Como funciona el disco duro, como almacena la informacion, tipos de discos duros, tendencias del futuro almacenamiento

Introduccion

Un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos.

Características de un disco duro

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).
• Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco.
• Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.
• Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.
• Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media.
• Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez que la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

Otras características son:

• Caché de pista: Es una memoria tipo Flash dentro del disco duro.
• Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, Serial Attached SCSI
• Landz: Zona sobre las que aparcan las cabezas una vez se apaga la computadora.

 Como funciona un Disco Duro

Desde el punto de vista del ordenador, todos los periféricos son iguales. Básicamente disponen de tres canales de comunicación:

• Dirección a la que se quiere acceder
• Datos a leer y escribir
• Control de la operación que se desea realizar (por ejemplo, leer o escribir)

Con esta interfaz da lo mismo que se acceda a la memoria, pantalla, disco duro, impresora o cámara de fotos: se indica la dirección y la operación a realizar y se ponen los datos o se leen. Esta interfaz es la que proporciona la controladora obteniendo independencia de acceso desde el punto de vista hardware.
Pero cada dispositivo es un mundo y no es lo mismo acceder a un disco duro que a una impresora. Por ejemplo, al escribir un 0 en cierta dirección del disco duro puede que se escriba el final de cierto fichero mientras que al escribirlo en la impresora le indicamos que se prepare para empezar a imprimir. Para lograr la misma independencia desde el punto de vista de las aplicaciones, los sistemas operativos incorporan fragmentos de código especial que “se entiende” con el dispositivo particular: el driver.
Uno de los dispositivos más interesantes por su utilidad son las controladoras de discos duros y disquetes (esas cosas más o menos cuadradas de colorines que están almacenando polvo en algún cajón).

Desde el punto de vista hardware, un disco duro es un conjunto de platos que giran sobre el mismo eje. Cada uno de los platos dispone de una cabeza lectora/escritora (una por cada cara) unidos a un único brazo que es capaz de moverse a lo largo de su radio. Todo este mecanismo queda oculto detrás de la controladora apropiada.
Para acceder al disco es necesario saber en qué parte de qué disco es de interés. La controladora es capaz de descomponer la dirección indicada para determinar:

• La cabeza lectora/escritora, que determina el disco y la cara que debe leerse.
• Cada cara está dividida en círculos concéntricos que se denominan pistas. El conjunto de pistas de todos los platos, independientemente de la cabeza que acceda a ellas, se denomina cilindro.
• Cada pista a su vez se divide en sectores (cada sector es capaz de almacenar 512 bytes de información).

El mecanismo por tanto consiste en posicionar las cabezas (el brazo es único por lo que se mueven todas juntas) hasta la pista apropiada y esperar a que el giro del disco haga que los sectores deseados lleguen hasta la cabezas obteniendo sólo los datos de aquella/s que interesa. Para mejorar el tiempo de acceso suelen leerse varios sectores consecutivos o el mismo conjunto de sectores pero de distintas cabezas (cilindro). De esa forma se puede obtener simultáneamente con un único posicionamiento al menos 512 bytes de cada una de las caras (habitualmente 4-8, lo que significa 2-4 Kb de información en un movimiento).

Como almacena la informacion

En primer lugar, la información se almacena en unos finos platos o discos, generalmente de  aluminio, recubiertos por un material sensible a alteraciones magnéticas. Estos discos, cuyo número varía según la capacidad de la unidad, se encuentran agrupados uno sobre otro y atravesados por un eje, y giran continuamente a gran velocidad.
Asimismo, cada disco posee dos diminutos cabezales de lectura/escritura, uno en cada cara. Estos cabezales se encuentran flotando sobre la superficie del disco sin llegar a tocarlo, a una distancia de unas 3 o 4 micropulgadas (a título de curiosidad, podemos comentar que el diámetro de un cabello humano es de unas 4.000 micropulgadas). Estos cabezales generan señales eléctricas que alteran los campos magnéticos del disco, dando forma a la información. (dependiendo de la dirección hacia donde estén orientadas las partículas, valdrán 0 o valdrán 1).
La distancia entre el cabezal y el plato del disco también determinan la densidad de almacenamiento del mismo, ya que cuanto más cerca estén el uno del otro, más pequeño es el punto magnético y más información podrá albergar.

