DISCO DURO
Es un dispositivo encargado de almacenar información de forma persistente en un ordenador, es considerado el sistema de almacenamiento más importante del computador y en él se guardan los archivos de los programas. Las características principales de un disco duro son: Las características principales de un disco duro son:
Capacidad: Se mide en gigabytes (GB). Es el espacio disponible para almacenar secuencias de 1 byte. La capacidad aumenta constantemente desde cientos de MB, decenas de GB, cientos de GB y hasta TB. Velocidad de giro: Se mide en revoluciones por minuto (RPM). Cuanto más rápido gire el disco, más rápido podrá acceder a la información la cabeza lectora. Los discos actuales giran desde las 4.200 a 15.000 RPM, dependiendo del tipo de ordenador al que estén destinadas. Capacidad de transmisión de datos: De poco servirá un disco duro de gran capacidad si transmite los datos lentamente. Los discos actuales pueden alcanzar transferencias de datos de 3 GB por segundo. HISTORIA DE LOS DISCOS DUROS:
La historia del disco duro se inicia en mayo de 1955 donde IBM lanzó el primer disco duro llamado RAMAC ("Acceso aleatorio con método de contabilidad y control").
Este disco duro era grande con tubos al alto vacío controlados electrónicamente ocupaba el espacio de dos refrigeradoras y pesaba como una tonelada, este disco duro podía almacenar 5 millones de caracteres en 50 pesados discos de aluminio cubiertos en ambos lados con hierro oxido. Con RAMAC y con los acontecimientos que pasaron en la época, llegó la explosión sensacional en la capacidad de almacenamiento y velocidades de acceso con una increíble reducción en tamaño.
La RAMAC y su disco duro fueron un momento de gran logro, factores como la geografía y el estado primitivo del transporte contribuyeron a su éxito.
El equipo de investigación de San José capitaneado por Reynold B. Johnson, quien después entrego su cargo a Louis Stevens a finales del año 1953, realizaba un proyecto a medias que después al meterse más en el proyecto empezaron a enviar señales de que RAMAC fuera eliminada dado a los problemas presupuestales que ocasionaba.
En enero de 1953, Johnson había decidido concentrar en discos los que muchos consideraron un error mecánico por que los discos mostraban un gran problema.
En febrero de 1954 el equipo de San José transfirió con éxito datos de tarjetas perforadas a los discos y viceversa, en noviembre del mismo año RAMAC se ganó la aprobación oficial del mando corporativo, donde IBM hizo su anuncio al público en mayo de 1955.
En Septiembre de 1956 caracterizó lo que seria conocido como la IBM 350 y parte del sistema IBM 305 la cual incluía un lector de tarjetas e impresoras.
En 1961 Alan F. Shugart toma bajo su control un proyecto llamado "Advaced Disc File" el cual como su pariente anterior RAMAC 350, almacenaba cincuenta discos de 24 pulgadas, por primera vez engranes deslizantes automáticos hacían posible que hubiera una cabeza por cada superficie del disco ósea ya no era necesario mover las cabezas de arriba abajo para alcanzar cada disco, este desarrollo eliminaba la necesidad de aire, mejoraba la densidad del área y el tiempo de acceso.
Luego Shugart fue despedido o renunció bueno eso no se sabe, fue reemplazado por Don Massaro; bajo su liderazgo la compañía lanzó al mercado en 1976 el primer disco blando de 5.25 pulgadas, unos cuantos años después. Xerox compró la compañía y la cerró en tres años.
En 1979 Alan Shugart junto con Finis Conner fundaron Shugart Technology, para evitar confusiones en las plataformas de envío se cambio el nombre a Seagate Technology justo antes de que Xerox mandara una carta para que cambien el Disco duro de IBM 64.5 MB (1979) nombre.
En 1973 IBM logra fabricar el primer disco duro herméticamente sellado el 3340, este disco duro fue diseñado para tener 30MB fijos y 30MB de de almacenamiento removible; se convirtió así en el lector Winchester y se caracterizaba por sus cabezas pequeñas, discos lubricados y ensamble sellado.
