Presentacion PEI DD

4.3 - Discos Duros
(Hard Disk Drives)
Tomás Massanet Gayá
Jesús Izquierdo Puebla
Curso 2009/2010
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Definición
El disco duro es una unidad dentro del PC que almacena datos de forma no volátil. (Los datos
siguen almacenados aún cuando no se le proporciona corriente al ordenador)
Debido a que se espera que el DD mantenga los datos hasta que sean eliminados
deliberadamente, éste se utiliza para almacenar programas y datos cruciales para el
funcionamiento del ordenador. Por eso, cuando el DD falla, las consecuencias suelen ser graves.
Un DD contiene platos rígidos en forma de disco (de aluminio o cristal). Al contrario que los
“Floppy Disk”, los platos del DD no se pueden doblar ni flexionar, de ahí el término “disco
duro”.
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Componentes Básicos
Dentro de un disco duro hay 1 o varios platos, que son discos
(de aluminio o cristal) concéntricos y que giran todos a la vez.
Cada plato tiene en sus 2 lados un recubrimiento de una fina
capa de óxido metálico sensible al magnetismo, que permite
representar los “0” y “1” de la info. binaria.
En cada Cara de un plato, se pueden diferenciar 3 zonas del
disco:
(A)Pista
(B)Sector, (C) Sector de una Pista
(D) Cluster
Componentes Básicos
El cabezal (disp. de lectura y escritura) es un conjunto de brazos alineados verticalmente
que se mueven hacia dentro o fuera (según convenga) y todos a la vez.
Componentes Básicos
En la punta de dichos brazos están las cabezas de lectura/escritura, que gracias al
movimiento del cabezal pueden leer tanto zonas interiores como exteriores del disco.
Componentes Básicos
El motor (spindle) es el que se encarga de hacer girar los platos. La
mayoría de los discos duros actuales giran a 7.200rpm, aunque existen DD
de gama alta capaces de girar a 15.000rpm.
Componentes Básicos
La caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer
algún filtro de aire. Los discos duros no están sellados al vacío en sus cajas,
como a menudo se piensa.
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Características
Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:
Tiempo medio de acceso
Tiempo medio de búsqueda
Tiempo de lectura/escritura
Latencia media
Velocidad de rotación
Tasa de transferencia
Características
Otras características son:
Caché de pista
Interfaz
Landz
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Funcionamiento
Los discos duros son dispositivos mecánico-electrónicos, es decir, guardan los datos en señales
magnéticas mediante electroimanes.
1º - El SO (o software) dan una orden al DD
2º - La placa lógica procesa la orden
3º - Convierte la orden en impulsos
eléctricos que mueven los cabezales
y los sitúan en el lugar correcto
4º - La placa indica el momento exacto
para empezar a leer/escribir
Escritura: Alinea las partículas
magnéticas sobre los platos
Lectura: Detecta la polaridad
de las partículas alineadas
* Carga magnética positiva = “1”
Carga magnética negativa = ”0”
Funcionamiento
Video demostrativo del movimiento de los cabezales:
http://www.youtube.com/watch?v=uTKZYpgHjEE
Funcionamiento: Formato
Antes de poder escribir en un disco, es necesario realizar 2
procedimientos de formateo:
Físico, o de bajo nivel
Lógico, o de alto nivel
Funcionamiento: Formato
Durante el Formateo de bajo nivel se dividen las pistas en un nº específico de
sectores, creando los huecos en las intersecciones. También rellena cada sector
con patrones de valores para testear.
Durante el Formateo de alto nivel, el SO escribe la estructura necesaria para
manejar archivos y datos en el disco. Estas estructuras de datos permiten al
SO manejar el espacio en el disco, mantener controlados los ficheros e incluso
manejar zonas defectuosas del DD para que no causen problemas.
Funcionamiento: Partición
Crear una partición en un disco duro le permite soportar distintos
tipos de sistemas de archivos.
