| Artículos | 01 MAY 1999

Nueva generación de discos duros (I)

Tags: Histórico
Fujitsu, Hitachi, IBM, Maxtor, Quantum, Samsung, Seagate, Toshiba y Western Digital
Laboratorio PC World.

En este artículo le mostramos la más completa oferta de discos duros de última generación que existen en el mercado y para todas las necesidades, que cubren desde los pequeños discos duros de los portátiles hasta las grandes soluciones para servidores con bus de canal de fibra . Además, se explican todos los parámetros que rodean a este tipo de dispositivos .

Cuando IBM diseñó el PC, no contempló el uso de discos duros . Una disquetera de capacidad mínima cumplía las funciones de almacenamiento, y era más que suficiente . La creciente demanda de mayores capacidades impulsó el mercado de este tipo de dispositivos . Ya existían discos duros de dimensiones descomunales, pero los primeros modelos para PC surgieron con el PC-XT, sólo tenían 10 MB y costaban más de 100 . 000 PTA . Actualmente, un disco de ese precio dispone de 10 GB y una velocidad considerablemente superior, y ya se han superado los 40 GB por disco . La evolución de estos dispositivos ha sido similar a la de los microprocesadores, duplicándose su capacidad aproximadamente cada año y medio, tal como enuncia la ley de Moore para los primeros . Y es que los programas cada vez devoran más espacio, y los ficheros de datos también crecen constantemente . Por grande que sea el disco duro no tardará en llenarse, lo que ha servido a los datos informáticos para su comparación con los gases: siempre se adaptan al tamaño del recipiente que los contiene, para llenarlo .

Estructura

Un disco duro está compuesto por uno o más platos de aluminio con un recubrimiento de una sustancia magnética por una o ambas caras . Antiguamente se utilizó oxido férrico, pasando después al cobalto por sus mejores características . Sobre esta superficie se sitúan las cabezas lectoras, a una distancia mínima pero sin llegar a tocarla . Los platos son accionados por un motor que los hace girar, mientras que las cabezas las mueve un segundo motor que las lleva del centro del disco a su borde más exterior . De este modo puede ser recorrida toda la superficie con dos movimientos . Cuando existe más de un disco se colocan apilados, de modo que todos los giran al tiempo, y las cabezas son desplazadas de forma conjunta . Todo el conjunto queda envuelto por una caja cerrada herméticamente para evitar que entre polvo, lo que sería catastrófico . Por ello no puede desmontarse un disco duro para repararlo, salvo en unas condiciones de limpieza absoluta que requieren unas habitaciones con un costosísimo acondicionamiento .

La información se almacena al variar las propiedades magnéticas de la superficie del disco . Para poder estructurar adecuadamente los datos, cada plato se divide en pistas y sectores . Una pista es un círculo concéntrico del disco . La más exterior es la pista cero, siendo la última la más cercana al eje del disco . Generalmente no se da el número de pistas como dato, sino la densidad en pistas por pulgada ( TPI, Track Per Inch ) , que ofrece la relación entre el tamaño del disco y el número de pistas en que está dividido . Esto nos da una idea de la densidad de información que puede grabar en ellos . Para que las cabezas de lectura/escritura pasen de una pista a otra, se mueve el motor que acciona el brazo de éstas, de forma similar a como se mueve la aguja de un tocadiscos para pasar de una canción a otra . Como todas las cabezas están unidas, se posicionarán en la misma pista de todos los discos, en el caso de que haya más de uno . El conjunto de pistas que ocupan la misma posición en cada plato se denomina cilindro . El movimiento de las cabezas es muy importante, pues ralentiza notablemente el funcionamiento del mismo . Tenga en cuenta que cada vez que hay que buscar una pista diferente las cabezas deben posicionarse en otro lugar a base de brevísimas aceleraciones y frenazos . La inercia inherente a estos cambios de velocidad hace que existan limitaciones .

Cada una de las pistas se divide en sectores, teniendo todas ellas el mismo número, a pesar de que las exteriores son mayores que las interiores . La numeración de los sectores comienza en uno, no en cero y para pasar de uno a otro se utiliza el movimiento de rotación del disco . En realidad no es la cabeza la que se mueve de un sector a otro, sino que son los sectores los que pasan bajo las cabezas a gran velocidad . Como se trata de un movimiento de rotación, si el sector buscado ya ha pasado, no hay más que esperar a que vuelva a hacerlo . El tamaño de los sectores se fija al formatear el disco duro a bajo nivel, y puede variar en función de las necesidades del sistema operativo . Una vez formateado el disco el tamaño no puede cambiarse más que volviendo a darle formato .

Para controlar el movimiento de ambos motores y gestionar la forma en que se graba la información se utiliza una pequeña tarjeta controladora que interpreta las señales que le llegan del bus, y que suele estar colocada en la parte inferior del disco . Esta controladora se alimenta a 5 voltios, mientras que los motores lo hacen a 12 . De ahí que el conector de alimentación tenga cuatro cables ( 5 V, 12 V y sus dos masas ) .

Geometría

Los tres parámetros básicos que definen la geometría de un disco: el número de cilindros, de cabezas, y de sectores . Con estas tres coordenadas, comúnmente denominadas CHS ( Cylinder, Head, Sector; Cilindro, Cabeza, Sector ) se puede determinar con precisión qué sector de todos los posibles es el que debemos leer o escribir . Sin embargo, esto sólo es una reminiscencia del pasado . En determinado momento de su evolución, los discos duros ( para bus IDE ) superaron los parámetros CHS que eran capaces de manejar las BIOS de los PC, y se creó un procedimiento para hacer una equivalencia entre la geometría real del disco ( física ) y una geometría lógica, ficticia, que la BIOS pueda controlar . Actualmente no se corresponden los datos de geometría con los que se configura un disco con su geometría real, sino que se hace una traslación entre ambos de manera que no es necesario conocer su configuración real .

El modo de direccionamiento CHS permite controlar hasta 1 . 024 cilindros y 16 cabezas como máximo . Esto impone la conocida limitación de medio gigabyte ( 1 . 024 cilindros x 16 cabezas x 63 sectores/pista x 512 kB/sector = 528 . 482 . 304 bytes ) en ordenadores anteriores a los 486 . Para resolver esta limitación apareció el LBA ( Logical Block Addressing, direccionamiento lógico de bloques ) , que numera cada sector linealmente ( 0, 1, 2 . . . n ) , de forma que para referirse a él no hay que dar tres parámetros, sino un sólo número de sector . Otro modo de direccionar discos grandes es el ECHS ( Extended CHS, CHS extendido ) , también denominado Large . Con este modo es como realmente se crea una geometría ficticia con sus tres parámetros, que se hace corresponder con la real, sin embargo no se utiliza demasiado . Actualmente las BIOS disponen de una opción automática que configura el modo más adecuado para cada disco .

Los cabezales

Un factor fundamental en el rendimiento de un disco duro y en la densidad de grabación es la tecnología empleada en sus cabezales . Los primeros tipos de cabezal que se emplearon eran de ferrita, pero no tardaron mucho en ser reemplazados por sistemas más eficaces . Actualmente todos utilizan cabezales magnetorresistivos . Con esta tecnología se soportan densidades de grabación en torno a 10 . 000 veces superiores a las tecnologías precedentes . En realidad se trata de dos cabezales unidos, uno se encarga de hacer las lecturas y el otro se ocupa de las escrituras . Para leer emplea un material cuya resistencia eléctrica varia en presencia de un campo magnético, sin embargo la escritura la realiza mediante métodos inductivos, de ahí su nombre ( magnético por la parte de escritura y resistivo por

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