Soportes Magnéticos

1.1.1.  Unidades de Almacenamiento Magnético

La tecnología magnética para el almacenamiento de datos se lleva utilizando más de 70 años, tanto en el campo digital como en el analógico. Consiste en la aplicación de campos magnéticos a ciertos materiales cuyas partículas reaccionan ante esas influencias, orientándose en unas determinadas posiciones que se conservan tras dejar de aplicarse el campo magnético.

Dispositivos magnéticos son cintas, discos duros, disquetes, etc. Son sensibles a las temperaturas extremas y sobre todo a los campos magnéticos.

Los discos están constituidos por un plato con dos caras en el caso de los disquetes o por varios platos en el caso de los discos duros, es decir, varios discos de material magnético, los cuales se disponen sobre un eje central sobre el que se mueven. Por lo general, suelen girar a una velocidad que oscila entre las 3.000 y las 10.000 rpm, siendo la velocidad estándar 7.200 rpm. Estas unidades pueden alcanzar velocidades de transferencia de hasta 600 MB/s con interfaz SATA 3.

Componentes y características

Material de soporte magnético

Está elaborado con una aleación de plástico (disquetes) o aluminio (discos duros) recubierta superficialmente con una capa de material magnético, material con un coeficiente de rozamiento muy bajo y gran resistencia al calor.

Cabezal de Lectura / Escritura

El cabezal de lectura/escritura está formado por una serie de cabezas dispuestas en forma de pila y que se mueven al unísono. Es lo que se denomina HSA (Head Stack Assembly.) Estos cabezales se disponen sobre los platos a unas distancias muy pequeñas y con gran precisión, y son los responsables de la lectura/escritura de los datos en los discos. En el posible caso de un corte de energía eléctrica, se dispone de un mecanismo que impide que las cabezas toquen el superficie de los platos cuando detectan una reducción de la velocidad.

Motor de rotación de la unidad

Como ya se ha comentado, los platos de un disco duro tienen un movimiento de rotación y el encargado de realizarlo es el motor de rotación. Se alimenta de un generador de corriente que lleva incorporado, mientras que el sistema de regulación de la velocidad, se encuentra en la controladora.

Motor de posicionamiento de los cabezales

Es un motor eléctrico de gran precisión cuya misión es mover la cabeza de lectura/escritura a través de los platos del disco, en sentido radial para situarse sobre el sector y el cilindro adecuado.

Tarjeta controladora

Puede venir instalada en la parte inferior del sistema o ser fabricada independientemente. Se conecta a la fuente de alimentación y a la CPU y se encarga de controlar:

  • La velocidad de giro de los platos.
  • La posición de los cabezales de lectura/escritura
  • La lectura y grabación de datos.
  • El periférico que transmite por el bus, en caso de que se permitan varios (como en IDE o SCSI)
Estructura lógica
Pistas, Cilindros y Sectores

El disco está organizado en platos, que se dividen en delgados círculos concéntricos llamadas pistas. Las pistas están formadas por sectores, que son un conjunto de segmentos concéntricos de cada una de las pistas. En un sistema con varios platos y cabeza móvil, aquellas pistas que se acceden en una misma posición constituyen un cilindro. Dado que las cabezas están alineadas unas con otras, la controladora puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el cabezal, por ello los discos con más platos son más rápidos.

Cluster (unidades de asignación)

Un cluster, o unidad de asignación, está formado al menos por un sector lógico y puede tener un tamaño mayor. Este tamaño se define al formatear el disco. Si se utiliza un tamaño de cluster grande, se efectuarán menos lecturas/escrituras por archivo, pero se desperdiciará más espacio (fragmentación interna). Si se utiliza un tamaño de cluster demasiado pequeño, los archivos grandes se fragmentan mucho, requiriendo muchas operaciones de lectura o escritura.

El tamaño de cluster estará por tanto determinado por el tipo de información que vayamos a almacenar en el disco, es decir, por el uso que le vayamos a dar.

Registro de arranque

El registro de arranque informa sobre la estructura del disco, tabla de particiones, fallos en el mismo, etc.

Actualmente existe una transición entre el sistema MBR (Master Boot Record) apoyado por las antiguas BIOS, y el GPT apoyado por el estándar UEFI.

Direccionamiento

El direccionamiento clásico (CHS=Cylinder, Head, Sector) para leer o escribir un dato en el disco, se efectúa dando al periférico los siguientes parámetros:

  • Número de unidad
  • Número de cilindro (C)
  • Número de pista (H)
  • Número del sector (S)

Actualmente se tiende a reemplazar el direccionamiento CHS por GUID (Global Unique ID), un número que identifica cada sector por un sólo número empezando por el cero.

El brazo sitúa rápidamente el cabezal encima de la pista correspondiente y espera a que el sector se posicione bajo la cabeza. Podemos considerar, entonces, dos tiempos:

  • Tiempo de búsqueda de la pista (tseek)
  • Tiempo de espera del sector (tlatencia)

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