Los 3 sistemas de archivos más comunes son:
FAT (File Allocation Table)
FAT32 (File Allocation Table, 32bits)
NTFS (Windows NT File System)
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Tipos de DD
Estandarización - la piedra angular de la industria del PC.
En cuanto a DD, esto se hace evidente en los “factores de forma” físicos y
eléctricos de los mismos.
Estos “factores de forma” normalmente se identifican con el tamaño de los
platos (en pulgadas) contenidos en la unidad.
“Factores de Forma”
Actualmente en el mercado de los discos duros mecánicos se pueden distinguir 4 factores de
forma diferentes:
Discos de 1”
Discos de 1.8”
Discos de 2.5”
Discos de 3.5”
“Factores de Forma”
Los distintos elementos a la hora de elegir un factor de forma son:
Volumen
Peso
Capacidad
Consumo de Energía
Complejidad de alimentación
Rendimiento
Resistencia mecánica
Costo
“Factores de Forma”
Propiedad
3.5”
2.5”
1.8”
1”
Volumen
390cm3
66.5cm3
29.5cm3
7.8cm3
Peso
700gr
100gr
55gr
16gr
Capacidad
80Gb a 1Tb
40 a 500Gb
20 a 100Gb
3 a 8Gb
Consumo
5 a 30w
0.2 a 5w
0.1 a 1.5w
0.05 a 1w
Complejidad de
alimentación
5v y 12v
5v
3.3v o 5v
3.3v
“Factores de Forma”
Rendimiento
3.5”
2.5”
1.8”
1”
Velocidad de
transferencia
1Gb/s
0.8Gb/s
0.15 a 0.25Gb/s
0.07 a 0.13Gb/s
Tiempo medio de
acceso
8.5 a 10ms
10 a 13ms
14 a 16ms
12 a 14ms
3600 a 4200rpm
3600rpm
2Mb
128Kb
Velocidad de
Giro
Buffer
7200 a 15000rpm 4200 a 7200rpm
8 a 32Mb
2 a 8Mb
Índice
Definición
Componentes Básicos
Características
Funcionamiento
Tipos de DD
Avances Tecnológicos
Avances Tecnológicos
Los 4 principales avances que han sufrido los DDs a lo largo de su historia son:
Capacidad Máxima de almacenamiento
Tasa de transferencia media
Tiempo de búsqueda medio
Precio
Avances Tecnológicos
Capacidad máxima:
1982 - Capacidades de 5Mb y 10Mb
1993 - Capacidades de 5Gb
2009 - Capacidades de hasta 2Tb (Terabytes)
Zoned Recording > Standard Recording
Avances: Capacidad
Standard Recording: Cada Sector de Pista contiene la misma cantidad de
datos
Se malgasta capacidad ya que los Sectores de Pista más externos son más
grandes que los más internos.
Avances: Capacidad
Zoned Recording: El nº de Sectores de Pista aumenta según
nos alejamos del centro.
Se aprovecha más la capacidad del disco.
Avances Tecnológicos
Tasa de Transferencia media
Avances Tecnológicos
Tiempo de Búsqueda medio (Seek Time)
Los discos de 10MB usados en los IBM PC-XT (1983) => 85ms (milisegundos)
Seagate Cheetah 15K.4 (2004) => 3.3ms
Voice Coil > Stepper Motor
Avances: Seek Time
Stepper Motor
Voice Coil Actuator
Avances Tecnológicos
Coste:
En 1982, Un DD de 10mb y su controladora costaban más de 2000$ (200$/Mb).
Actualmente, el coste de los DD para PCs se ha reducido hasta menos de 0.001$/Mb
4.3 - Discos Duros
Fin. ¿Preguntas?
“El verdadero Formateo”
Una manera rápida y sencilla de realizar un formateo:
http://www.youtube.com/watch?v=dC5TvZaBLRg