miércoles, 16 de noviembre de 2011

¿COMO FUNCIONA EL DISCO DURO?

El funcionamiento de un disco duro se da de la siguiente manera:

1.-Primero cada superficie magnética de los discos tiene asignado uno de los cabezales de lectura/escritura de la unidad como se sabe según la geometría de disco hay un cabezal de lectura/escritura para cada cara del plato.
2.-El conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el interior de la pila de platos o discos mediante un brazo mecánico que los transporta.
3.-Para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos es necesario que la pila de platos gire, este giro se va a realizar a una velocidad constante y no va a parar mientras esté encendido el computador.
3.1.-Para los discos flexibles el giro se produce solo cuando se este efectuando una operación de lectura/escritura, el resto del tiempo permanece en reposo como ocurre con los disquetes. En los CD-ROM ocurre algo similar pero la velocidad de giro no va a ser constante.
4.-Al realizar una operación de lectura en el disco duro se desplaza los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos, espera a que el primer dato que gira con los platos llegue al lugar donde están los cabezales y finalmente lee los datos con el cabezal correspondiente; para la operación de escritura en el disco duro es similar a la anterior.
A continuación se va a describir al detalle el desarrollo de una operación de lectura/escritura.

  • Cuando un software indique al sistema operativo a que deba leer o escribir en un archivo, el sistema operativo solicita que el controlador de disco rígido que traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de archivos (FAT).
  • El sistema operativo lee la FAT para así determinar en que punto comienza un archivo en el disco o que partes del disco es el que están disponibles para guardar un nuevo archivo.
  • Los cabezales escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticas sobre la superficie de estos.
  • Los cabezales leen datos al detectar las polaridades de las partículas que ya se han alineado.
  • Es posible guardar un solo archivo en partes diferentes sobre varios platos comenzando por una primera parte disponible que se pueda encontrar. Después que el sistema operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todas las partes del archivo en la FAT.

INSTALACION DEL DISCO DURO

Para instalar un disco duro se necesita tener o saber lo siguiente:
  • Un destornillador con punta estrella.
  • Un manual de disco duro el cual indicará como se debe hacer la instalación.
  • Tener algunos conocimientos previos sobre el hardware y la BIOS.
  • Estar familiarizado con los términos maestro (master), esclavo (slave), IDE, BIOS, disco duro, formatear, particionar, sector de arranque, disco de arranque.
  • Se necesita también un disco de arranque hecho obligadamente en Windows 98 o superior.
  • Y por supuesto un disco duro.
Los pasos a seguir en la instalación son lo siguientes:
  • Pensar la configuración que le daremos al nuevo disco, es decir, si va a ser maestro o esclavo eso dependiendo de los demás dispositivos que se hayan conectados en el IDE.
  • Cambiar los jumpers de los demás dispositivos correspondientes dependiendo de la configuración.
  • Conectar el nuevo disco duro.
  • Encender el computador y comprobar que la BIOS los detecte.
  • Si el nuevo disco no esta particionado o formateado entonces hacerlo
  • Y finalmente instalar el sistema operativo eso si es que instalamos el disco como maestro.

PROBLEMAS Y SOLUCIONES FRECUENTES

Problemas frecuentes del disco duro.