 Tipos de Discos Duros

Los discos duros pueden ser clasificados por diferentes tipologías o clases, vamos a ver de forma breve un resumen general de los diferentes tipos de clasificación:
Clasificación por su ubicación interna o externa
Esta clasificación sólo nos proporcionará información sobre la ubicación del disco, es decir, si el mismo se encuentra dentro de la carcasa del ordenador o bien fuera de la misma, conectándose al PC mediante un cable USB o Firewire.
Dentro de los discos duros externos tenemos los discos FireWire, USB y los nuevos SATA.
Clasificación por tamaño del disco duro
Esta clasificación atiende únicamente a al tamaño del disco duro, desde los primeros discos duros comerciales que comenzaron a llegar al mercado y cuyo tamaño era de 5,25 pulgadas a los más modernos de 1,8 pulgadas contenidos en dispositivos MP3 y ordenadores portátiles de última generación.
Los discos duros con los que suelen ir equipados los ordenadores de escritorio o de sobremesa son discos duros de 3,5" pulgadas, son los más utilizados y por tanto los más económicos, existiendo en la actualidad modelos que ya se acercan a 1 Terabyte de capacidad
Clasificación por el tipo de controladora de datos
La interficie es el tipo de comunicación que realiza la controladora del disco con la placa base o bus de datos del ordenador.
La controladora de datos para discos duros internos más común en la actualidad es la SATA o serial ATA, anteriormente ATA a secas, sus diferencias con la antigua ATA, también denominada IDE es que SATA es mucho más rápida en la transferencia de datos, con una velocidad de transferencia muy cercana a los discos duros profesionales SCSI.
El tipo de controladora SCSI se encuentra reservada a servidores de datos pues la tecnología que emplean es superior a costa de ser mucho más costosa y disponer de menor capacidad por disco, un disco duro SCSI de 100 Gb. valdrá más caro que un disco duro SATA de 250 Gb. no obstante la velocidad de transferencia de información y sobre todo la fiabilidad del disco duro SCSI y de la controladora SCSI es muy superior. Por este mismo motivo hace ya algunos años, aproximadamente hasta el año 2000 los ordenadores Apple Mac equipaban siempre discos duros SCSI pues eran máquinas bastante exclusivas, hoy en día los Mac han reducido su precio, entre otras cosas reduciendo o equiparando la calidad de sus componentes por la de los ordenadores PC de fabricantes como HP, Compaq, Dell, etc. y se han popularizado hasta tal punto que en territorios como USA ya está alcanzando una cuota de mercado superior al 15%.
Clasificación por tipo de ordenador
En la actualidad se venden más ordenadores portátiles que ordenadores de sobremesa, por eso también existe la clasificación por el tipo de ordenador, es algo muy común encontrar ofertas de empresas de informática donde ofrecen: "Disco duro para portátil" los discos duros para portátil difieren de los discos duros normales básicamente en su tamaño aunque también en su diseño interior pues están preparados para sufrir más golpes debido a la movilidad de los equipos que lo contiene.
En el disco duro es donde los ordenadores portátiles suelen tener su talón de aquiles, pues si juntamos su movilidad, todo lo que se mueve sufre golpes, y su reducido tamaño incapaz en muchas ocasiones de ventilar el interior del ordenador tenemos un cóctel explosivo.
La excasa ventilación de un portátil hará que el disco duro sufra numerosos cambios térmicos y exceso de calor en sus circuitos, factores de alto riesgo para la conservación de los datos del disco duro.
También podemos clasificar dentro de este grupo los discos duros de servidor que suelen ser discos duros normales, bien SCSI o SATA pero con la peculiaridad de que se encuentran conectados a complejas tarjetas RAID cuya función es la de replicar los datos de forma automática de forma que al escribir un archivo o documento en él dicha información se duplica, triplica o cuatriplica en la matriz o array de discos duros que contenga el servidor.

1.Primer tipo de disco duro S.A.S
2.Segundo tipo de disco duro S.C.S.I
3.Tercer tipo de disco duro IDE/ATA Y PATA
4.Cuarto tipo de disco duro SATA Y SATA 2

1) SAS Es un estándar para dispositivos de alta velocidad que incluye discos duros entre sus especificaciones, a diferencia de los estándar S.C.S.I que es paralelo. Estos discos duros soy muy populares a nivel doméstico por su elevado precios, necesita tarjetas controladoras S.A.Spara trabajar y ser instalados, soportan unos cables de una longitud de hasta 6 metros lo cual permite conectar hasta 24 dispositivos, tiene también la característica de HOT PLUG (se puede conectar y desconectar en caliente) se utilizan normalmente para servidores.

