Cómo funciona un disco duro

di veteri.online

¿Alguna vez se ha preguntado cómo su computadora puede almacenar todos sus juegos favoritos, documentos o videos de vacaciones familiares? Probablemente ya conozcas la respuesta, obviamente todo está almacenado dentro de la memoria masiva, que puede ser un disco duro o un SSD, presente dentro de la PC. ¿Pero has sabido alguna vez cómo funciona exactamente? ¿Sí? Entonces déjame ayudarte a resolver tus dudas.

En los siguientes capítulos de esta guía, explicaré cómo funciona un disco duro hasta el más mínimo detalle. Me ocuparé principalmente de los discos mecánicos clásicos, que a menudo denominaré con la abreviatura HDD (disco duro), pero también dedicaré un espacio a SSD (Solid State Disk), que es sólido unidades de estado mucho más rápidas y duraderas que están reemplazando gradualmente a los viejos discos mecánicos en PC, consolas y otros dispositivos.

Verás que con las explicaciones que te daré te será mucho más fácil entender cómo funcionan. Ahora que comprende cuáles serán los temas de esta guía, siéntese y relájese, verá que en unos minutos se sentirá mucho más consciente de lo que sucede "detrás de escena" de su computadora. ¡Disfruta la lectura!

Índice

  • Cómo funciona el disco duro
    Características físicas
    Organización lógica
  • Cómo funciona el disco duro externo
  • Cómo funciona el disco duro SSD
  • Cómo funciona el disco duro en red

Cómo funciona el disco duro

disco duro

Entender cómo funciona un disco duro es menos complejo de lo que crees, déjame explicártelo. Puede pensar en un disco duro como uno o más platos, generalmente hechos de vidrio, aluminio o incluso una mezcla de cerámica y vidrio, colocados entre ellos en paralelo, y recubiertos con un material ferromagnético (como el cobalto) en el que se almacenan y leen los datos, en forma de bits (es decir, 0 y 1), y que gracias al uso de cabezales magnéticos que tocan la superficie del disco y cambian su polaridad, almacenando información en él.

Hoy en día, la interfaz principal utilizada para conectar discos duros y computadoras es SATA ( Accesorio de tecnología avanzada en serie), que usa solo dos cables para la transferencia de datos, uno para el input (la entrada) y el otro para la salida (la salida).

En términos de tamaño, hay discos duros de 2,5 pulgadas y 3,5 pulgadas. Los primeros se utilizan principalmente en portátiles (que sin embargo ahora, como ya se mencionó, casi siempre usan SSD y ya no discos mecánicos) por ser más pequeños; los de 3,5 ”, en cambio, son más grandes y se utilizan principalmente en PC de escritorio (fijos).

Características físicas

Disco duro

Los discos duros mecánicos (HDD) se distinguen por varios factores, como el tiempo de acceso a los datos, que depende de la velocidad de rotación de los discos (que normalmente se indica con el acrónimo RPM, desde la Revolución por minuto inglesa, o rotaciones por minuto), la capacidad de almacenamiento y la velocidad máxima de transferencia de datos. Déjame explicarte lo que representan.

  • Tempo di accesso – come anticipato, il tempo di accesso dipende da quanto velocemente le testine magnetiche sono in grado di prelevare un dato. Ma cosa c’entra la velocità di rotazione? Beh, più è veloce il disco a girare e prima la testina potrà leggere il dato all’interno del piatto, poiché per raggiungere i dati sarà necessaria ogni volta una rotazione completa del disco. Sul mercato esistono HDD con diverse velocità di rotazione: mediament,e per un utilizzo domestico 5.400 o 7.200 rpm possono essere più che sufficienti, ma si possono trovare dei dischi con una velocità di rotazione anche pari a 15.000 giri al minuto. Il tempo di accesso al disco per la lettura di un singolo dato corrisponde a qualche millisecondo.
  • Capacidad de almacenamiento: ya ha adivinado lo que representa este elemento y ciertamente tiene razón; la cantidad de bytes (un byte consta de 8 bits) que se pueden guardar en un disco duro depende de la capacidad de almacenamiento. Normalmente consideramos el tamaño de los HDD en el orden de magnitud de Gigabytes, pero es posible encontrar en tiendas como Amazonas también modelos con capacidades iguales a algunos Terabytes.
  • Velocidad de transferencia: con velocidad de transferencia nos referimos, por otro lado, a la cantidad de información que el disco es capaz de leer o escribir en un milisegundo, y está influenciada por la velocidad de rotación del disco y la densidad de almacenamiento, es decir, cuántos datos se pueden almacenar físicamente en un área determinada del disco.

¿Ya sientes que tu cabeza humea? Lo sé, es mucha información, pero releyendo cuidadosamente lo que he escrito, quizás un par de veces, estoy seguro de que no será un problema para usted entender los conceptos que he explicado.