Cuatro son las compañías que dominan la fabricación de discos duros entre ellas están IBM, Seagate, Quantum y Western Digital, tres de estas dominaron en 1969, ISS, Data
Products y Memorex ya no están.
De acuerdo a Disk/Trend, una compañía de Mountain View California que se dedica a la investigación de la organización en la industria del disco, más de 230 fabricantes de discos duros se han retirado del negocio dejando para el año 1997 tan solo 22 fabricantes en la manufactura de discos duros. Jim Porter de Disk/Trend estimó que el disco de 3.5 pulgadas de máxima capacidad podrá almacenar 130GB para el año 2000 y con un costo de 2 centavos por MB.
COMPOSICIÓN MECÁNICA DE UN DISCO DURO:
El disco duro esta compuesto por varios discos o platos apilados distantes de una carcasa impermeable al aire y al polvo.
- Piezas de un disco duro:
Como se puede apreciar en la figura un disco duro esta contenido de diferentes piezas que se van a mencionar a continuación:
- Platos o discos donde se graban los datos.
- El cabezal de lectura/escritura.
- El impulsor de cabezal (motor).
- Electroimán que es el que mueve el cabezal.
- Una caja que protege al disco duro de la suciedad o polvo del medio.
- Una bolsita desecante con lo cual se evita la humedad.
- Tornillos que son especiales.
ESTRUCTURA FÍSICA DE UN DISCO DURO:
El disco duro esta compuesto por las siguientes estructuras:
Platos:También llamados discos. Estos discos están elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.
Cabezal de lectura/escritura: Es la parte del disco duro que lee y escribe los datos del disco. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza de lectura/escritura a cada lado del plato o disco, pero hay algunos discos de alto desempeño tienen dos o mas cabezas sobre cada que tienen dos o más cabezas sobre cada superficie esto de manera que cada cabeza atienda la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial.
Impulsor de Cabezal: Es un motor que mueve los cabezales sobre el disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la lectura/escritura.
Pistas: La superficie de un disco esta dividida en unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se mueven entre la pista 0 a la pista más interna.
Cilindro: Es el conjunto de pistas concéntricas de cada cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. Lo que se logra con esto es que la cabeza no tiene que moverse para poder acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista esta formada por uno o más cluster.
Sector: Las pistas están divididas en sectores, el número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores de 512 bytes cada uno. Comúnmente es la controladora del disco duro quien determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado, en cambio en algunos modelos de disco duro se permite especificar el tamaño de un sector.
Cluster: Es un grupo de sectores, cuyo tamaño depende de la capacidad del disco.
A continuación se muestra una tabla que representa esta relación:
Tamaño del Driver
|
Tipo de FAT
(bits)
|
Sectores por cluster
|
Tamaño del Cluster (kb)
|
0-15
|
12
|
8
|
4
|
16-127
|
16
|
4
|
2
|
128-255
|
16
|
8
|
4
|
256-511
|
16
|
16
|
8
|
512-1023
|
16
|
32
|
16
|
1024-2048
|
16
|
64
|
32
|
FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO DURO:
El funcionamiento de un disco duro se da de la siguiente manera:
1.-Primero cada superficie magnética de los discos tiene asignado uno de los cabezales de lectura/escritura de la unidad como se sabe según la geometría de disco hay un cabezal de lectura/escritura para cada cara del plato.
2.-El conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el interior de la pila de platos o discos mediante un brazo mecánico que los transporta.
3.-Para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos es necesario que la pila de platos gire, este giro se va a realizar a una velocidad constante y no va a parar mientras esté encendido el computador.
3.1.-Para los discos flexibles el giro se produce solo cuando se este efectuando una operación de lectura/escritura, el resto del tiempo permanece en reposo como ocurre con los disquetes. En los CD-ROM ocurre algo similar pero la velocidad de giro no va a ser constante.
4.-Al realizar una operación de lectura en el disco duro se desplaza los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos, espera a que el primer dato que gira con los platos llegue al lugar donde están los cabezales y finalmente lee los datos con el cabezal correspondiente; para la operación de escritura en el disco duro es similar a la anterior.