2) S.C.S.I Que significa pequeña interfaz para computadoras, también necesita una controladora para funcionar, también se puede conectar y desconectar en caliente su cable de datos los encontraremos de 40- 50- 68- 80 conectores.

TIPOS DE DISCOS DUROS S.C.S.I

1) S.C.S.I 1Que utiliza un cable de 50 pines, que la longitud de sus cables son de 6 metros, que la velocidad de trasmisión de datos son de 5 Mg/segundo, que permite hasta 7 dispositivos como máximo y el bus de trabajo es de 8 bits.

2) S.C.S.I 2 Diferencia con el S.C.S.I la velocidad de transferencia en vez de ser 5Mg/segundo son de 10, Mg/segundo y su cable en vez de ser de 6 metros es de 3 metros, y todo lo demás es lo mismo. Así se llama concretamente se llama FAX y estas son sus características y ahí otro tipo.

WIDE Significa ancho utiliza 68 pines, permite hasta 16 dispositivos y la anchura del cable de 3 metros y su tipo de bus trabaja a 16 bits.

TIPOS DE SPI Que significa ultra S.C.S.I

1) ULTRA Es un dispositivo que trabaja a 16 bits, y de 34 pines tiene su cable, 20 Mg/segundo es su velocidad, la longitud máxima de su cable son de 10 centímetros por dispositivo y admite hasta 15 dispositivos.

2) ULTRA WIDE A diferencia del Ultra es que trabaja 40Mg/segundo y la longitud máxima de su cable es de 1.5 metros, sus conectores son de 68 pines y es de 16 bits y admite 15 dispositivos.

3) ULTRA 2 Va a 16 Bits y su velocidad es de 80Mg/segundo tiene 68 pines y 12 metros de cable y hasta 15 dispositivos.

FIREWIRE Es un conector que trabaja a 400 Mg/ bytes por segundo, ese puerto sirve para cámaras de video, la última versión de esta conexión alcanza hasta los 32 Gigabytes/ por segundo, el máximo del cable son de 100 metros, y soporta hasta 63 dispositivos.

S.S.A Es un dispositivo exclusivo de IBM

FC –AL Es un Dispositivo de disco duro que puede utilizar fibra óptica y con su longitud de 10 kilómetros o podría ser el cable coaxial hasta 24 metros y con su velocidad de 100Mg/por segundo.

3) IDE/ATA Y PATA

IDE= Componente Electrónico Integrado

ATA= Tecnología Avanzada de Contacto

PATA= Tecnología Paralela Avanzada

El disco duro tiene 40 conectores, velocidad de transferencia es de 66 100 133 Megabyte por segundo, se puede conectar un máximo de 2 dispositivos por conector de bus. Tamaños de discos duro de (3,5 y de 2,5) y también los hay de 8 pulgadas, y también los hay de 5,25pulgadas.Las siguientes medidas 0,85 y de 1.80 pulgadas y de 1 pulgada

DISCO DURO SATA Significa Tecnología Avanzada de Contacto, el cable de conexión es de 7 contactos y trabaja a una velocidad de 150Megabytes/segundo permite un solo dispositivo por cable que es de 1 metro y permite conectar y desconectar en caliente.

DISCO DURO SATA 2 La diferencia con el SATA es que trabaja a 300Megabytes/segundo.

CARACTERÍSTICAS DE LOS DISCO DUROS EN GENERAL

FSB Significa Transporte Frontal Interno esta es la velocidad de transferencias de datos del disco duro.

CACHE Es una memoria SRAM que almacena los datos de los que se ha accedido recientemente.

La Memoria máxima de cache de un disco duro es de 128Megabytes

RPM Revoluciones por minuto de un Disco Duro.   Tendencias del futuro del almacenamiento

