| Artículos | 01 DIC 2001

Unidades y soportes de almacenamiento (II): discos duros, ZIP y JAZ

Tags: Histórico
Funcionamiento de los discos duros, ZIP y JAZ
Félix Torán.
Este artículo continúa con el almacenamiento de información en discos magnéticos, presentando un componente imprescindible en todo PC: el disco duro. También se presentarán dos tecnologías de almacenamiento actuales, de altas prestaciones y con una excelente aceptación: los discos ZIP y JAZ.

Hasta ahora se han presentado dos elementos de almacenamiento volátiles: las memorias RAM y caché. Éstas están ideadas para agilizar la ejecución de programas: son muy rápidas pero disponen de poca capacidad. Sin embargo, los programas necesitan almacenar datos entre sesión y sesión, y cada día requieren de mayor espacio de almacenamiento. Los discos flexibles no son volátiles, pero su capacidad y velocidad son insuficientes. Por tanto, el PC necesita de un centro de almacenamiento de datos de gran capacidad y dotado de una velocidad generosa. Dicho papel queda totalmente cubierto por el disco duro.
Este artículo se centra en el funcionamiento del disco duro presentando su historia, estructura, funcionamiento y variantes existentes. Además, hablaremos de dos medios de almacenamiento magnético realmente actuales, y en línea con esta entrega y la anterior: los discos ZIP y JAZ.

Detalles generales del disco duro
En esta ocasión vamos a abordar un medio de almacenamiento interno y fijo. Ya no hay una unidad fija al PC y un soporte de almacenamiento extraíble, sino que ambas partes se encuentran en el interior del PC. De cara al usuario, el PC dispone de una unidad de gran capacidad y velocidad, sin ocupar espacio exterior, sin necesidad de emplear cables, y que no requiere de un soporte de almacenamiento extraíble. El disco duro va con el PC a todas partes, almacenando los datos vitales para los programas y el sistema operativo.
La tecnología en el campo de los discos duros ha demostrado un continuo y asombroso avance desde sus inicios en los años 50. El avance tecnológico ha apuntado siempre hacia la mejora de dos parámetros: mayor capacidad y velocidad. También se ha perseguido la reducción de tamaño, aunque en un nivel de importancia inferior a los parámetros anteriores.
Para conseguir mayor capacidad, la lucha consiste en obtener mayores densidades superficiales de información. El aumento de la velocidad se consigue aumentando la velocidad de giro del disco, que viene condicionada principalmente por las características de los cabezales de lectura y escritura. Tal y como se ha introducido, estos parámetros no han dejado de mejorar y continúan haciéndolo a una velocidad asombrosa. Otro parámetro en constante evolución es el precio por MB, que decrece también de forma asombrosa con el tiempo: los discos duros son cada día más rentables.
El avance de los discos duros tiene un importante impacto en el rendimiento del PC. En primer lugar, los programas (empezando por el sistema operativo) son cada día más voluminosos y acceden a mayores cantidades de datos. Esto exige capacidad de almacenamiento (para almacenar los programas y los datos), además de velocidad (para agilizar el acceso a dichos datos). Por otro lado, el arranque del PC será más rápido cuanto más veloz sea el disco duro.
Otro punto importante radica en la capacidad multitarea de los sistemas operativos actuales. Cuando se ejecutan muchos procesos simultáneos, es probable que no haya suficiente memoria para albergarlos a todos. Lo mismo ocurre si no son muchos los procesos, pero consumen grandes cantidades de memoria. En esos casos, la memoria RAM no proporciona suficiente espacio de almacenamiento, y se utiliza el disco duro como memoria virtual. Si el disco duro no es suficientemente rápido y no dispone de mucho espacio libre, el usuario apreciará que sus programas se ejecutan lentamente y que el sistema operativo apenas responde.

Un poco de historia
Tal y como hemos introducido anteriormente, el disco duro inició su carrera en los años 50, y no ha parado de avanzar hasta la actualidad (de hecho, sigue avanzando). La firma IBM ha jugado un papel fundamental en dicha evolución desde el primer momento.
En efecto, el primer disco duro fue desarrollado por IBM en 1956. Recibió el nombre de RAMAC (Figura 1), y constaba internamente de 50 discos de 24’’ cada uno. La capacidad total ofrecida era de 5 MB.
Sin embargo, el padre del disco duro moderno nació en 1973, también de la mano de IBM. Su nombre era 3340, y constaba de dos módulos de 30 MB, uno fijo y el otro extraíble. Estableciendo símiles entre algunas de sus características y las de un conocido rifle, fue bautizado con el apodo “Winchester”. Aunque mucho más avanzados, los discos duros actuales se basan totalmente en los conceptos introducidos en aquel disco duro. Uno de los conceptos principales radica en que las cabezas de lectura/escritura son flotantes (es decir, no existe contacto físico con la superficie del disco). De hecho -además de aumentar la densidad superficial- una parte fundamental del avance consiste en optimizar la distancia entre las cabezas y el disco sin llegar al contacto.
La entrada del disco duro en el mundo del PC se produjo con el lanzamiento de la variante XT. Se incorporaba un disco duro ST-412 de 10 MB, fabricado por Seagate.

Arquitectura del disco duro
La estructura interna del disco duro queda ilustrada en la Figura 2. Básicamente, el disco duro está integrado por un conjunto de discos de igual diámetro, comúnmente denominados “platos”. Cada plato se compone de un sustrato de elevada rigidez, que se recubre con un material magnético. El nombre de disco duro proviene, precisamente, del alto grado de rigidez de los platos (en oposición a lo que ocurría con los discos flexibles)
Los platos se hallan montados sobre un eje, y se mantiene una cierta distancia entre ellos, gracias a unos anillos separadores. El número usual de platos oscila entre 1 y 4 en discos duros normales. Los discos duros de alta capacidad pueden llegar a incorporar más de 10 platos.
El eje se halla gobernado por un motor giratorio. Cuando el motor gira, el eje gira, y por tanto todos los platos giran a la misma velocidad.
Los elementos encargados de leer y escribir la información se denominan -al igual que ocurría en los discos flexibles- cabezales de lectura y escritura. Estos se encargan de convertir bits en pulsos magnéticos (al escribir) o bien pulsos magnéticos en bits (al leer). Hay dos cabezales dedicados a cada plato. Uno de ellos se sitúa en la parte superior, mientras que el otro se sitúa en la cara inferior. De esta forma es posible acceder de manera rápida a ambas caras de cada plato. Ya que el número usual de platos oscila de 1 a 4, el número habitual de cabezales oscilará entre 2 y 8.
Como ya hemos indicado antes, la diferencia principal respecto a los discos flexibles radica en que los cabezales no tocan la superficie de los platos. Esto permite que el disco gire a mayor velocidad, generando menos calor y produciendo menos nivel de ruido. Mayor velocidad de giro significa menor tiempo de acceso a la información, y por tanto mayor velocidad de trabajo.
Conviene lograr que los cabezales se encuentren a una distancia óptima de los platos. Dicha distancia está relacionada con la potencia de las señales emitidas por los cabezales y por el disco. Si se trabaja con señales suaves, los cabezales deberían estar cerca de los platos. En otro caso, las señales no se recibirían correctamente por los cabezales al leer, ni quedarían bien registradas en los platos al escribir. En el la

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