Al encender la máquina no se escucha el sonido típico de arranque de los platos. Obviamente, no hay acceso a todos los datos contenidos en la unidad.
 Esto se debe a diversas causas, que van desde una línea de 12 voltios defectuosa hasta situaciones poco frecuentes en que las cabezas magnéticas se han “pegado” a los platos, debido a un fenómeno térmico poco común.
Cuando un disco ha estado trabajando por largo tiempo, su temperatura interna aumenta ligeramente, lo que obviamente provoca una dilatación térmica de los platos metálicos donde se almacena la información. Al apagar esta unidad, las cabezas magnéticas pierden su colchón de aire y “aterrizan” sobre la superficie de los platos, entrando en contacto con el material magnético, el cual en ocasiones se recubre de una sustancia lubricante especial para minimizar las pérdidas debidas a este aterrizaje (no se trata de grasa o aceite convencional; en realidad se utilizan compuestos de alta tecnología, como finísimas capas de teflón).
Pues bien, esta superficie llega a presentar pequeñas irregularidades que, cuando los platos se enfrían, “atrapan”a las cabezas magnéticas impidiendo su movimiento. Esto provoca que la próxima vez que se trate de arrancar el disco, las cabezas “pegadas” a la superficie impedirán que los platos comiencen a girar, y mientras no haya movimiento de los platos, la unidad queda inoperable por completo.
Como sería un desperdicio desechar un disco duro que, fuera de este problema temporal trabaja perfectamente, hay que tratar de recuperar esta unidad por todos los medios posibles, sobre todo por la información contenida en su interior. Hay un método que ha probado gran efectividad para resolver estos problemas, el cual consiste en retirar la unidad de disco duro de la computadora, sostenerla en la mano y encender la máquina. Cuando comience el proceso de arranque, se gira la mano rápidamente y luego se detiene, de modo que la inercia de su movimiento se transmita al interior del disco y a los platos.
En ocasiones este simple movimiento es necesario para “despegar” las cabezas y regularizar por completo la operación del disco. Pero si la falla continúa, podría arriesgarse a abrir la unidad y darle un ligero “empujón” al borde de los platos para obligarlos a iniciar su giro. Según mencionamos en este mismo Capítulo, no se debe abrir el disco duro, pero en este caso, debido a que no hay otra alternativa, puede arriesgarse a que deje de funcionar correctamente. Si se recurre a esto, asegúrese de hacerlo en un ambiente libre de polvo y de partículas de humo para ayudar al arranque de los platos del disco duro.
Si el disco comienza a trabajar normalmente, cierre nuevamente la unidad y habrá solucionado el problema.
Como precaución, verifique que la unidad no se sobrecaliente durante la operación normal de la computadora, lo cual se debe generalmente a un flujo inadecuado de aire en el interior del gabinete. Si tal es el caso, puede adaptarse un pequeño ventilador, similar al utilizado para enfriar el microprocesador, de modo que se fuerce la ventilación alrededor del disco duro. Se debe aclarar que este aspecto es especialmente crítico e las nuevas unidades cuyos platos giran a 10.000RPM , como los modelos Cheetah de Seagate, generando así, mayor disipación de temperatura dentro de su comportamiento. 
En una computadora, su disco duro (Maxtor) dejó de funcionar de repente en forma adecuada. Como ya se explicó anteriormente, la cavidad donde giran los platos que almacena la información debe estar perfectamente sellada; sin embargo, debe existir algún medio para que la información de las cabezas entre y salga de dicha cavidad, lo mismo que los voltajes y señales de control del motor giro de disco y de la bobina de voz que mueve a las cabezas.
Hay métodos muy diversos de conseguir este intercambio de señales pero Maxtor en algunos de sus modelos recurrió a unos conectores de plástico metalizado, similares a los que usan en algunas calculadoras y relojes de cristal liquido para transmitir los pulsos que excitan a los segmentos de display.
Aunque estos conectores funcionan perfectamente en un reloj o una calculadora, que no maneja señales con corrientes muy grandes, en un disco duro está sujeta a corrientes ligeramente elevadas, sobre todo durante el arranque de sus platos. Además, durante la operación, un disco duro sufre un ligero calentamiento, lo que nos es conveniente para este sistema de conexión.
Pues bien, se ha demostrado que constantes ciclos de calos - frío pueden afectar a esto conectores plásticos, encogiéndolos ligeramente y provocando fallas en la transmisión de señales entre la tarjeta controladora externa y el interior del disco. Este problema puede solucionarse reemplazando los conectores de plásticos por unos nuevos, y si no se tienen a la mano, sumergiéndolos en alcohol por breve tiempo, con lo que recobran su elasticidad y tamaño original. Sin embargo, esta solución es temporal, por que tarde o temprano ocurrirá el mismo fenómeno y el disco volverá a fallar.
En este caso, sería conveniente el reemplazo del disco duro por uno nuevo, y vaciar toda la información del anterior mientras aún esté funcionando adecuadamente. Los discos Maxtor modernos ya no utilizan este método de intercambio de señales.
Al encender una máquina (con disco duro de más de 528 MB), aparece el mensaje “MISSING OPERATING SYSTEM”. Esta falla se presenta cuando por cualquier razón se han perdido algunos datos del sector de arranque, ya sea la tabla de particiones, el arranque o incluso la FAT. Dicho problema podría estar relacionado con ataques de virus la mayoría de las veces, pero pueden aparecer de forma súbita si por ejemplo a través de la línea de alimentación llega un pico de voltaje al momento del arranque.
La solución de este problema es reconstruir la información de los primeros sectores del disco duro, aunque esta tarea no siempre es sencilla. El problema se complica con discos de más de 528MB, debido a que el DOS por sí mismo no puede manejar discos IDE mayores a esta capacidad; entonces es necesario recurrir a un “truco” para que el sistema operativo reconozca tales discos.
Por lo general, para la instalación de estas unidades se utiliza un programa de configuración de discos duros, como el Disk Manager de Ontrack o el EZ Drive de Micro House. Así entonces, tenga siempre a la mano unos disquetes con estos programas, para poder solucionar este tipo de fallas (tener a la mano el DiskEditor de Norton y alguna utilería avanzada como el Rescue de ForeFront o el Drive Wizard de Learning Curve nunca estará de más).
Al añadir un disco duro nuevo, el sistema presenta al arrancar un mensaje “HDD Controller Failure”. Este síntoma es típico en actualizaciones de disco duro en las que no se tuvo la precaución de configurar correctamente uno de los disco como “maestro” y el otro como “esclavo”, ya que la estructura de la interfase IDE no permite la presencia de dos masters (como vienen configurados los discos de fábrica).
La computadora se enciende y no reconoce el disco duro. Lo primero que debemos hacer es revisar que el programa en el cual está configuración de la computadora (Setup), tenga instalado el disco duro. La mayoría de los programas de SETUP, tienen una opción que autodetecta el disco duro que tiene el equipo. Primero que todo ejecute está opción. Si no se detecta, debemos destapar la unidad central y ajustar todos los cables que van al disco duro, tanto el de señal como el de alimentación, pueden estar flojos ya sea en la salida de la tarjeta principal (Main board) o en la llegada al disco duro.
Si el programa SETUP no lo detecta después de ajustar todos los cables, debemos realizar los siguientes análisis, antes de determinar si está malo el disco duro:

