension del protocolo ATA paraconseguir una serie de comandos y registros que controlen el funcionamiento de un CD-ROM, esfacilmente adaptable para una cinta de Backup.

DMA (DIRECT MEMORY ACCESS), Acceso directo a memoria. Componente integrado en un perifericoque libera al procesador en la tarea de transferir datos entre dispositivos y memoria. El acceso se realizapor bloque de datos.

PIO (PROGRAMABLE INPUT/OUTPUT), Entrada/Salida programable. Componente encargado de ejecutarlas instrucciones dirigidas a los perifericos. A diferencia de la DMA requiere atencion del procesadorpara su funcionamiento.Como contrapartida es mucho mas sencillo y barato.

(Serial ATA o S-ATA). Sistema controlador de discos sustituye al P-ATA (conocido simplemente comoIDE/ATA o ATA Paralelo). S-ATA proporciona mayor velocidad, ademas de mejorar el rendimiento si hayvarios discos rigidos conectados. Ademas permite conectar discos cuando la computadora esta encendida(conexion en caliente).

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Curiosidades sobre discos duros ssdLos discos duros SSD estn llamados a ser una pequea gran revolucin en el mundo del PC. Pordesgracia an no son lo suficientemente baratos para poder desbancar a los discos duros convencionalespero cada vez se esta ms cerca de que esto ocurra

Estamos ante una tecnologa relativamente nueva por lo cual cada vez vamos conociendo ms detallessobre ella. Aqu tienes una lista de diez curiosidades que seguramente no conozcas acerca de los discosduros SSD.

1. No tienen partes mviles. Esta es quizs la ms obvia. Dentro de un disco duro SSD te encuentraspequeas memorias parecidas a las de los dispositivos de almacenamiento USB. Esto implica que sonmenos ruidosos, necesitaran menos energa y se desgatan menos que uno convencional.

2. Aunque se les denomin discos duro no tienen discos en su interior. Se les denomina discos porque realizan la misma tarea de un disco duro convencional pero en su interior slo vas a encontrarcircuitos electrnicos nada parecido a la tecnologa anterior.

3. Su nombre significa dos cosas. SSD es el acrnimo de Solid State Drive pero puede tambininterpretarse como Solid State Disk. Es decir unidad o disco de estado slido. Es ms correcto llamarlaunidad ya que como te he comentado anteriormente en su interior no encuentras nada parecido a undisco.

4. Reducen sus prestaciones con el tiempo. Los discos SSD utilizan un tipo de memoria denominadaNAND para funcionar. Esta tiene entre sus propiedades la capacidad de almacenar la informacinaunque no estn conectadas a la corriente elctrica lo cual es ideal para funcionar como dispositivo dealmacenamiento. El problema es que cuando queremos escribir algo en esta memoria debemos antesresetear el bloque entero sobre el que vamos a realizar la operacin

Dependiendo del tipo de NAND que usemos tendremos un nmero mximo de reseteos de este tipo quese podrn realizar antes de que el disco duro empiece a dar fallos. Esta es una de las razones por la quelos discos SSD llevan en su interior mucha ms memoria de la que ofrecen al usuario, para poderadministrarla en caso de fallos.

5. No todos son iguales. Por simplificarlo podemos hacer dos tipos de clasificaciones. Atendiendo a suconexin al PC existen los PCIe SSD, que se conectan a la placa base, y los SATA que se conectan igualque los dispositivos anteriores, si miramos la tecnologa de fabricacin de la memoria de la que estncompuestos tenemos SLC, MLC y TLC.

6. Realmente tienes bloques de memorias formando un RAID. En un sistema RAID se utilizanvarios discos durospara almacenar la informacin. Si tenemos una configuracin en RAID 5 usando tresdiscos con bloques de dos megas y queremos grabar un archivo de cuatro megas en el primeroescribiremos dos, en el segundo otros dos y en el tercero informacin que nos permite recuperar lainformacin si dejad de funcionar uno de los discos.

