Mucha gente cuando se imagina un ordenador personal, piensa casi siempre en la CPU, en la memoria, en chips gráficos, pero casi siempre se olvidan de esa pieza que gira a 15000 revoluciones por minuto y que es capaz de guardar millones de bits.
Este componente se llama disco duro, o hard drive en ingles, y generalmente abreviado HD o HDD.
En un disco duro más estándar, que gira a 7200 RPM, un punto de la pista externa se está moviendo cerca a las 48 millas por hora. Esto significa que el borde del eje ha viajado sobre 384 millas en un día normal de trabajo.
Pero esa no es la parte más asombrosa. Cada disco duro consiste en uno o más discos/platos, llamados substratos, fabricados normalmente por cristal muy fino (en algunos casos de metal o cerámica). No estamos hablando del cristal de una ventana, sino de un cristal formulado o compuesto que se pule y está cubierto de una capa delgada de material magnético. El disco puede registrar datos por ambos lados del plato/disco orientando dominios magnéticos dentro del material. Una dirección representa un 1 digital y la otra un 0. Los discos modernos de alta capacidad, la orientación magnética del dominio es a menudo vertical (señalando por arriba o por abajo).
La clave de que puedan registrar los datos en estos platos/discos es debido a los cabezales. Mientras el material que compone los platos/discos y los soportes magnéticos son bastante importantes, las funciones de lectura y escritura son dirigidas por los cabezales montados sobre unos brazos que les permiten acceder a cualquier parte magnética del disco. Estos cabezales ”vuelan” apenas un micrón sobre la superficie del plato/disco (para que os hagáis una idea de esto, un pelo humano tiene un grosor de 200 micrones de diámetro). Tened en cuenta que el plato/disco se está moviendo debajo del cabezal a 7200 RPM. Puesto que los discos duros actuales pueden tener hasta cinco platos/discos, cada uno con dos superficies de grabación (llamadas caras), por lo que tienes hasta diez cabezales que cada uno de ellas apunta a su propia superficie. Los cabezales múltiples son parte de un solo mecanismo que los hacen más fáciles de controlar al no poderse mover independientemente.
La extremidad del encabezado contiene un elemento escritor inductivo que puede mover de un tirón dominios magnéticos según lo necesite. Un sensor magneto-resistente es también parte de la estructura del cabezal, que lee la información de los bits y los traduce en señales eléctricas. Observad que los cabezales y los soportes magnéticos son realmente dispositivos analógicos: Los datos digitales son representados por la orientación de dominios en un substrato analógico. Para ello está la función que desempeña la parte electrónica del disco que transforma/traduce las señales analógicas en datos digitales para el uso en el sistema.
En un nivel alto, el apilado de los discos se divide en pistas concéntricas puestas alrededor de la circunferencia del plato/disco. Las pistas, por si mismas, se organizan en cilindros-apilados de pistas en un multi-plato/disco del disco duro. Los cilindros se dividen en “sectores” que sirven para ubicar los datos dentro del disco. El primer sistema de direccionamiento que se utilizó fue CHS (Cilindro-Cabeza-Sector), ya que con estos tres valores se puede situar cualquier dato en el disco. En la actualidad se utiliza el sistema LBA (Direccionamiento Lógico de Bloques) que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número.
Los discos duros son dispositivos CAV (Velocidad Angular Constante), por lo que las pistas externas se leen más rápido que las interna y por ello los sistemas operativos intentan organizar los datos que más se suelen utilizar, sobre los cilindros externos y así ganas un tiempo de acceso más rápido.
Desde el punto de vista mecánico, hay que tener en cuenta ciertos aspectos para comparar un disco sobre otro en lo referente a sus velocidades.
- Tiempo que tarda el disco en girar media vuelta: Una vez que los del disco duro se sitúan en el cilindro deseado, el disco debe de girar hasta que el dato se sitúe bajo la cabeza. Este tiempo es (en promedio) el tiempo que tarda en dar medio giro. Es inversamente proporcional a velocidad de giro.
- Tiempo medio de acceso: Es el tiempo medio que tardan en situarse los cabezales en el cilindro deseado. Po lo general, es más o menos una tercera parte que tarda el brazo en ir desde el centro al exterior o viceversa.
- Tiempo máximo de acceso: Es el tiempo que tarda el brazo que lleva el cabezal en ir del centro al exterior o viceversa.
- Tiempo pista a pista: Es el tiempo que tarda en pasar el brazo de la pista actual a la adyacente.
- Tiempo de transferencia: Velocidad a la que el disco duro puede transferir la información al ordenador. Puede ser velocidad sostenida o de pico.
- Caché de pista: Los discos duros disponen de una memoria sólida, de tipo RAM, dentro del disco, que se utiliza como caché. La velocidad del movimiento de información con este tipo de sistema, es sumamente superior que si no existiera, por ello cuanto más memoria caché tenga el disco duro, más datos podrá albergar dentro y ser procesador de una forma más rápida.
Por último, los típicos discos electrónicos consisten en un microprocesador y una superficie analógica y un circuito digital, que unidas controlan el disco principal y optimizan el funcionamiento de lectura y escritura. El firmware, un programa pequeño que está dentro del disco duro, es optimizado por los fabricantes de discos duros para un mejor control teniendo en cuenta ciertas prioridades, incluyendo rendimiento de procesamiento, tiempo de acceso y nivel de ruido.
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