  • Observar detenidamente si el motor del disco duro se mueve. Si no se mueve, es un mal síntoma, puede estar quemado.
  • El daño también pude estar en la tarjeta que maneja al disco duro. Si es posible, pruebe con otra tarjeta, en caso de ser una controladora independiente. Si está integrada a la tarjeta principal, se debe deshabilitar por el programa SETUP e instalar una tarjeta independiente, generalmente llamada Multi - IO y realizar la prueba nuevamente.
  • si después de realizar estos cambios, el disco duro no responde al proceso del programa SETUP que lo auto detecta, el disco duro sufrió un daño físico, lo cual implica un cambio del mismo.
Si el programa SETUP lo detecta, pero la computadora sigue sin arrancar, debemos realizar lo siguiente:
  • Iniciemos la computadora con un disco duro que tenga el sistema operativo de arranque.
  • Observemos el contenido de la unidad de disco duro C; puede se con el comando Dir.
  • Si el sistema no puede visualizar información del disco C; y por el contrario, entrega un mensaje de error en la lectura, debemos ejecutar el comando FDISK, comando del DOS que informa qué particiones tiene el disco duro.
Si nos indica que no tiene particiones definidas, lo que debemos hacer es formatear el disco duro, ya que su tabla de particiones (FAT) ha sido borrada. Este evento ocurre por virus, altibajos de energía fuertes o por mal manejo del comando FDISK. Recuerde que al formatear el disco duro se perderá toda la información que tenga grabada, agote todos los recursos antes de tomar esta decisión.
  • Si al visualizar la información del disco duro C; se observaron los directorios, pero no aparecen los archivos de arranque, puede ser que accidentalmente hayan sido borrados por mal manejo del comando DEL o DELETE. Lo que se debe hacer es copiar el archivo COMMAND.COM del disco flexible y probar se la computadora arranca.
  • Si no reconoce el sistema operativo de arranque, debemos transferir el sistema de arranque. Este proceso se hace con el comando SYS C:
NOTA: Se recomienda tener una copia en disco flexible de los archivos que configuran el disco duro, archivos como COMMAND.COM, CONFIG.SYS y AUTOEXEC.BAT.
Preferiblemente que el disco sea formateado con el sistema de arranque actual y que tenga como mínimo, adicionalmente, los archivos de trabajo más comunes como FDISK, SYS, UNDELETE, BACKUP, RESTORE, FORMAL XCOPY, ATTRIB, etc.

