Funcionamiento y Estructura de un Disco Duro: Principios y Componentes

Principio del Electromagnetismo en Discos Duros

Un disco duro utiliza el principio del electromagnetismo. Alrededor de un hilo conductor con corriente eléctrica se genera un campo magnético, cuya intensidad es proporcional a la corriente.

Componentes Internos del Disco Duro

Platos

Normalmente de aluminio, aunque pueden ser de vidrio (cerámica), recubiertos en un 99% de ferrita (FeO2), un material altamente magnetizable. El 1% restante incluye materiales como mercurio y cobalto para mejorar las cualidades de la capa.

Cabezal Magneto-Resistivo

Utilizado para la escritura, posee una bobina de cobre en su extremo. Al aplicar corriente, genera un campo magnético que induce un punto magnético en el plato. La polaridad del punto depende de la del campo del cabezal.

Proceso de Escritura

  • El cabezal se acerca al plato sin tocarlo.
  • El campo magnético del cabezal induce un punto magnético en el plato.
  • Para cambiar el valor, se invierte la polaridad del cabezal (N/S, S/N, 1/0).
  • El sistema operativo, a través de la controladora y el driver, indica la polaridad de los puntos magnéticos a inducir.

Proceso de Lectura

Se utiliza la parte resistiva del cabezal. La resistencia varía al pasar por un punto magnético, interpretándose como 0 o 1 por la controladora.

Organización de Datos en un Disco Duro

Parámetros Físicos

  • Pistas: Anillos concéntricos en las caras de los platos donde se inducen los puntos magnéticos.
  • Cilindros: Conjunto de pistas en la misma posición en todas las caras de los platos.
  • Sectores: División de cada pista, unidad mínima de información (512 bytes).

El formateo a bajo nivel crea la estructura física del disco.

Sistema de Archivos (File System)

Forma en que el sistema operativo organiza la información. Estructura jerárquica con un directorio raíz. Existen varios sistemas de archivos (FAT32, NTFS, Swap, Ext) que se diferencian por tamaño, seguridad y organización.

El formateo a alto nivel crea el sistema de archivos.

Estructura Lógica del Disco Duro

Componentes

  • Sector de Arranque (MBR): Primer sector, contiene código de arranque, tabla de particiones y partición activa.
  • Espacio Particionado: Accesible, asignado a una partición.
  • Espacio sin Particionar: No accesible.

Boot Sector

Código de arranque del sistema operativo en la partición.

MFT (Master File Table)

Índice de clusters, contiene información para encontrarlos.

Cluster

Unidad mínima de información asignada por el sistema operativo, corresponde a sectores contiguos.

Datos

Área donde se almacenan los datos.

Características de un Disco Duro

  • Capacidad de Almacenamiento: En GB o TB.
  • Velocidad de Rotación: 7.200 RPM (SATA), 10.000 RPM (SCSI).
  • Tiempo de Acceso: Tiempo medio del cabezal (10 milisegundos).
  • Memoria Caché (Buffer): Mejora el rendimiento.
  • Tasa de Transferencia: Datos leídos/escritos por segundo.
  • Tecnología SMART: Autodetección de errores.
  • Tiempo Medio entre Fallos: Fiabilidad del disco.
  • Aparcamiento de Cabezas: Zona sin datos para estacionar.
  • Fragmentación Externa: Archivo en clusters no contiguos.
  • Fragmentación Interna: Espacio desperdiciado en clusters.
  • Interfaz: SATA, la más común.
  • Controladora: Placa de circuitos, controla funciones de energía.