INTERFACES DE DISCO DURO
Una interface de disco duro es una conexión entre el mecanismo de la unidad de disco y el bus del sistema, define la forma en que las señales pasan entre el bus del sistema y el disco duro. En el caso del disco su interface se denomina controladora la cual no solo se encarga de transmitir y transformar la información que parte de y llega al disco sino también de seleccionar a la unidad a la que se quiere acceder, del formato y de todas las ordenes en general. La controladora a veces se encuentra dentro de la placa madre.
Antes de mencionar los tipos de interfaces es necesario conocer dos términos:
Interface a nivel dispositivo: Es una interface que usa un controlador externo para conectar discos al ordenador.
Interface a nivel de sistema: Es una interface entre el disco duro y su sistema principal que pone las funciones de control y separación de datos sobre el propio disco.
Las interfaces del disco duro pueden ser:
- ST506: Es la primera interface utilizado en lo ordenadores personales, es un interface a nivel de dispositivo. Esta interface proporciona un valor máximo de transferencia de datos de menos de 1MBps. En la actualidad ya no hay discos duros con esta interface.
- ESDI: Es una interface que como el anterior es a nivel de dispositivo, que fue diseñado como un sucesor del ST506 pero con la diferencia de que esta interface proporciona un valor más alto de transferencias de datos entre 1.25 y 2.5 MBps. Esta interface igual que la anterior ya no se usan en la actualidad y además son difíciles de encontrar.
- IDE: Es una interface a nivel del sistema la cual cumple con la norma ANSI de acoplamiento a los AT y que usan una variación sobre el bus de expansión del AT para conectar una unidad de disco a la CPU con un valor máximo de transferencia de 4 MBps. Esta interface es más rápida que las dos interfaces mencionadas anteriormente, pero con la aparición de los ATs esta interface desaparecerá para dar paso a SCSI y el SCSI-2.
http://www.monografias.com/trabajos37/discos-duros/discos-duros2.shtml
Dispositivo de estado sólido
Una unidad de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de
solid-state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que usa una
memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en lugar de
los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros
convencionales. En comparación con los discos duros tradicionales, las unidades
de estado sólido son menos sensibles a los golpes, son prácticamente inaudibles
y tienen un menor tiempo de acceso y de latencia. Las SSD hacen uso de la misma
interfaz que los discos duros por lo que son fácilmente intercambiables sin
tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos
con el equipo.
Aunque técnicamente no son discos, a veces se traduce
erróneamente en español la "D" de SSD como disk cuando, en realidad,
representa la palabra drive, que podría traducirse como 'unidad' o 'dispositivo'.
A partir del 2010, la mayoría de los SSD utilizan memoria
flash basada en puertas NAND, que retiene los datos sin alimentación. Para
aplicaciones que requieren acceso rápido, pero no necesariamente la
persistencia de datos después de la pérdida de potencia, los SSD pueden ser
construidos a partir de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos dispositivos
pueden emplear fuentes de alimentación independientes, tales como baterías,
para mantener los datos después de la desconexión de la corriente eléctrica.
Se han desarrollado dispositivos que combinan ambas
tecnologías, es decir, discos duros y memorias flash, y se denominan discos
duros híbridos (HHD), que intentan aunar capacidad y velocidad a un precio
inferior a un SSD.
Definición: Una memoria de estado sólido es un dispositivo de
almacenamiento secundario hecho con componentes electrónicos en estado sólido
pensado para utilizarse en equipos informáticos en sustitución de una unidad de
disco duro convencional, como memoria auxiliar o para crear unidades híbridas
compuestas por SSD y disco duro.
Consta de una memoria no volátil, en vez de los platos
giratorios y cabezal de las unidades de disco duro convencionales. Al no tener
piezas móviles, una unidad de estado sólido reduce drásticamente el tiempo de
búsqueda, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros.
Al ser inmune a las vibraciones externas, es especialmente
apto para vehículos, ordenadores portátiles, etc.
Historia
SSD basados en RAM: Habría que remontarse a la década de 1950 cuando se
utilizaban dos tecnologías denominadas memoria de núcleo magnético y CCROS.
