Cómo funciona un disco duro

Cómo funciona el disco duro

Comprender cómo funciona un disco duro es menos complejo de lo que piensas, déjame explicártelo. Puede pensar en un disco duro como uno o más platos, generalmente de vidrio, aluminio. o incluso una mezcla de cerámica y vidrio, colocados paralelos entre sí y recubiertos con un material ferromagnético (como cobalto) en el que se almacenan y leen los datos, en forma de poco (es decir, 0 y 1), y eso gracias al uso de cabezas magnéticas que rozan la superficie del disco y cambian su polaridad, almacenan información en él.

Hoy en día, la interfaz principal utilizada para conectar discos duros y computadoras es la HDD (Serial Advanced Technology Attachment, es decir, tecnología de enlace serie avanzada), que utiliza solo dos cables para la transferencia de datos, uno para eldatos de entrada (la entrada) y el otro para elsalida (la salida).

En términos de tamaño, hay discos duros de 2,5 pulgadas e 3,5 pulgadas. Los primeros se utilizan principalmente en portátiles (que sin embargo ahora, como ya se mencionó, casi siempre usan SSD y ya no discos mecánicos) por ser más pequeños; los de 3,5 ”, en cambio, son más grandes y se utilizan principalmente en PC de escritorio (fijos).

Características físicas

Los discos duros mecánicos (HDD) se distinguen por varios factores, como la tiempo de acceso a datos, dependiendo de la velocidad de rotación de las placas (que normalmente se indica con las siglas RPM, De inglés Revolución por minuto, o rotaciones por minuto), el capacidad de almacenamiento y velocidad máxima de transferencia de datos. Déjame explicarte lo que representan.

• Tiempo de acceso - como se anticipó, el tiempo de acceso depende de qué tan rápido los cabezales magnéticos sean capaces de recoger un dato. Pero, ¿qué tiene que ver la velocidad de rotación con eso? Bueno, cuanto más rápido gire el disco, antes la cabeza podrá leer los datos dentro del plato, ya que requerirá una rotación completa del disco cada vez para alcanzar los datos. En el mercado existen discos duros con diferentes velocidades de rotación: mediación y para uso doméstico 5.400 o 7.200 rpm puede ser más que suficiente, pero puede encontrar discos con una velocidad de rotación incluso igual a 15.000 rpm. El tiempo de acceso al disco para leer un solo dato es igual a unos milisegundos.
• Capacidad de almacenamiento - ya habrás adivinado lo que representa esta voz, y ciertamente tienes razón; la cantidad de bytes (un byte consta de 8 bits) que se pueden guardar en un disco duro depende de la capacidad de almacenamiento. Normalmente consideramos el tamaño de los discos duros en el orden de magnitud de Gigabyte, pero también es posible encontrar modelos con capacidades de algunos Terabytes en tiendas como Amazon.
• Velocidad de transferencia - la velocidad de transferencia, por otro lado, se refiere a la cantidad de información que el disco es capaz de leer o escribir en un milisegundo, y está influenciada por la velocidad de rotación del disco y por la densidad de almacenamiento, es decir, por la cantidad de datos se puede almacenar físicamente en un área determinada del disco.

¿Ya sientes que tu cabeza humea? Lo sé, es mucha información, pero releyendo cuidadosamente lo que he escrito, quizás un par de veces, estoy seguro de que no será un problema para usted entender los conceptos que he esbozado.

Organización lógica

Ahora pasemos a la estructura lógica de un disco, a saber, la del sistema de archivos, que no es más que el modo utilizado por el sistema operativo para organizar archivos dentro de la memoria masiva. Gracias a él, el sistema operativo es capaz de leer y escribir datos físicamente en el disco, asignándolos a los archivos en la computadora. Conoce el formateo? Bueno, es el procedimiento mediante el cual "pone a cero" un disco (o una parte lógica del mismo, llamada partición) y configura un sistema de archivos en él.

Debe saber que existen diferentes tipos de sistemas de archivos, con diferentes características y rendimientos, y varían según el sistema operativo en el que se utilizan; entre los más longevos y usados, me gustaría señalar el FAT32, compatible con prácticamente todos los dispositivos y sistemas operativos, pero ahora obsoleto y lleno de limitaciones (no permite guardar archivos de más de 4GB cada uno y está sujeto a una fragmentación excesiva que ralentiza su rendimiento a largo plazo); NTFS (New Technology File System) en cambio, es el sistema de archivos predeterminado de los sistemas Windows modernos y, aunque está sujeto a fragmentación, garantiza un rendimiento claramente superior a FAT32 y no tiene límites estrictos en el tamaño de los archivos. Es compatible con muchos sistemas operativos y dispositivos; sin embargo, en algunos casos, como en Mac, es necesario utilizar controladores especiales para habilitar la compatibilidad con escritura.

