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Arquitectura de PC desktop – El disco duro (hard disk).

En esta unidad vamos a estudiar el disco duro, uno de los componentes vitales para el trabajo de las computadoras puesto que a partir de él se ejecutan programas y se guardan datos.

El disco duro de las computadoras modernas es una maravilla de la ingeniería mecánica y electrónica, tanto por su precisión como por la velocidad con que trabaja.     Veamos por qué en la siguiente descripción.

Disponemos de uno o varios varios platos de metal sujetos por un eje central. Entre cada plato, leyendo cada cara (cara superior = cara  0  y  cara inferior  = cara 1), existe un brazo con una bobina en su extremo que emite pulsos magnéticos.

Los platos giran a 7200 o 10000 revoluciones por minuto en tanto que las cabezas de lectura o sea las bobinas en los extremos de los brazos, emiten pulsos eléctricos. Los brazos se mueven desde el borde hacia el centro y viceversa.

La rotación de los platos genera circunferencias con datos  llamadas pistas o tracks (cada pista a su vez se considera como un conjunto de segmentos llamados sectores o clusters).  Cada cara de un plato tiene una pista

0,1,2,3 …. n pistas.     Cada pista está geométricamente encima de su homóloga, en la cara opuesta de cada plato. Si nos ubicamos encima de una pista, geométricamente lo estamos haciendo sobre  todas las pistas que tienen el mismo número a través de todas las caras y platos.

Esa forma de ver las pistas se llama cilindro.      Por tanto un cilindro es el conjunto de pistas con la misma posición pero localizadas en caras distintas (Ejemplo: cilindro 3 = pista 3 de la cara 0 + pista 3 de la cara 1 + pista 3 de la cara 2, etc.).  Un disco duro puede tener 2, 4 o más cabezas de lecto escritura. Normalmente un archivo se almacena diseminado en pistas, sectores  y cilindros porque la estructura que sostiene los brazos mueve todas las cabezas al mismo tiempo.

El trabajo del disco empieza cuando el programa de aplicación ordena grabar información. Por cada grupo de datos escrito se crea una nueva entrada de registro en un sector (para ser mas exactos en la cara 0, pista 0, sector 1, en el borde del disco), creando un índice maestro de ubicación de los datos, que se conoce con el nombre de FAT = File Allocation Table (registro similar al índice de un libro). La información de lectura y escritura es dada a conocer a la CPU por la tarjeta electrónica propia del disco duro.

Mientras el disco funcione, conservará esta dinámica, a no ser que le ocurra uno de estos accidentes: que un virus borre la FAT, que un operador lo formatee por error, que la sustancia magnética de los platos falle por degradación, o que las cabezas de lecto escritura aterricen sobre la superficie por falla física de los platos.

Estructura Lógica. El disco duro de un PC es un dispositivo que utiliza como medio de grabación el magnetismo. Acorde con eso, las superficies de los platos están cubiertos por una sustancia magnetizable. Los cabezales irradian con pulsos estas superficies para grabar mientras los platos giran a altas velocidades.

Previendo que un accidente (error de escritura, ataque de virus, borrado accidental del operador) puede dañar la FAT, se ha establecido la existencia de una segunda FAT de respaldo. Esta solo es visible con herramientas de software especiales como las que se utilizan para recuperar datos perdidos.

Como norma general, los datos no se escriben en las pistas en forma secuencial (imaginemos el tiempo que se requeriría si cada vez que se deseara escribir un dato adicional relacionado con un anterior, tuviéramos que esperar a que el
plato diera la vuelta para que los dos datos quedaran juntos). Esto se puede ver con programas especiales (Defrag de Windows, por ejemplo) que muestran la superficie del disco en forma de mapa con ‘baches’ de espacio.

Esta forma de trabajo si bien acelera la operación de escritura, produce en contraposición la demora en su operación contraria: LA LECTURA. Dado que las porciones de un archivo quedan dispersos, la lectura es un trabajo extraordinario para un disco duro considerando que su velocidad de rotación está alrededor de los 7200 o 10000 revoluciones por minuto.

Aparte de la conexión física y el bus utilizado por el disco duro, en la transferencia de datos, existe un factor no menos importante: la forma en que se graban y leen los datos internamente, esto es, si se trabaja con sistemas de archivos FAT 32 o NTFS (que se establecen cuando se formatea el disco).

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