Si realizamos una escritura en este sistema podremos escribir en varios discos al mismo tiempo, lo mismoocurre con las lecturas. De esta forma podemos multiplicar la velocidad del disco y adems ganamos entolerancia a fallos.

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Dentro de un SSD te encuentras varios bloques NAND que estarn conectados formando un RAID. Asconseguimos mayor velocidad y mayor resistencia a fallos.

7. La memoria RAM es mucho ms rpida. Aunque existan SSD que pueden llegar al mximo de unSATA III es decir a los 600 MB/s. Las memorias RAM DDR3 ms lentas son ms de 10 veces ms rpidasque un SSD SATA pudiendo llegar hasta 30 veces o incluso ms.

8. Lo importante no es su velocidad sino los IOPS. Slo es tres o cuatro veces ms rpido envelocidad de transferencia que un disco duro convencional pero sobre veinte veces ms en IOPS. Esto esfantstico para cierto tipo de datos ya que la informacin es muy raro que este dispuesta de maneracontina.

IOPS es una medida de la cantidad de operaciones por segundo que es capaz de realizar el dispositivo. Enun disco duro convencional esta muy limitado debido a que al tener discos que rotan existen un tiempo,que se denomina latencia, muy grande que tiene que pasar cada vez que queremos leer o escribir losdatos. Nada de esto ocurre en un disco duro SSD normal.

9. Su mejor uso es servir para el sistema operativo y las aplicaciones. Si como es normal no tienessuficiente dinero para comprar uno en el que te quepa toda tu informacin no lo dudes e instala solo elsistema operativo y las aplicaciones.

No tiene mucho sentido usar un disco de este tipo para almacenar por ejemplo pelculas en las que se leetoda la informacin de manera secuencial ya que no llegaremos a apreciar su velocidad.

10. No tardan lo mismo en leer que en escribir. Son mucho ms lentas al escribir ya que tienen quehacer un reseteo de la memoria como te comente anteriormente. De todas maneras algo parecido pasacon casi todos los dispositivos de almacenamiento.

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Sistemas de archivosLos sistemas de archivos indican el modo en que se gestionan los archivos dentro de las particiones.Segun su complejidad tienen caracteristicas como prevision de apagones, posibilidad de recuperar datos,indexacion para busquedas rapidas, reduccion de la fragmentacion para agilizar la lectura de los datos,etc. Hay varios tipos, normalmente ligados a sistemas operativos concretos. A continuacion se listan losmas representativos:

Fat32 o vfat: Es el sistema de archivos tradicional de MS-DOS y las primeras versiones de Windows. Pormesta razon, es considerado como un sistema universal, aunque adolece de una gran fragmentacion y esun poco inestable.Ntfs: Es el nuevo sistema de Windows, usado a partir del 2000 y el XP. Es muy estable. El problema esmque es privativo, con lo cual otros sistemas operativos no pueden acceder a el de manera transparente.Desde Linux solo se recomienda la lectura, siendo la escritura en estas particiones un poco arriesgada.

Ext2: Hasta hace poco era el sistema estandar de Linux. Tiene una fragmentacion bajisima, aunquemes un poco lento manejando archivos de gran tamano.Ext3: Es la version mejorada de ext2, con prevision de perdida de datos por fallos del disco omapagones. En contraprestacion, es totalmente imposible recuperar datos borrados. Es compatiblecon el sistema de archivos ext2. Actualmente es el mas difundido dentro de la comunidad GNU/Linuxy considerado el estandar de facto. ReiserFS: Es el sistema de archivos de ultima generacion para Linux. Organiza los archivos de talmmodo que se agilizan mucho las operaciones.

Lass particiones son como discos duros independientes, y asi aparece en Windows. Cabe recordar quemen Linux no existe el concepto de unidad (C:, D:, etc.) sino que las particiones se montan en el arbol decarpetas. Eso no nos debe preocupar mucho. Solo comentar que la carpeta raiz de ese arbol se denotacon / y que las particiones se suelen montar en la carpeta /media.

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