EXFAT es una evolución de FAT32 sin límites estrictos en el tamaño del archivo y sin problemas de fragmentación excesiva: es menos compatible que FAT32, pero con una compatibilidad de lectura y escritura más transversal que NTFS; APFS e HFS + son los sistemas de archivos utilizados por macOS (excelentes, pero poco compatibles con Windows, a menos que instale controladores externos), mientras que EXT2, EXT3 ed EXT4 son los sistemas de archivos que utiliza Linux, que también son bastante limitados en cuanto a compatibilidad en otros entornos pero con un rendimiento excelente.

Ahora, para ayudarte a comprender mejor la organización de un disco duro, te explicaré cuáles son los elementos que componen la estructura lógica de un disco duro, ¡prepárate!

• pista - trata cada placa dentro del disco como un conjunto de anillos concéntricos. Cada anillo se considera un rastro.
• Sector - el disco se divide a su vez en "segmentos", generalmente de tamaño variable que van desde 32 B a 4 KB, que junto con las pistas representan los sectores de una pista o viceversa.
• Médico - un cluster es el conjunto de sectores adyacentes, por lo tanto presentes en la misma vía y contiguos.
• cilindro - es el conjunto de todas las trazas, con la misma distancia del centro, de cada placa.

Estos elementos permiten que el disco lea datos gracias a un llamado sistema de coordenadas CHSo Culata-Sector (cilindro, culata y sector).

Si estás interesado en comprar un disco duro interno, he escrito una guía para ayudarte en tu elección o, si quieres hacerlo primero, te dejo a continuación algunos discos duros entre los mejores en relación calidad-precio.

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Cómo funciona el disco duro externo

Básicamente, un disco duro externo es casi idéntico a uno interno: a nivel físico y lógico son prácticamente lo mismo, sin embargo existen algunas diferencias sustanciales que hacen que los dos sistemas sean adecuados para diferentes circunstancias.

En términos de rendimiento y tamaño, los dos no difieren particularmente. En términos de conexión, sin embargo, existen diferencias sustanciales. En lugar del ataque SATA, las unidades externas utilizan elUSB: por lo tanto, puede conectarse a cualquier computadora o dispositivo equipado con este puerto e intercambiar archivos con él (siempre que utilice un sistema de archivos compatible). En algunos casos, en el caso de unidades externas de 3.5 ", también puede ser necesario conectarlo a la fuente de alimentación.

La velocidad de transferencia de datos en discos externos también se ve afectada por la versión de la interfaz USB utilizada: la mayoría de las computadoras y discos son compatibles con el estándar 3.2 USB que promete una velocidad de transferencia de datos de 5 Gigabit / s (625 MB por segundo), pero cuando se conecta a dispositivos que solo admiten el antiguo estándar 2.0 USB viajan hasta 480 Mbits / s (60 MB por segundo). Para obtener una descripción completa de los estándares USB disponibles actualmente, te dejo con mi guía dedicada a las memorias USB.

También hay discos que admiten la interfaz. Rayo, que ahora se usa principalmente a través de puertos y conectores de tipo USB-C (aquellos más aplanados que los clásicos conectores USB-A y que se pueden insertar en ambas direcciones), mientras que al principio usaba puertos y conectores en Mini DisplayPort (MDP). Esta interfaz es compatible con algunas computadoras de gama alta y garantiza velocidades de transferencia de datos de hasta 40 Gbit / s (5 GB / s).

Si no tiene claro exactamente cómo funciona un disco duro, lo invito a volver a leer lo que escribí en el capítulo anterior. También te dejo con mi guía de compra de discos duros externos, por si necesitas comprar alguno (a continuación se muestran algunos modelos, entre los más interesantes del momento).

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Cómo funciona el disco duro SSD

Ahora, como se anunció, pasemos brevemente a SSD. Empiezo aclarando que la definición de "disco duro SSD" es de hecho incorrecta, ya que SSD indica una tecnología completamente diferente.

Un SSD o unidad de estado sólido, es una unidad de almacenamiento masivo que se diferencia de los discos duros normales y antiguos por su mayor velocidad y rendimiento, pero a costa de una menor capacidad en relación al precio (incluso si estos están disminuyendo rápidamente) y una duración de vida "predeterminada" , como con los límites máximos de escritura admitidos (aunque es difícil de alcanzar en el uso estándar).

