Estructura Lógica de un Disco Duro (Cilindros, Cabezas, Sectores, Pistas, Cluster…)

Estructura Lógica de un Disco Duro (Cilindros, Cabezas, Sectores, Pistas, Cluster…)

17:29 | | 3 comments

• Conceptos Básicos

En los post anteriores hemos visto cual es la estructura física de un disco duro, cuales son las principales partes de que se compone y el mecanismo de funcionamiento que se tiene sobre cada una de esas partes.
En el post de hoy analizaremos los conceptos básicos sobre la Estructura Lógica de un Disco Duro viendo cuales son los mecanismos que permiten a la unidad acceder a los datos almacenados, como lo es en los temas de Pistas, Sectores, Cilindros, direccionamiento de un disco duro, así como los factores relacionados a las velocidades de un disco duro que interfieren en el direccionamiento mismo.
Conocer la estructura lógica de un Disco Duro resulta de gran importancia, ya que estos conceptos nos resultaran útiles a la hora de instalar y configurar un disco duro, cabe mencionar que en equipos de computo no recientes las tarjetas madre no detectan de manera automática los discos duros por lo cual se deben de introducir manualmente algunos valor siendo aquí donde nos serán de gran utilidad estos conocimientos, por otro lado en tarjetas madre actuales los discos duros se detectan de manera automática.

La unidad de Disco Duro es un conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que hacen posible el almacenamiento y recuperación de  datos. Pero el disco en realidad es una pila de discos, estas superficies magnéticas están formadas por millones de pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente. De esta manera, se representan los dos posibles valores que forman un bit de información (un cero o un uno). Ocho bits contiguos constituyen un byte (un carácter).

Hemos visto que cada vez que se realiza una operación de lectura/escritura en el Disco Duro, éste tiene que realizar las siguientes tareas: desplazar los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos; giran los platos, mover los cabezales para llegar al lugar donde están los datos y, finalmente, leer los datos con la cabeza de lectura/escritura correspondiente.
Algo importante que destacar es que el giro se realiza a velocidad constante y no cesa mientras esté encendida la computadora.
Hemos definido que cada una de las superficies del Disco(Plato) se denomina (Cara) inferior/superior,  esta a su vez se divide en una serie de anillos concéntricos, denominados (Pistas) a su vez las pistas son divididas (sectores); otro concepto importante es el de (Cilindro), usado para describir la misma pista sobre cada uno de los discos (platos) que conforman el disco duro y por ultimo el termino (cluster – unidades de asignación) que es la agrupación de varios sectores cuyo tamaño puede variar (512, 1024,2048, 4096…)

Las cabezas y cilindros comienzan a numerarse desde el cero y los sectores desde el uno. En consecuencia, el primer sector de un disco duro será el correspondiente a la cabeza 0, cilindro 0 y sector 1.
Hay varios conceptos para referirse a las partes del disco:

• Plato: Cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
• Cara: Cada uno de los dos lados de un plato
• Cabeza – Head: Número de cabezas de Lectura/Escritura
• Pista -  Track: Una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
• Cilindro: Conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
• Sector : Cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y usa más eficientemente el disco duro (ver Nota Inferior). Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir un disco duro.
• Cluster: agrupación de varios sectores.

Nota:  Los sectores por cluster pueden variar, en sistemas operativos como Microsoft sus sistemas de ficheros son:  1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 y 128 esto según el modo de asignación de archivos (FAT-FAT32,NTFS…) tema posterior.
 Ejemplo:
El número total de sectores de un disco duro se puede calcular:
nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista.
Por tanto, cada sector queda determinado si conocemos los siguientes valores: cabeza, cilindro y sector.

• Sistemas de direccionamiento que se utilizan:

CHS (Cilindro-Head cabeza – Sector), con estos tres valores se puede situar un dato en cualquier parte del disco.
LBA (Logical Block Addressing- direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Este es el que actualmente se usa.

 Nota: Dado que las pistas exteriores son más largas que las interiores, y con objeto de no aumentar la densidad lineal de los datos, es práctica común en los discos que el número de sectores sea menor en las pistas interiores que en las exteriores.  O lo que es lo mismo: que el valor SPT (“Sectors per track – Sectores por pista”) no sea igual en todos los cilindros (algunos programas de diagnóstico que proporcionan el valor SPT de la unidad, se refieren -en su caso- a las pistas exteriores).  Esta técnica de grabación se conoce como zoned-bit recording y señala que no todas las pistas tienen igual número de sectores.
Existen un conjunto de características sobre la velocidad de un disco que resultan importantes conocer:

• Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista) y la Latencia media (situarse en el sector).
• Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco. 
• Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco. 
• Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media. 
• Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja esta situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico. 

Por  ahora este es mi aporte para el tema que venimos tocando referente a los discos duros, espero te haya sido útil, el dia de mañana colocare el video que hace referencia a este tema ¡no te lo pierdas! recuerda que cualquier aportación, recomendación, sugerencia y/o corrección  que quieras hacer será bienvenida. Te invito a que no te pierdas el post siguiente que esta vez si será pronto “es promesa” y disculpa si en ocasiones me aparto un poco de este tu blog, es por razones de mis otras actividades sobre el desarrollo de paginas