Organización lógica

Disco duro

Pasemos ahora a la estructura lógica de un disco, o el sistema de archivos, que no es más que el modo utilizado por el sistema operativo para organizar archivos dentro de la memoria masiva. Gracias a él, el sistema operativo es capaz de leer y escribir datos físicamente en el disco, asignándolos a los archivos en la computadora. ¿Conoce el formato? Bueno, es el procedimiento mediante el cual "pone a cero" un disco (o una parte lógica del mismo, llamada partición) y configura un sistema de archivos en él.

Debe saber que existen diferentes tipos de sistemas de archivos, con diferentes características y rendimientos, y varían según el sistema operativo en el que se utilizan; entre los más longevos y usados ​​destaco el FAT32, compatible con prácticamente todos los dispositivos y sistemas operativos, pero ahora obsoleto y lleno de limitaciones (no permite guardar archivos de más de 4 GB cada uno y está sujeto a una fragmentación excesiva que ralentiza su rendimiento a largo plazo); NTFS (sistema de archivos de nueva tecnología) es, en cambio, el sistema de archivos predeterminado de los sistemas modernos de Windows y, aunque está sujeto a fragmentación, garantiza un rendimiento claramente superior a FAT32 y no tiene límites estrictos sobre el tamaño de los archivos. Es compatible con muchos sistemas operativos y dispositivos; sin embargo, en algunos casos, como en Mac, es necesario utilizar controladores especiales para habilitar la compatibilidad con escritura.

EXFAT es una evolución de FAT32 sin límites estrictos de tamaño de archivo y sin problemas de fragmentación excesiva: es menos compatible que FAT32, pero con más compatibilidad de lectura y escritura, transversal a NTFS; APFS y HFS + son los sistemas de archivos utilizados por macOS (excelente, pero poco compatible con Windows, a menos que instale controladores externos), mientras que EXT2 , EXT3 y EXT4 son los sistemas de archivos utilizados por Linux, también bastante limitados en términos de compatibilidad en otros entornos. pero con excelente desempeño.

Ahora, para ayudarte a comprender mejor la organización de un disco duro, te explicaré cuáles son los elementos que componen la estructura lógica de un disco duro, ¡prepárate!

  • Pista: considere cada placa dentro del disco como un conjunto de anillos concéntricos. Cada anillo se considera un rastro.
  • Sector: el disco se divide a su vez en "segmentos", generalmente de tamaño variable que van desde 32 B a 4 KB, que junto con las pistas representan los sectores de una pista o viceversa.
  • Clúster: un clúster es el conjunto de sectores adyacentes, por lo tanto presentes en la misma pista y contiguos.
  • Cilindro: es el conjunto de todos los trazos, con la misma distancia desde el centro, de cada placa.

Estos elementos permiten que el disco lea los datos gracias a un sistema de coordenadas llamado CHS, o Cylinder-Head-Secto r (cilindro, culata y sector).

Si estás interesado en comprar un disco duro interno, he escrito Una guía para ayudarte en tu elección o, si quieres hacer esto primero, te dejo a continuación algunos discos duros entre los mejores en valor. por dinero.

Cómo funciona el disco duro externo

disco duro externo

Básicamente, un disco duro externo es casi idéntico a uno interno: física y lógicamente son prácticamente iguales, sin embargo existen algunas diferencias sustanciales que hacen que los dos sistemas sean adecuados para diferentes circunstancias.

En términos de rendimiento y tamaño, los dos no difieren particularmente. En términos de conexión, sin embargo, existen diferencias sustanciales. En lugar del ataque SATA, los discos externos utilizan el USB: por lo tanto, puede conectarse a cualquier ordenador o dispositivo con este puerto e intercambiar archivos con él (siempre que utilice un sistema de archivos compatible). En algunos casos, en el caso de unidades externas de 3,5 ", también puede ser necesario conectarlo a la fuente de alimentación.

La velocidad de transferencia de datos en unidades externas también se ve afectada por la versión de la interfaz USB utilizada: la mayoría de las computadoras y unidades son compatibles con el estándar USB 3.2 que promete una velocidad de transferencia de datos de 5 Gigabit / s (625 MB por segundo ), pero cuando se conectan a dispositivos que solo admiten el antiguo estándar USB 2.0, viajan hasta 480 Mbits / s (60 MB por segundo). Para obtener una descripción general completa de los estándares USB disponibles actualmente, te dejo con mi guía dedicada a las memoria USB.

También hay discos que admiten la interfaz Thunderbolt, que ahora se usa principalmente a través de puertos y conectores USB-C (los más aplastados que los conectores USB-C clásicos). y que se puede insertar en ambos sentidos), mientras que en un principio utilizaba puertos y conectores en formato Mini DisplayPort (MDP). Esta interfaz es compatible con algunas computadoras de gama alta y garantiza velocidades de transferencia de datos de hasta 40 Gbit / s (5 GB / s).

Si no tiene claro exactamente cómo funciona un disco duro, lo invito a volver a leer lo que escribí en el capítulo anterior. También te dejo con mi guia para comprar discos duros externos, en caso de que necesites comprar uno (algunos de los modelos más interesantes del momento a continuación).

