Disco Duro

Un disco duro es la unidad sellada que el pc utiliza para almacenar datos de forma no volátil. Almacenamiento no volátil o permanente significa que el dispositivo de almacenamiento conserva los datos aun cuando el ordenador se encuentra sin corriente eléctrica. El disco duro se utiliza para almacenar información crítica. Como programas y datos, ya que éste conserva la información hasta que el usuario decide borrarla. Como resultado de esto, cuando falla el disco duro, las consecuencias son generalmente muy serias.

Este es uno de los apartados en los que hemos de detenernos a la hora de comprar un ordenador, por lo que ha llegado el momento de hablar de algo tan importante como los discos duros y los sistemas de almacenamiento. La llegada de los archivos de música en formato MP3, la mejora de las conexiones de Internet que nos permiten descargarnos gran cantidad de imágenes, programas, vídeos y otra información, ha disparado las necesidades de almacenamiento de los usuarios. Hace tan sólo un año, contar con un disco de 6 u 8 Gbytes era más que suficiente. En estos momentos, la mejora de la tecnología y la increíble bajada de precios ha permitido hablar normalmente de unidades de 100 Gbytes sin ningún pudor. Realmente los discos siguen costando lo mismo que siempre, sólo que cada vez nos ofrecen más capacidad y mejores prestaciones por el mismo precio, lo que al final significa una mejora en la relación precio/prestaciones.  En breve, por el precio que hoy cuesta un disco duro de 100 GB podremos obtener un disco de 300 GB.Hard_Disk_head_top

Igual que encontramos componentes como placas o memoria que pueden tener o no una marca conocida que los respalde, en los discos duros no ocurre. Desde hace ya muchos años, el mercado se redujo a fabricantes muy especializados con productos de gran calidad. Esto es debido a la elevada tecnología con que ha de contar una compañía para diseñar y fabricar discos competitivos. A la larga, ha sido muy beneficioso, aun a costa de reducir la oferta, ya que los consumidores hemos ganado productos de larga duración y elevadas prestaciones. Sin embargo, si hemos de elegir compañías, os recomendamos marcas como Quantum o Maxtor, que en estos momentos cuentan con productos realmente interesantes. Por supuesto, esto no deja fuera a Seagate, Western Digital o IBM. Por ejemplo, en el caso de Seagate, encontramos discos duros IDE dirigidos más bien al público doméstico y ofimático que desea un precio económico, que al profesional que requiere elevadas prestaciones. Veamos los distintos aspectos a tener en un disco duro.

Antes de empezar a profundizar en aspectos más lógicos de los discos, hemos de fijarnos en aspectos puramente externos. Sobre el formato en que se nos pueden presentar los discos, actualmente el más extendido son los de 3,5 pulgadas, es decir, del mismo tamaño que una disquetera o una unidad ZIP interna. Igualmente, y para equipos portátiles, tenemos otros discos mucho más pequeños en formato 2,5 pulgadas, con menos consumo energético pero algo más lentos. Estos últimos, y debido a la miniaturización, ofrecen unas un precio más elevado. Por último, también existen algunos modelos de 5,25 pulgadas. Se trata de una gama llamada Bigfoot que Quantum dejó de comercializar hace algún tiempo.68246381_a30eb7e888Un disco duro contiene platos rígidos en forma de discos, hechos generalmente de aluminio o vidrio (materiales vitrocerámicos). Al contrario que los discos flexibles, platos no pueden ser doblados ni flexionarse, de ahí el término de discos duros (en inglés hard disk o HD). En la mayoría de los discos duros no es posible quitar los platos, por lo cual a veces son llamados discos fijos. Existen también unidades de discos removibles. Algunas veces este término se refiere a dispositivos en los cuales la unidad completa (es decir, el disco y la unidad) pueden extraerse, pero se usa más comúnmente para referirse a unidades de cartuchos como las Iomega Zip y Jaz, en las cuales se extrae el medio de almacenamiento.

