Unidades de Disco Duro

La mayoría de las personas se sorprenden cuando descubren que pueden almacenar cientos de CD de música en un reproductor de música digital iPod no más grande que un paquete de cartas.

El iPod original no era mucho más que un disco duro: Un dispositivo de memoria de computadora increíblemente eficiente que usa magnetismo simple para almacenar grandes cantidades de información.

Los discos duros se inventaron hace más de 50 años y se han utilizado en los ordenadores personales desde mediados de la década de 1980 (aunque la memoria flash los ha reemplazado en muchas máquinas en los últimos años).

El microprocesador de su computadora es el bit que “piensa” y calcula, pero es el disco duro el que le da a su computadora su prodigiosa memoria y permite almacenar fotos digitales, archivos de música y documentos de texto. ¿Como funciona? ¡Veamos!

Cómo se lograr almacenar la información con magnetismo

La ciencia del magnetismo es compleja. Pero si alguna vez has jugado con un imán y algunos clavos, sabrás que la tecnología, la ciencia en acción, es bastante simple.

Los clavos de hierro comienzan sin magnetizarse, pero si frotas un imán sobre ellos, puedes hacerlos magnéticos para que se adhieran entre sí.

El magnetismo tiene algunos usos simples y prácticos. Por ejemplo, los depósitos de chatarra usan electroimanes (imanes enormes que se pueden encender y apagar con electricidad) para recoger y mover montones de chatarra.

El magnetismo tiene otro uso muy importante. Suponga que necesita dejar un mensaje para un amigo y todo lo que tiene es un imán y un clavo de hierro sin magnetizar. Supongamos que el mensaje es muy simple: verás a tu amigo más tarde ese día o no. Podrías arreglar con tu amigo que vas a dejar caer un clavo en su buzón.

Si el clavo está imantado, significa que los verás más tarde; si el clavo no está magnetizado, no lo harás. Tu amigo llega de la escuela y encuentra un clavo en el felpudo. Lo llevan a la mesa de la cocina e intentan recoger un clip.

Si el clip se adhiere al imán, debe estar magnetizado, y debe significar que planea verlos más tarde. Es una forma bastante extraña de dejar un mensaje para alguien, pero ilustra algo muy importante: el magnetismo se puede usar para almacenar información.

Si su computadora tiene un disco duro de 20 gigabytes (GB), o tiene un iPod o reproductor de MP3 de 20 GB, es un poco como una caja que contiene 160 mil millones de clavos de hierro microscópicamente pequeños, cada uno de los cuales puede almacenar una pequeña pieza de información llamada un bit.

Un bit es un dígito binario, ya sea un número cero o un número uno. En las computadoras, los números no se almacenan como decimales (base-10), sino como patrones de dígitos binarios. Por ejemplo, el número decimal 382 se almacena como el número binario 101111110. Las letras y otros caracteres también se pueden almacenar como números binarios.

Por lo tanto, las computadoras almacenan una letra A mayúscula como el número decimal 65 o el número binario 1000001. Suponga que desea almacenar el número 1000001 en su computadora en esa gran caja de clavos de hierro. Necesitas encontrar una fila de siete clavos sin usar.

Magnetiza el primero (para almacenar un 1), deja los siguientes cinco desmagnetizados (para almacenar cinco ceros) y magnetiza el último (para almacenar un 1).

Cómo funciona un disco duro?

Estos son los componentes de un disco duro, en realidad no existen clavos de hierro dentro del disco. Solo hay una gran placa circular brillante de material magnético llamada plato y dividida en miles de millones de áreas diminutas.

Cada una de esas áreas puede magnetizarse (para almacenar un 1) o desmagnetizarse (para almacenar un 0) de forma independiente. El magnetismo se usa en el almacenamiento de computadoras porque continúa almacenando información incluso cuando se apaga la energía.

Si magnetizas un clavo, permanece magnetizado hasta que lo desmagnetizas. De la misma manera, la información computarizada (o datos) almacenada en el disco duro de su PC o iPod permanece allí incluso cuando lo apagas.

Los platos son las partes más importantes de un disco duro. Como su nombre indica, son discos hechos de un material duro como el vidrio , la cerámica o el aluminio que está recubierto con una fina capa de metal que puede magnetizarse o desmagnetizarse.

Un disco duro pequeño generalmente tiene solo un plato, pero cada lado tiene un revestimiento magnético. Las unidades más grandes tienen una serie de platos apilados en un eje central, con un pequeño espacio entre ellos. Los platos giran hasta 10.000 revoluciones por minuto (rpm) para que los cabezales de lectura y escritura puedan acceder a cualquier parte de ellos.

Hay dos cabezales de lectura y escritura para cada plato, uno para leer la superficie superior y otro para leer la parte inferior, por lo que un disco duro que tiene cinco platos (digamos) necesitaría diez cabezales de lectura y escritura separados.

Los cabezales de lectura y escritura están montados en un brazo controlado eléctricamente que se mueve desde el centro de la unidad hasta el borde exterior y viceversa. Para reducir el desgaste, en realidad no tocan el plato: Hay una capa de líquido o aire entre el cabezal y la superficie del plato.

Cómo lee y escribe datos el disco duro

Lo más importante de la memoria no es poder almacenar información sino poder encontrarla más tarde. Imagine almacenar un clavo de hierro magnetizado en una pila de 1,6 millones de clavos idénticos y tendrás una idea de los problemas en los que se metería la computadora si no usara una forma muy metódica de archivar su información.

Cuando su computadora almacena datos en su disco duro, no solo arroja clavos magnetizados en una caja, todos revueltos. Los datos se almacenan en un patrón muy ordenado en cada plato. Los bits de datos se organizan en caminos circulares concéntricos llamados pistas.