Cómo funciona el disco duro SSD

ssd

Ahora, como se anunció, pasemos brevemente a SSD. Comienzo aclarando que la definición de "disco duro SSD" es de hecho incorrecta, ya que SSD indica una tecnología completamente diferente.

Un disco SSD, o disco de estado sólido, es una unidad de almacenamiento masivo que se diferencia de los discos duros normales y antiguos debido a su mayor velocidad y rendimiento, pero a costa de menores capacidades. si estos están disminuyendo rápidamente) y una vida útil "predeterminada", como con los límites máximos de escritura admitidos (aunque es difícil de alcanzar en el uso estándar).

Comenzaré hablando de la diferencia sustancial que distingue a las dos tecnologías, a saber, el uso de módulos de memoria flash. De hecho, en el HDD, los cabezales magnéticos se utilizan para leer y escribir datos, mientras que en el otro caso, gracias a esta tecnología NAND flash, los datos se almacenan dentro de celdas de memoria fabricadas con materiales semiconductores capaces de retener la carga eléctrica en el interior incluso en ausencia de energía al ordenador, al igual que las memorias RAM, con la única diferencia de que esta última es una memoria volátil, y en consecuencia, en ausencia de alimentación, las celdas se reinician.

La lectura de datos se realiza gracias a este principio, un controlador de disco interno se encarga de verificar el estado de cada celda, que si contiene una carga eléctrica representará un 1, en el caso de que exista sin voltaje, sin embargo, devolverá un 0.

Esta tecnología es "dañina" para el disco, ya que a costa de una mejor velocidad de acceso, gracias a la reprogramación constante de las celdas de memoria, el material semiconductor tiende a desgastarse y perder su capacidad para ahorrar carga y consecuentemente almacenar datos de manera efectiva. .

En resumen: los SSD tienen límites (ahora difíciles de alcanzar incluso con un uso intensivo), pero ofrecen tantas ventajas, en términos de rendimiento, resistencia y practicidad, que están reemplazando a los discos mecánicos.

Los SSD internos (también los hay portátiles, como los discos duros mecánicos) se pueden conectar mediante la clásica interfaz SATA o mediante la interfaz M.2, mucho más rápido, que utiliza los conectores del PCI Express Mini Tarjeta estándar.

Si desea obtener más información al respecto y / o desea comprar un SSD nuevo, esta guía que escribí al respecto podría ayudarlo o, alternativamente, intente echar un vistazo a los productos a continuación.

También hay unidades híbridas, llamadas SSHD ( Unidad híbrida de estado sólido), que combinan una parte de la memoria flash con un disco mecánico, para igualar la velocidad de acceso a datos de un disco sólido con una capacidad mayor que la de un disco duro. Son ideales para ahorrar unos euros y guardar una parte del disco (el mecánico) para el almacenamiento de datos y aprovechar la velocidad de la parte SSD para instalar el sistema operativo y las aplicaciones.

Cómo funciona el disco duro en red

Disco duro NAS

Existe otro sistema para almacenar datos, llamado NAS ( Almacenamiento adjunto a la red), que le permite configurar un servidor dentro de la red en el que almacenar archivos y hacerlos accesibles. por los usuarios presentes dentro (o incluso fuera) de la red, lo que también permite la copia de seguridad remota.

Utiliza uno o más discos duros internos en los que se almacenan los archivos a través de la red, lo que permite que los distintos dispositivos dentro de él accedan a ellos en cualquier momento. Los usos principales son el intercambio de contenido multimedia, la visualización de videos desde el Smart TV o teléfono móvil, la creación de un servidor FTP ( File Transfer Protocol) para la transferencia de archivos de forma remota , o para hacer una copia de seguridad automática de los datos; en este caso hablamos de un sistema RAID ( Matriz redundante de discos independientes), o Conjunto redundante de discos independientes. En este sentido, existen varios sistemas RAID: permítanme ilustrar algunos de ellos.

  • RAID 0: en este caso, se utilizan dos discos duros para crear un único disco lógico y almacenar datos en él. Si una de las dos unidades falla, los datos serían inaccesibles.
  • RAID 1: utiliza un principio llamado duplicación, es decir, "duplica" los datos almacenados en un disco dentro de otro. Para este sistema se requieren dos discos duros, en los cuales se almacenarán los mismos datos en paralelo, por lo tanto, si uno de los dos discos se rompe y hace inaccesibles los datos, habrá una copia de los mismos dentro del otro.
  • RAID 5 - es una mezcla de los dos sistemas anteriores, gracias al uso de un tercer disco de paridad, los datos almacenados están seguros en caso de falla de uno de los controladores. Si dos discos están rotos, los datos se perderán.

Si está interesado en saber cómo configurar su sistema NAS dentro de su red doméstica, he escrito una guía al respecto que podría ser solo para usted, ¡le recomiendo que le eche un vistazo!

También hay discos duros de red que se venden individualmente y que, conectados solo a su enrutador, le permiten compartir datos en la red. Algunos enrutadores también le permiten convertir cualquier disco duro USB en una unidad de red, simplemente conectándolos a su puerto USB y activando el intercambio de datos desde el panel de administración. Mas informacion aqui.