CARACTERÍSTICAS DEL DISCO DURO

CARACTERÍSTICAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEÑO DE UN DISCO DURO

Los fabricantes de discos duros miden la velocidad en términos de tiempo de búsqueda, tiempo de acceso, latencia y tasa de transferencia de datos:
1.-Capacidad de almacenamiento: Se refiere a la cantidad de información que se pueda almacenar o grabar en un disco duro. Su medida en la actualidad en GB aunque también en TB.
2.-Velocidad de rotación: Es la velocidad a la que giran los platos del disco cuya regla es que a mayor velocidad de rotación mayor será la transferencia de datos, pero a su vez será mayor ruido y también mayor calor generado por el disco. La velocidad de rotación se mide en revoluciones por minuto (RPM).
3.-Tiempo de acceso: Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos. Es la suma de varias velocidades:

  • El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos.
  • El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una en otra.
  • El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto en la pista.
Por lo tanto el tiempo de acceso es la combinación de tres factores.
3.1.-Tiempo de búsqueda: Es el intervalo tiempo que el 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 varía en cada búsqueda.
Un tiempo de búsqueda bajo es algo muy importante para un buen rendimiento del disco duro.
3.2.-Latencia: Cada pista de un disco duro contiene múltiples sectores, una vez que la cabeza de lectura/escritura encuentra la pista correcta las cabezas permanece en el lugar inactivas hasta que el sector pasa por debajo de ellas, este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es el tiempo para que el disco una vez que esta en la pista correcta encuentre el sector deseado, es decir, es el tiempo que tarda el disco en dar media vuelta.
3.3.-Command Overhead: Es el tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos.
4.-Tasa de transferencia de datos: Esta medida indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco en un periodo de un segundo.
5.-Memoria Caché: Es una memoria que va incluida en la controladora del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben en el disco duro se almacenan primeramente en esta memoria.

COMPONENTES DEL DISCO DURO

COMPOSICIÓN MECANICA
  • Platos o discos donde se graban los datos.
  • El cabezal de lectura/escritura.
  • El impulsor de cabezal (motor).
  • Electroimán que es el que mueve el cabezal.
  • Un circuito electrónico de control lo cual contiene, la interfaz con el ordenador, memoria caché.
  • Una caja que protege al disco duro de la suciedad o polvo del medio.
  • Una bolsita desecante con lo cual se evita la humedad.
  • Tornillos que son especiales.
ESTRUCTURA FISICA

El disco duro esta compuesto por las siguientes estructuras:
Platos:
También llamados discos. Estos discos están elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.
Cabezal de lectura/escritura:
Es la parte del disco duro que lee y escribe los datos del disco. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza de lectura/escritura a cada lado del plato o disco, pero hay algunos discos de alto desempeño tienen dos o mas cabezas sobre cada que tienen dos o más cabezas sobre cada superficie esto de manera que cada cabeza atienda la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial.

Impulsor de Cabezal:
Es un motor que mueve los cabezales sobre el disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la lectura/escritura.
Pistas:
La superficie de un disco esta dividida en unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se mueven entre la pista 0 a la pista más interna.

Cilindro:
Es el conjunto de pistas concéntricas de cada cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. Lo que se logra con esto es que la cabeza no tiene que moverse para poder acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista esta formada por uno o más cluster.