Cada pista se divide en áreas más pequeñas llamadas sectores. Parte del disco duro almacena un mapa de sectores que ya se han agotado y otros que aún están libres. (En Windows, este mapa se denomina Tabla de asignación de archivos o FAT.)

Cuando la computadora quiere almacenar nueva información, echa un vistazo al mapa para encontrar algunos sectores libres. Luego, indica al cabezal de lectura y escritura que se mueva a través del plato exactamente a la ubicación correcta y almacene los datos allí. Para leer la información, el mismo proceso se ejecuta a la inversa.

¿Cómo manipula una computadora electrónica todo el meollo mecánico en un disco duro? Hay una interfaz (un equipo de conexión) entre ellos llamado controlador. Este es un pequeño circuito que opera los actuadores, selecciona pistas específicas para lectura y escritura, que convierte flujos de datos paralelos que van desde la computadora en flujos de datos en serie que se escriben en el disco (y viceversa).

Los controladores están integrados en la propia placa de circuito de la unidad de disco o forman parte de la placa principal de la computadora (placa base).

Con tanta información almacenada en una cantidad de espacio tan pequeña, un disco duro es una pieza de ingeniería notable. Eso trae beneficios (como poder almacenar 500 CD en su iPod), pero también inconvenientes. Una de ellas es que los discos duros pueden fallar si se ensucian o se llenan de polvo.

Un pequeño trozo de polvo puede hacer que el cabezal de lectura y escritura rebote hacia arriba y hacia abajo, chocando contra el plato y dañando su material magnético. Esto se conoce como bloqueo del disco (o bloqueo del cabezal) y puede (aunque no siempre) causar la pérdida de toda la información en un disco duro. Un bloqueo del disco generalmente ocurre de la nada, sin previo aviso.

Por eso siempre debes mantener copias de seguridad de tus documentos y archivos importantes, ya sea en otro disco duro, disco duro externo o en una tarjeta de memoria flash.

Comparación entre discos duros y SSD

Los discos duros están probados durante millones de horas de uso a lo largo de decenas de años, son de alta capacidad y económicos, pero también tienen muchos inconvenientes. Un problema es la cantidad de tiempo que tarda el cabezal de lectura y escritura en llegar a la parte correcta del disco para acceder a la información que desea.

El peso de un disco duro y su consumo de energía relativamente alto también son problemas, especialmente en dispositivos móviles como tabletas y teléfonos inteligentes. La fiabilidad es otro tema.

Como se habrá dado cuenta de lo que acabas de leer, un disco duro es una pieza maravillosa de ingeniería de precisión con muchas partes móviles intrincadas. Podría funcionar fácilmente durante 20 años sin ningún problema.

Por otra parte, si alguna vez sufriste un bloqueo del cabezal del disco duro (una falla mecánica grave causada por algo como la suciedad en uno de los platos del disco duro o un golpe mecánico repentino) y perdiste todo lo que tenías quizás no piensas tanto así.

Pero realmente, los discos duros que han estado en uso dentro de los ordenadores hasta antes de la aparición de los SSD, son realmente un componente totalmente contrastado. Al contrario, que los nuevos SSD basados en las tecnologías de memoria flash persistente.

Los problemas de los discos duros (peso, consumo de energía, tiempos de acceso) se pueden resolver mediante el uso de unidades de estado sólido (SSD), que generalmente usan memoria flash en chips en lugar de platos magnéticos giratorios.

Los fabricantes de computadoras se han alejado de los discos duros y se han acercado a los SSD durante al menos la última década, impulsados en gran medida por la tendencia de alejarse de las computadoras de escritorio y dirigirse hacia los dispositivos móviles.

Los iPod de Apple son un buen ejemplo de cómo han cambiado los tiempos. Los iPods “Classic” originales lanzados en 2001; su disco duro, en particular, era una excusa obvia para fallar si los llevabas a correr o lo transportabas constantemente en el bolso del pantalón.

Con el iPod Touch, que se lanzó en 2007, Apple cambió decisivamente a la tecnología SSD; haciendo que los reproductores de música fuesen mucho más delgados y livianos en su bolsillo, menos propensos a fallas mecánicas y brindando una duración de batería mucho mayor.

Aquí hay una comparación muy rápida entre las unidades de disco duro tradicionales (HDD) y las SSD en algunas medidas clave:

	Disco Duro	SSD
Tiempo de acceso (ms)	10	0.1
Velocidad de lectura (MB/s)	50 – 100	200 – 500
Peso (gramos)	500	50
Consumo de energía (W)	6	2 – 3

Vista la tabla anterior, parecería que los SSD ganan por superioridad incontestable a los discos duros, pero no vayas tan rápido.

Los SSD tienen dos grandes inconvenientes, el mayor de todos: Su confiabilidad, puesto que es una tecnología tan nueva, que nadie ha podido probar la durabilidad (en años) de un SSD y si la mayoría llegarán aguantar tanto como los discos duros magnéticos más tradicionales.

El tiempo de vida de un disco duro magnético, generalmente, se encontraba entre 10/12 hasta los 16 años y aún nadie puede saber; si con los SSD de clase media, el tiempo de vida va a llegar a ser tan elevado o se morirán en un período de tiempo más corto.

El otro gran inconveniente, es el precio, puesto que los SSD de gran capacidad; han tenido un precio realmente imposible de pagar por un usuario que solamente desee tener un ordenador personal.

Gracias a dios, esto ha ido cambiando y en la actualidad le pueden comprar SSD de 1 terabyte o varios teras a precios bastante más asequibles.

Por esta razón, el alto costo por mega almacenado. Hasta hace muy poco tiempo, la gran mayoría de personas han seguido usando discos duros magnéticos como dispositivos de almacenamiento, ya que su precio por mega almacenado seguía siendo mucho más barato.