El disco rígido es el componente utilizado para almacenar los datos de manera permanente, a diferencia de la memoria RAM, que se borra cada vez que se reinicia el ordenador, motivo por el cual a veces se denomina dispositivo de almacenamiento masivo a los discos rígidos.
El disco rígido se encuentra conectado a la placa madre por medio del controlador de disco rígido que actúa a su vez como una interfaz entre el procesador y el disco rígido. El controlador de disco rígido administra los discos racionados con él, interpreta comandos enviados por el procesador y los envía al disco en cuestión. Los discos rígidos generalmente están agrupados por interfaz de la siguiente manera:
IDE
SCSI (Interfaz para sistemas de equipos pequeños)
Serial ATA
Cuando apareció la norma USB se lanzaron al mercado carcasas que podían conectar un disco rígido mediante un puerto USB, lo que facilitó la instalación de discos rígidos y aumentó la capacidad de almacenamiento para hacer copias de seguridad. Estos discos se denominan discos rígidos externos, en oposición a los discos rígidos internos que se encuentran conectados directamente a la placa madre; de todas maneras, son el mismo tipo de discos, con la diferencia de que los discos duros externos se hallan conectados al ordenador mediante una cubierta enchufada a un puerto USB.
Estructura
Un disco rígido no está compuesto por un solo disco, sino por varios discos rígidos que pueden ser de metal, vidrio o cerámica, apilados muy juntos entre sí y llamados platos.
Los discos giran rápidamente alrededor de un eje (en realidad, a varios miles de revoluciones por minuto) en sentido contrario a las agujas de un reloj. El ordenador funciona en modo binario, lo cual significa que los datos se almacenan en forma de ceros y unos (denominados bits). Los discos rígidos contienen millones de estos bits, almacenados muy próximos unos de otros en una delgada capa magnética de unos pocos micrones de espesor, recubierta a su vez por una película protectora.
Estos datos pueden leerse y escribirse por medio de cabezales de lectura ubicados a ambos lados de los platos. Estos cabezales son electroimanes que suben y bajan para leer la información o bien escribirla. Los cabezales de lectura se encuentran a sólo unos micrones de la superficie, separados por una capa de aire creada por la rotación de los discos, que genera una rotación de aproximadamente 250km/h (150 mph). Más aún, estos cabezales son móviles y pueden mover hacia los laterales para que las cabezas puedan barrer toda la superficie.
Sin embargo, los cabezales se encuentran unidos entre sí y solamente uno de ellos puede leer o escribir en un momento preciso. Se utiliza el término cilindro para hacer referencia a todos los datos almacenados verticalmente en cada uno de los discos.
El mecanismo completo de precisión se encuentra dentro de una caja totalmente hermética, debido a que la más mínima partícula puede degradar la superficie del disco. Es por esta razón que los discos rígidos están sellados y muestran la advertencia "Garantía nula si se extrae", ya que únicamente los fabricantes de discos rígidos pueden abrirlos (en "salas limpias" libres de partículas).
Cómo funciona
Los cabezales comienzan a escribir datos comenzando desde el borde del disco (pista 0) y avanzando hacia el centro. Los datos se organizan en círculos concéntricos denominados "pistas", creadas por un formateo de bajo nivel. Estas pistas están separadas en zonas (entre dos radios) llamadas sectores, que contienen los datos (por lo menos 512 octetos por sector).
El término cilindro hace referencia a todos los datos que se encuentran en la misma pista de distintos platos (es decir, sobre y debajo de cada uno de ellos), ya que esto constituye un "cilindro" de datos.
Finalmente, el término clústers (también llamados unidades de asignación) se refiere al área mínima que puede ocupar un archivo dentro del disco rígido. Un sistema operativo utiliza bloques, que son en realidad grupos de sectores (entre 1 y 16 sectores). Un archivo pequeño puede llegar a ocupar múltiples sectores (un clúster).
En los discos rígidos antiguos, el direccionamiento solía realizarse manualmente, mediante la definición de la posición de los datos desde las coordenadas Cilindro/Cabezal/Sector (CHS).
Estructura Lógica
Sector de Arranque: Se encuentra la información del tamaño, la estructura y el BOOTSTRAP-LOADER (que permite arrancar el PC), denominado BOOT.
Primera tabla de localización de archivos (FAT): A la hora de crear o ampliar archivos, se ha de saber qué sectores del volumen correspondiente quedan libres. Cada entrada a esta tabla se corresponde con un número determinado de sectores, que son adyacentes lógicamente en el volumen. Cada uno de estos grupos de sectores se denomina Cluster.
Una o más copias de la FAT: Al permitir a un programa de formateo crear no solo una, sino varias copias idénticas de la FAT, .ofreciendo la ventaja de que se puede sustituir la FAT primaria en caso de defecto por una de sus copias para evitar la pérdida de datos.
Directorio Raíz: la cantidad máxima de entradas en el directorio raíz se limita a su tamaño, que se fija en el sector de arranque.
Zona de datos para archivos y subdirectorios: Es la parte de un disco duro en la que se almacenan los datos de un archivo.
Formateo físico
También llamado de bajo nivel, consiste en colocar marcas en la superficie magnética del disco para dividirlo en sectores físicos, los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se desea leer. En computadoras compatibles el sector físico es de 512 bytes desde los tiempos del MS-DOS, aunque luego los sistemas operativos los agrupan en clusters al crear el sistema de archivos.
Normalmente sólo los discos flexibles necesitan ser formateados a bajo nivel. Los discos duros vienen formateados de fábrica y nunca se pierde el formato por operaciones normales incluso si son defectuosas (aunque sí pueden perderse por campos magnéticos o altas temperaturas). Actualmente los discos duros vienen con tecnología que no requiere formato a bajo nivel, en algunos casos el disco duro podría dañarse.
Formateo lógico
El formateo lógico o también llamado sistema de archivos, puede ser realizado habitualmente por los usuarios, aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado.
El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia la asignación de archivos a sectores, con lo que se pierde la vieja asignación que permitía acceder a los archivos.
Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos más habituales:
Windows: FAT, FAT16, FAT32, NTFS, EFS, exFAT.
Linux: ext2, ext3, ext4, JFS, ReiserFS, XFS.
Mac: HFS, HFS+.
Solaris: UFS, ZFS
Antes de poder usar un disco para guardar información, éste deberá ser formateado. Los discos movibles (disquetes, CD, USB, Unidad Zip, etc.) que se compran normalmente ya se encuentran formateados pero puede encontrar algunos no formateados de vez en cuando. Un disco duro nuevo, o un dispositivo para grabar en cinta, pueden no haber sido pre-formateados.
Habitualmente, un formateo completo hace cuatro cosas:
Borra toda la información anterior (incluyendo obviamente virus porque son software)
Establece un sistema para grabar disponiendo qué y dónde se ubicará en el disco.
Verifica el disco sobre posibles errores físicos o magnéticos que pueda tener.
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