Estas memorias auxiliares surgieron durante la época en la que se hacía uso del
tubo de vacío, pero con la introducción en el mercado de las memorias de
tambor, más asequibles, no se continuaron desarrollando. Durante los años 70 y
80, se aplicaron en memorias fabricadas con semiconductores. Sin embargo, su
precio era tan prohibitivo que tuvieron muy poca aceptación, incluso en el
mercado de los superordenadores.
En 1978, Texas memory presentó una unidad de estado sólido
de 16 KiB basada en RAM para los equipos de las petroleras. Al año siguiente,
StorageTek desarrolló el primer tipo de unidad de estado sólido moderna. En
1983, se presentó el Sharp PC-5000, haciendo gala de 128 cartuchos de
almacenamiento en estado sólido basado en memoria de burbuja. En septiembre de
1986, Santa Clara Systems presentó el BATRAM, que constaba de 4 MiB ampliables
a 20 MiB usando módulos de memoria; dicha unidad contenía una pila recargable
para conservar los datos cuando no estaba en funcionamiento.
SSD basados en flash: En 1995, M-Systems presentó unidades de estado sólido
basadas en flash. Desde entonces, los SSD se han utilizado exitosamente como
alternativa a los discos duros en la industria militar y aeroespacial, así como
en otros menesteres análogos. Estas aplicaciones dependen de una alta tasa de
tiempo medio entre fallos (MTBF), gran capacidad para soportar golpes fuertes,
cambios bruscos de temperatura, presión y turbulencias.
BiTMICRO, en 1999, hizo gala de una serie de presentaciones
y anuncios de unidades de estado sólido basadas en flash de 18 GiB en formato
de 3,5 pulgadas. Fusion-io, en 2007, anunció unidades de estado sólido con
interfaz PCI-Express capaces de realizar 100.000 operaciones de Entrada/Salida
en formato de tarjeta de expansión con capacidades de hasta 320 GB. En el CeBIT
2009, OCZ presentó un SSD basado en flash de 1 TiB con interfaz PCI Express x8
capaz de alcanzar una velocidad máxima de escritura de 654 MB/s y una velocidad
máxima de lectura a 712 MB/s. En diciembre de 2009, Micron Technology anunció el
primer SSD del mundo, utilizando la interfaz SATA III.2
Enterprise flash drive: Los enterprise flash drives (EFD) están diseñados para
aplicaciones que requieren una alta tasa de operaciones por segundo, fiabilidad
y eficiencia energética. En la mayoría de los casos, un EFD es un SSD con un
conjunto de especificaciones superiores. El término fue acuñado por EMC en
enero de 2008, para ayudarles a identificar a los fabricantes SSD que irían
orientados a mercados de más alta gama. No existen organismos de normalización
que acuñen la definición de EFD, por lo que cualquier fabricante puede
denominar EFD a unidades SSD sin que existan unos requisitos mínimos. Del mismo
modo que puede haber fabricantes de SSD que fabriquen unidades que cumplan los
requisitos EFD y que jamás sean denominados así.
RaceTrack: IBM está investigando y diseñando un dispositivo, aún en
fase experimental, denominado Racetrack. Al igual que los SSD, son memorias no
volátiles basadas en nanohilos compuestos por níquel, hierro y vórtices que
separan entre sí los datos almacenados, lo que permite velocidades hasta cien
mil veces superiores a los discos duros tradicionales, según apunta la propia
IBM.3
Arquitectura, diseño y funcionamiento
Chasis abierto de un disco duro tradicional. (izquierda).
Aspecto de un dispositivo SSD indicado especialmente para ordenadores
portátiles (derecha).
Se distinguen dos periodos: al principio, se construían con
una memoria volátil DRAM y, más adelante, se empezaron a fabricar con una
memoria no volátil NAND flash.
Basados en NAND Flash: Casi la totalidad de los fabricantes comercializan sus SSD
con memorias no móviles NAND flash para desarrollar un dispositivo no sólo
veloz y con una vasta capacidad, sino robusto y a la vez lo más pequeño posible
tanto para el mercado de consumo como el profesional. Al ser memorias no
volátiles, no requieren ningún tipo de alimentación constante ni pilas para no
perder los datos almacenados, incluso en apagones repentinos, aunque cabe
destacar que los SSD NAND Flash son más lentos que los que se basan en DRAM.