Sector:
Las pistas están divididas en sectores, el número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores de 512 bytes cada uno. Comúnmente es la controladora del disco duro quien determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado, en cambio en algunos modelos de disco duro se permite especificar el tamaño de un sector.

HISTORIA

El primer disco duro, aparecido en 1956, fue el IBM 350 modelo 1, presentado con la computadora Ramac I: pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Más grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todavía con válvulas de vacío y requería una consola separada para su manejo.
Su gran mérito consistía en el que el tiempo requerido para el acceso era relativamente constante entre algunas posiciones de memoria, a diferencia de las cintas magnéticas, donde para encontrar una información dada, era necesario enrollar y desenrollar los carretes hasta encontrar el dato buscado, teniendo muy diferentes tiempos de acceso para cada posición.
La tecnología inicial aplicada a los discos duros era relativamente simple. Consistía en recubrir con material magnético un disco de metal que era formateado en pistas concéntricas, que luego eran divididas en sectores. El cabezal magnético codificaba información al magnetizar diminutas secciones del disco duro, empleando un código binario de «ceros» y «unos». Los bits o dígitos binarios así grabados pueden permanecer intactos años. Originalmente, cada bit tenía una disposición horizontal en la superficie magnética del disco, pero luego se descubrió cómo registrar la información de una manera más compacta.
El mérito del francés Albert Fert y al alemán Peter Grünberg (ambos premio Nobel de Física por sus contribuciones en el campo del almacenamiento magnético) fue el descubrimiento del fenómeno conocido como magnetorresistencia gigante, que permitió construir cabezales de lectura y grabación más sensibles, y compactar más los bits en la superficie del disco duro. De estos descubrimientos, realizados en forma independiente por estos investigadores, se desprendió un crecimiento espectacular en la capacidad de almacenamiento en los discos duros, que se elevó un 60% anual en la década de 1990.

 Tomado De Wikipedia

En 1992, los discos duros de 3,5 pulgadas alojaban 250 Megabytes, mientras que 10 años después habían superado 40 Gigabytes (40000 Megabytes). En la actualidad, ya contamos en el uso cotidiano con discos duros de más de 2 terabytes (TB), (2000000 Megabytes)
En 2005 los primeros teléfonos móviles que incluían discos duros fueron presentados por Samsung y Nokia, aunque no tuvieron mucho éxito ya que las memorias flash los acabaron desplazando, sobre todo por asuntos de fragilidad.

¿QUE ES UN DISCO DURO?

Un disco duro es un dispositivo utilizado por el ordenador para almacenar datos durante un tiempo largo. Los discos duros pertenecen a la llamada memoria secundaria, aunque su apariencia externa sea de una caja rectangular en el interior hay varios elementos como los discos metálicos que giran a gran velocidad, cabezas de lectura/escritura, el motor, etc. Los discos duros están compuestos por una estructura física y lógica, respecto a la estructura física se refiere a como esta compuesto interiormente un disco duro, es decir, las piezas o componentes que la conforman como los platos, las cabezas de lectura/escritura, el impulsor de cabezal, las pistas, los sectores, etc. los cuales se ve su relación, en cuanto a numero, de cada uno de estos componentes o piezas en la geometría de un disco duro. Con respecto a la estructura lógica esta formada por el sector de arranque, la FAT (Tabla de asignación de ficheros), el directorio raíz y la zona de datos para archivos y subdirectorios.
Los discos duros tienen características que definen su desempeño como son la capacidad de almacenamiento, su velocidad de rotación, tiempo de acceso, tasa de transferencia de datos y su memoria caché contenida en su controladora.
En cuanto al funcionamiento del disco duro se describe como se efectúa las operaciones de lectura/escritura y como los componentes que forman parte del disco duro actúan para realizar dichas operaciones.
El disco duro posee interfaces los cuales establecen una conexión entre el mecanismo del disco duro y el bus del sistema, entre ellos podemos mencionar a los más importantes como el IDE y el SCSI.
La instalación de un disco duro se divide en varios pasos los cuales uno de ellos es definir la configuración del disco duro, es decir, si va a ser esclavo o maestro. Si es maestro entonces en él se va a ser la instalación del sistema operativo.