Dispositivos/Discos Duros

Un dispositivo de almacenamiento es un soporte magnético que se utiliza para almacenar datos de un ordenador de forma permanente o temporal.

El disco duro es el elemento más habitual de almacenamiento desde los tiempos del 286. No hace tanto tiempo que los usuarios de ordenadores se extasiaban ante sus discos nuevos de 1 GB, que ofrecían niveles impensables de almacenamiento y costaban un ojo de la cara. Pero hoy, en cambio, es posible conseguir ese mismo espacio en la tarjeta de expansión de un teléfono móvil. Y las máquinas de sobremesa incluyen unidades que pueden alcanzar hasta terabytes (mil billones de bytes o sea mil gigabytes.). Existe un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes del ordenador que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidos cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentes del ordenador que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo.

Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que flota sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada), sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.

Los discos duros se presentan recubiertos de una capa magnética delgada, habitualmente de óxido de hierro, y se dividen en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior (último). Asimismo estos cilindros se dividen en sectores, cuyo número esta determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. Cilindros como sectores se identifican con una serie de números que se les asignan, empezando por el 1, pues el numero 0 de cada cilindro se reserva para propósitos de identificación mas que para almacenamiento de datos. Estos, escritos/leídos en el disco, deben ajustarse al tamaño fijado del almacenamiento de los sectores. Habitualmente, los sistemas de disco duro contienen más de una unidad en su interior, por lo que el número de caras puede ser más de 2. Estas se identifican con un número, siendo el 0 para la primera. En general su organización es igual a los disquetes. La capacidad del disco resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el número de bytes por sector. Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Es decir que al pasar sobre una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 o un 1.

Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir.

En el caso de la escritura el proceso es el inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.

Los Platos Magnéticos de un disco duro...

Están elaborados de compuestos de vidrio, cerámica o aluminio finalmente pulidos y revestidos por ambos lados con una capa muy delgada de una aleación metálica. Los discos están unidos a un eje y un motor que los hace girar a una velocidad constante entre las 3600 y 7200 RPM. Convencionalmente los discos duros están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central. Estos discos normalmente tienen dos caras que pueden usarse para el almacenamiento de datos, si bien suele reservarse una para almacenar información de control.

Las Cabezas de Lectura/Escritura

Están ensambladas en pila y son las responsables de la lectura y la escritura de los datos en los discos. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza Lectura/Escritura a cada lado del disco, sin embargo algunos discos de alto desempeño tienen dos o más cabezas sobre cada superficie, de manera que cada cabeza atiende la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial. Las cabezas de Lectura/Escritura no tocan el disco cuando este esta girando a toda velocidad; por el contrario, flotan sobre una capa de aire extremadamente delgada (10 millonésima de pulgada). Esto reduce el desgaste en la superficie del disco durante la operación normal, cualquier polvo o impureza en el aire puede dañar suavemente las cabezas o el medio. Su funcionamiento consiste en una bobina de hilo que se acciona según el campo magnético que detecte sobre el soporte magnético, produciendo una pequeña corriente que es detectada y amplificada por la electrónica de la unidad de disco.

El Eje es la parte del disco duro que actúa como soporte, sobre el cual están montados y giran los platos del disco.

El Motor de las cabezas o Actuador

Es un motor que mueve la estructura que contiene las cabezas de lectura entre el centro y el borde externo de los discos. Un "actuador" usa la fuerza de un electromagneto empujado contra magnetos fijos para mover las cabezas a través del disco. La controladora manda más corriente a través del electromagneto para mover las cabezas cerca del borde del disco. En caso de una pérdida de poder, un resorte mueve la cabeza nuevamente hacia el centro del disco sobre una zona donde no se guardan datos. Dado que todas las cabezas están unidas al mismo "rotor" ellas se mueven al unísono. Mientras que lógicamente la capacidad de un disco duro puede ser medida según los Cilindros, Pistas y Sectores.

Los fabricantes de HD miden la velocidad en términos de tiempo de acceso, tiempo de búsqueda, latencia y transferencia. Estas medidas también aparecen en las advertencias, comparaciones y en las especificaciones. Tiempo de acceso (access time) Término frecuentemente usado en discusiones de desempeño, es el intervalo de tiempo entre el momento en que un drive recibe un requerimiento por datos, y el momento en que un drive empieza a despachar el dato. El tiempo de acceso de un HD es una combinación de tres factores:

Tiempo de búsqueda, Latencia y Command Overhead:

Tiempo de búsqueda: es el tiempo que le toma a las cabezas de Lectura/Escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde esta localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar localizada en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda variará en cada búsqueda.
Latencia: cada pista en un HD contiene múltiples sectores una vez que la cabeza de Lectura/Escritura encuentra la pista correcta, las cabezas permanecen en el lugar e inactivas hasta que el sector pasa por debajo de ellas. Este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es igual al tiempo que le toma al disco hacer media revolución y es igual en aquellos drivers que giran a la misma velocidad.
Command Overhead: tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos. Este incluye determinar la localización física del dato en el disco correcto, direccionar al "motor, brazo actuador" para mover el rotor a la pista correcta, leer el dato, redireccionarlo al ordenador.