Son comercializadas con las dimensiones heredadas de los discos duros, es
decir, en 3,5 pulgadas, 2,5 pulgadas y 1,8 pulgadas, aunque también ciertas SSD
vienen en formato tarjeta de expansión.
En algunos casos, las SSD pueden ser más lentas que los
discos duros, en especial con controladoras antiguas de gamas bajas, pero dado
que los tiempos de acceso de una SSD son inapreciables, al final resultan más
rápidos. Este tiempo de acceso tan corto se debe a la ausencia de piezas
mecánicas móviles, inherentes a los discos duros.
Una SSD se compone principalmente:
Controladora: Es un procesador electrónico que se encarga de
administrar, gestionar y unir los módulos de memoria NAND con los conectores en
entrada y salida. Ejecuta software a nivel de Firmware y es con toda seguridad,
el factor más determinante para las velocidades del dispositivo.
Caché: Un dispositivo SSD utiliza un pequeño dispositivo de
memoria DRAM similar al caché de los discos duros. El directorio de la
colocación de bloques y el desgaste de nivelación de datos también se mantiene
en la memoria caché mientras la unidad está operativa.
Condensador: Es necesario para mantener la integridad de los
datos de la memoria caché, si la alimentación eléctrica se ha detenido
inesperadamente, el tiempo suficiente para que se puedan enviar los datos
retenidos hacia la memoria no volátil.
El rendimiento de los SSD se incrementan añadiendo chips
NAND Flash en paralelo. Un sólo chip NAND Flash es relativamente lento, dado
que la interfaz de entrada y salida es de 8 ó 16 bits asíncrona y también por
la latencia adicional de las operaciones básicas de E/S (Típica de los SLC NAND
- aproximadamente 25 μs para buscar una página de 4 KiB de la matriz en el
búfer de E/S en una lectura, aproximadamente 250 μs para una página de 4 KiB de
la memoria intermedia de E/S a la matriz de la escritura y sobre 2 ms para
borrar un bloque de 256 KiB). Cuando varios dispositivos NAND operan en
paralelo dentro de un SSD, las escalas de ancho de banda se incrementan y las
latencias de alta se minimizan, siempre y cuando suficientes operaciones estén
pendientes y la carga se distribuya uniformemente entre los dispositivos.
Los SSD de Micron e Intel fabricaron unidades flash mediante
la aplicación de los datos de creación de bandas (similar a RAID 0) e intercalado.
Esto permitió la creación de SSD ultrarápidos con 250 MB/s de lectura y
escritura.
Las controladoras Sandforce SF 1000 Series consiguen tasas
de transferencia cercanas a la saturación de la interfaz SATA II (rozando los
300 MB/s simétricos tanto en lectura como en escritura). La generación
sucesora, las Sandforce SF 2000 Series, permiten más allá de los 500 MB/s
simétricos de lectura y escritura secuencial, requiriendo de una interfaz SATA
III si se desea alcanzar estos registros.
Basados en DRAM: Los SSD basados en este tipo de almacenamiento proporcionan
una rauda velocidad de acceso a datos, en torno a 10 μs y se utilizan
principalmente para acelerar aplicaciones que de otra manera serían mermadas
por la latencia del resto de sistemas. Estos SSD incorporan una batería o bien
un adaptador de corriente continua, además de un sistema de copia de seguridad
de almacenamiento para desconexiones abruptas que al restablecerse vuelve a
volcarse a la memoria no volátil, algo similar al sistema de hibernación de los
sistemas operativos.
Estos SSD son generalmente equipados con las mismas DIMMs de
RAM que cualquier ordenador corriente, permitiendo su sustitución o expansión.
Sin embargo, las mejoras de las memorias basadas en flash
están haciendo los SSD basados en DRAM no tan efectivos y acortando la brecha
que los separa en términos de rendimiento. Además los sistemas basados en DRAM
son tremendamente más caros.
Publicado por: Suárez Aracelys.
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