Empezaré hablando de la diferencia sustancial que distingue a las dos tecnologías, a saber, el uso de memoria flash. De hecho, en el HDD se utilizan cabezales magnéticos para leer y escribir datos, mientras que en el otro caso, gracias a esta tecnología Flash nand, los datos se almacenan dentro de celdas de memoria hechas de materiales semiconductores capaces de retener la carga eléctrica en su interior incluso en ausencia de energía a la computadora, al igual que las memorias RAM, con la única diferencia de que esta última es una memoria volátil, y en consecuencia en el En ausencia de energía, las celdas se reinician.

La lectura de datos se realiza gracias a este principio, un controlador de disco interno se encarga de verificar el estado de cada celda, que si contiene una carga eléctrica representará un 1, en caso de que no haya voltaje presente, en cambio, devolverá uno 0.

Esta tecnología es "dañina" para el disco, ya que a costa de una mejor velocidad de acceso, gracias a la reprogramación constante de las celdas de memoria, el material semiconductor tiende a desgastarse y perder su capacidad para ahorrar carga y consecuentemente almacenar datos de manera efectiva. .

En resumen: los SSD tienen límites (ahora difíciles de alcanzar incluso con un uso intensivo), pero ofrecen tantas ventajas, en términos de rendimiento, resistencia y practicidad, que están reemplazando a los discos mecánicos.

Los SSD internos (también los hay portátiles, como los discos duros mecánicos) se pueden conectar a través de la interfaz SATA clásica o mediante Interfaz M.2, mucho más rápido, que utiliza los conectores de la minitarjeta PCI Express estándar.

Si desea obtener más información al respecto y / o desea comprar un nuevo disco SSD, esta guía que escribí al respecto podría ayudarlo o, alternativamente, intente echar un vistazo a los productos a continuación.

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También hay unidades híbridas, llamadas sshd (Unidad híbrida de estado sólido), que combinan una parte de la memoria flash con un disco mecánico para igualar la velocidad de acceso a los datos de un disco sólido con la mayor capacidad de un disco duro. Son ideales para ahorrar unos euros y guardar una parte del disco (el mecánico) para el almacenamiento de datos y aprovechar la velocidad de la parte SSD para instalar el sistema operativo y las aplicaciones.

Cómo funciona el disco duro en red

Existe otro sistema para almacenar datos, llamado NAS (Almacenamiento conectado a la red), que le permite configurar un servidor dentro de la red en el que almacenar archivos y hacerlos accesibles a los usuarios dentro (o incluso fuera) de la red, lo que también permite la copia de seguridad remota.

Utiliza uno o más discos duros internos en los que se almacenan archivos a través de la red, lo que permite que los distintos dispositivos que se encuentran en su interior accedan a ellos en cualquier momento. Los usos principales son el intercambio de contenidos multimedia, la visualización de vídeos desde el Smart TV o teléfono móvil, la creación de un servidor FTP (Protocolo de Transferencia de Archivos) para la transferencia remota de archivos o para la copia de seguridad automática de datos; en este caso hablamos de un sistema RAID (Matriz redundante de discos independientes), o Conjunto redundante de discos independientes. En este sentido, existen varios sistemas RAID: permítanme ilustrar algunos de ellos.

• 0 RAID - en este caso, se utilizan dos discos duros para crear un único disco lógico, almacenando los datos en su interior. Si una de las dos unidades falla, los datos serían inaccesibles.
• 1 RAID - utiliza un principio llamado duplicación, es decir, "duplica" los datos almacenados en un disco dentro de otro. Para este sistema se necesitan dos discos duros, en los cuales se almacenarán los mismos datos en paralelo, por lo tanto, si uno de los dos discos se rompe y hace inaccesibles los datos, habrá una copia de ellos dentro del otro.
• 5 RAID - Es una mezcla de los dos sistemas anteriores, gracias al uso de un tercer disco de paridad, los datos almacenados están seguros en caso de falla de uno de los controladores. Si se rompen dos discos, se perderán los datos.

Si está interesado en saber cómo configurar su sistema NAS dentro de su red doméstica, he escrito una guía al respecto que podría ser solo para usted, ¡le recomiendo que le eche un vistazo!

También hay algunos disco duro de red se venden individualmente y que, conectados solo a su enrutador, le permiten compartir datos en la red. Algunos enrutadores también le permiten convertir cualquier disco duro USB en una unidad de red, simplemente conectándolos a su puerto USB y activando el intercambio de datos desde el panel de administración. Más info aquí.

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