Esta tecnología se basa en el trabajo realizado por el Comité de Canales de Fibra (Fiber-Channel Committee) de la IEEE. Fibre Channel (FC) es una interfaz serial que, a pesar de su nombre (muy parecido a fiber ....), no requiere conexiones de fibra óptica (puede utilizar cable de cobre o fibra óptica, indistintamente). Está basada en comandos SCSI-3, que soportan hasta 126 dispositivos autoconfigurables y conectables en caliente, en conexión tipo margarita. Fibre Channel está evolucionando hacia varias topologías que incluyen Punto a Punto (Point-Point), Estructura Conmutable (Fabric), y Cadena Arbitrada (Arbitrated Loop), con diversas velocidades de transferencia, de hasta 100 MBps simultáneamente en cada dirección (hasta 200 MBps en conexiones análogas a full duplex). Fibre Channel Punto a Punto establece una conexión entre diferentes dispositivos, proveyendo un ancho de banda total de 100 MBps para cada dispositivo.

Sin embargo, solamente un componente puede transmitir o recibir al mismo tiempo sobre una conexión. pesar de que esto proporciona una mayor velocidad de transmisión que SSA, muchos dispositivos que deseen transmitir o recibir al mismo tiempo deberán esperar que se libere el bus.

Los dispositivos Fibre Channel de Estructura Conmutable son conocidos como elementos que funcionan de modo similar a switches y ruteadores (sobre redes de dispositivos en lugar de redes de computadores). Pueden consistir de uno o varios elementos que posibilitan que puedan introducirse nuevos componentes o nuevas tecnologías, sin perturbar a los nodos en el extremo exterior de la estructura conmutable ni a la estructura previamente existente. En una estructura conmutable cualquier nodo puede hablar con cualquier otro nodo. La estructura conmutable realiza el ruteo apropiado para proveer un servicio par a par (peer-peer).

Fibre Channel en Cadena Arbitrada implementa un algoritmo de distribución equitativa, similar a FDDI, para asegurar que todos los dispositivos tengan igualdad de posibilidad de acceso al bus. Sin embargo, se deben configurar apropiadamente los sistemas para evitar congestión. Los promotores de Fibre Channel Arbitrated Loop (FC-AL) argumentan que esta tecnología tolera mejor la falla de los discos, y debido a sus lazos cercanos con los canales de fibra puede ser utilizada como una interconexión universal tanto para sistemas como para almacenamiento. Empresas como Adaptec, BusLogic, Hewlett-Packard, Q-Logic, Quantum, NCR y Seagate están detrás de su desarrollo. Los partidarios de la tecnología SSA argumentan que los defectos de FC-AL son su alto costo y su alto consumo de energía. IBM apoya ambas interfaces: SSA para almacenamiento y Fiber Channel para interconexión de sistemas.

Dispositivos / Cintas de Backup [ DLT, DAT, QIC, Travan, SURESTORE, DITTO, COLORADO, 8mm, Mammoth, AIT. ]

Las unidades de cinta de backup (copia de seguridad) son unidades de almacenamiento secuencial, lo que las hace mucho más lentas que otras unidades de almacenamiento removible, pero sin embargo son la mejor elección cuando atendemos a cuestiones de capacidad y precio. Las cintas de backup nos permiten hacer una copia de seguridad completa sin tener que cambiar la unidad de almacenamiento durante todo el proceso, debido a su gran capacidad de almacenamiento. DLT (Digital Linear Technology - tecnología lineal digital) cintas de media pulgada de ancho con partículas de metal en las cuales se graban los datos siguiendo un esquema de serpentina en pistas paralelas agrupadas por pares. Con este sistema, cuando el proceso de grabación llega al final de la cinta, se ha grabado la primera tanda de pistas y entonces los cabezales cambian de posición y se graba la siguiente serie de pistas aprovechando el movimiento inverso de la cinta, y así sucesivamente hasta que se llena la cinta. Hoy en día, la mayoría de las uniddaes que utilizan esta tecnología llegan a tener entre 128 y 208 pistas.

Además, el tipo de cabezal utilizado en estas unidades y el proceso de arrastre de la propia cinta minimizan el desgaste de la cinta, alargando la duración total.

Cintas DAT: Se crearon como formato de audio con calidad CD, pero en 1998 SONY y HP definieron el estándar para el almacenamiento de datos digitales, aplicando esta tecnología al almacenamiento de datos

Las unidades DAT usan una cinta de 4mm y el sistema de grabación es similar al de las cintas de vídeo, siendo más lento que la tecnología lineal, por lo que solamente se usa cuando lo más importante es la capacidad. La cintas sale de un cartucho de dos carretes y se enrolla en un tambor cilíndrico con dos cabezales de lectura y dos cabezales de escritura colocados alternativamente, de modo que la cabeza lectora verifica lo que se escribe.

La primera cabeza de escritura graba y la segunda (de lectura) verifica los datos, la tercera graba con un ángulo de 40º respecto a la primera grabación y la cuarta verifica. Aunque los datos están cruzados, la polaridad es diferentes, de modo que los datos sólo pueden ser leídos por la cabeza correspondiente, por lo que con esta técnica de cruzado se consigue almacenar más datos en la misma cantidad de cinta.

Las cintas DAT se encuentran en formato DDS y DataDAT. El protocolo DDS es el más habitual.