En plena era de la información, uno de los grandes temores es la pérdida de archivos digitales, ya sea por falta de compatibilidad con algunos dispositivos, descuido o por la violación de la seguridad (hackers).
Actualmente existen diversas maneras de guardar información: pasamos del disquete al CD, a las memorias USB y a los discos duros (incluso con capacidad de almacenar un terabyte de información), y se nos ha prometido la portabilidad de la información con el almacenamiento en la "nube".
El futuro llegó y ahora ni los Blu Ray, los DVD o la "nube" serán necesarios, ya que científicos británicos lograron almacenar información (imágenes, textos y sonidos) en el ADN.
La llamada "molécula de la vida" podrá ser la solución más efectiva –y segura– para guardar la información en los próximos años.
Impresionante, ¿no? Por si todavía no estabas del todo sorprendido, tan solo reflexiona sobre el hecho de que "un gramo de ADN tiene la capacidad de almacenar alrededor de dos petabytes de datos, el equivalente a tres millones de discos (CDs)", según señaló Nick Goldman, biólogo molecular y quien lidera al equipo de investigadores del Instituto Europeo de Bioinformática (IEB).
Para llevar a cabo la investigación, los científicos codificaron a lenguaje molecular la información y la almacenaron en hebras de ADN sintético. Algo así como sucede con un disco duro convencional para computadoras.
De acuerdo a una publicación en la revista científica Nature, la información que se transcribió (alrededor de 760 kilobytes), incluía 154 sonetos de William Shakespeare, una fotografía en formato .jpg del IEB, un PDF de un documento científico y 26 segundos del video en el que aparece Martin Luther King dando su mítico discurso, "I have a dream".
Goldman afirmó que "el ADN que contiene toda esta información es más pequeño que una mota de polvo".
Una publicación en la BBC estableció que la información que se codificó a lenguaje molecular fue "leída con un 100 por ciento de precisión".
Y es que según el artículo publicado en Nature el 23 de enero de este año, de esta manera se podrían almacenar inmensas cantidades de volúmenes de datos, por miles de años en el ADN, si éste se conserva en un lugar oscuro, seco y fresco.
Esta revolucionaria idea de almacenar información tendría un alto costo (9 mil 760 euros por cada megabyte de información), pero los autores de la investigación aseguran en la BBC que "gracias a las nuevas tecnologías, pronto será más asequible e ideal para archivar documentos a largo plazo".
Por ahora este sistema de almacenamiento es lento, dado el tiempo que toma secuenciar cadenas de ADN.
Los científicos indicaron que tan solo cuatro gramos de ADN tienen la capacidad de almacenar la información digital que se ha generado en un año por toda la humanidad.
Y no solo eso, también toda la información de datos que se han guardado hasta el momento podrían caber ¡en la palma de una mano! La "lectura de la mano" tendrá un significado menos esotérico y más tecnológico en un futuro no tan lejano. 
Los especialistas dijeron que su nueva técnica (que incluye corrección de errores de software), "fue un paso hacia un medio de almacenamiento de archivos digitales de escala inmensa", según John Markoff de The New York Times.
Y que "su meta es un sistema que con seguridad va a almacenar el equivalente de un millón de discos en un gramo de ADN durante 10 mil años", añade Markoff.
De hecho, Goldman compartió a The New York Times que mientras se tomaba unas cervezas con Ewan Birney, otro de los miembros del equipo del IEB, dijeron: "Bueno, mira, el ADN es realmente una manera eficiente de almacenar información. ¿Hay algo que podamos hacer?".
"La inspiración para el proyecto llegó a través de los problemas que estamos teniendo que hacer frente en el Instituto Europeo de Bioinformática, donde muchos de los autores trabajan (…) somos responsables de crear y archivar y mantener y proveer al mundo a través de Internet algunas de las principales bases de datos biológicos: bases de datos de secuencia del genoma, bases de datos de 
estructura de proteínas y otros", dijo Goldman.
Y recalcó que el almacenamiento "es un dolor de cabeza constante. Por un lado, es nuestro deber archivar esa información y colocarla en vivo por Internet, pero ésta está aumentando de forma exponencial, y como usted se podría imaginar, nuestros presupuestos no están aumentando de forma exponencial".
Adiós al disco duro
"Una de las grandes ventajas de utilizar el ADN para almacenar información, es que no se necesita usar electricidad", puntualizó Ewan Birney. Las generaciones que nos sigan, conocerán el USB como parte de una reliquia humana.
El ADN se une por cuatro nucleobases (o grupos químicos): Guanina (G), Citosina (C), Adenina (A)  y Timina (T).
Se sabe que al combinarse, contienen las instrucciones genéticas para que pueda existir un organismo vivo. 
Por el contrario, el sistema de almacenamiento de información creado por Nick Goldman y su equipo del IEB, ordena totalmente distinto a la G, C, A y T, ya que durante la investigación, los dígitos binarios de la información (ceros y unos), se transformaron en las cuatro letras de la cadena que conforma el  ADN.
Además, se creó una especie de máquina exclusiva para leer las moléculas que decodificaron la información para después verificar –exitosamente– en una computadora que la información fue almacenada y recuperada.
La información que no se consulta todos los días, tales como documentos históricos u oficiales podrían almacenarse en el ADN por mucho tiempo y con la seguridad que ningún dispositivo proporciona hasta ahora.