El disco duro se instala dentro de la carcasa del PC. Este tipo de discos asocia el soporte de datos con la electrónica y la mecánica necesarias, convirtiéndose en una unidad estrechamente interconectada. El motor del disco duro mantiene los discos en constante rotación.  Mientras que los disquetes giran a una velocidad de 300 r.p.m., el motor del disco duro hace girar a los discos a 3.600 rpm, 4.500 rpm, y actualmente a 5400 y 7200 rpm. En discos de alto rendimiento se llega a alcanzar la cifra de 11000 rpm con el consiguiente aumento de calor.

Partes-discoduro-2

Cada disco duro esta compuesto por uno o más discos o platos. Éstos a su vez tienen una o dos caras. Cada una de las caras será siempre leída por el mismo cabezal de lectura/escritura, con lo cual tendremos tantos cabezales como caras, es decir, si tenemos un solo disco, tendremos dos caras del disco y por lo tanto, dos cabezales. Todas las caras están divididas por círculos concéntricos llamados pistas. Estas pistas parecidas a los anillos del tronco de un árbol, están a su vez subdivididos en sectores. Los sectores serán la parte mas pequeña donde se almacenará la información. Cada sector ocupa 512 bytes.discochs

Normalmente al referirnos a discos duros no usaremos la palabra sector para referirnos a la capacidad del disco duro. Emplearemos el término clúster, que es una agrupación de sectores. Esta agrupación se determinara en el proceso de formateo del disco, pudiendo agrupar 2, 4, 8, 16, 32, etc. Sectores. De este modo, y sabiendo q cada sector ocupa 512 bytes, si en el proceso de formateo del disco decidimos crear clusters de 2 sectores, tendremos que cada clúster ocupa 1024 bytes. (512 bytes x 2 sectores = 1024 Bytes). La información se almacenará siguiendo las coordenadas marcadas por el nº de cara, el nº de pista y el nº de sector.

El proceso de lectura y escritura se lleva a cabo mediante cabezales de lectura y escritura.  Los cabezales son siempre movidos de manera sincronizada y se introducen como un peine dentro de los espacios libres entre los discos que están girando. Gracias al avance tecnológico en la elaboración y miniaturización de los cabezales, podemos conseguir que las regiones que serán magnetizadas sean muy inferiores a las que ahora se estaban utilizando.

Gracias a la disminución de la cantidad de superficie necesaria para almacenar una cantidad de información, se consigue aumentar la densidad de capacidad por unidad de superficie. Esta densidad se hallaba entre los 600 y los 700 KB por pulgada cuadrada, pero las estimaciones con la utilización de los cabezales MR (magneto-resistivos) pasa a ser de 10  MB por pulgada cuadrada y de nada menos que 40 MB por pulgada cuadrada para el año 2004.sk2

El coste es otro punto que también se ve reducido. Al disminuir la cantidad de superficie por un lado, así como el número de componentes de la unidad ya que la señal es más nítida, se produce una reducción en el precio de fabricación de estas unidades, lo que finalmente se ve reflejado en el usuario final en una disminución del precio por MB o GB.

A diferencia de las disqueteras anteriores, en las que los cabezales están colocados encima del soporte de datos, aquí los cabezales flotan, debido al colchón de aire que se produce como consecuencia de las elevadas revoluciones por minuto (efecto Bernoulli).  La más mínima partícula de polvo, o incluso una huella digital, sería capaz de dañar el cabezal, por eso los elementos mecánicos del disco duro se encuentran albergados en una carcasa de fundición inyectada a presión totalmente hermética.Portapapeles01

La distancia entre el cabezal y la superficie del disco es la correspondiente a una centésima parte de un cabello humano.

En la siguiente ilustración, se muestran los cabezales de lectura y escritura en posición de reposo y durante el trabajo.  Cuando están en situación de reposo se suele decir que los cabezales están aparcados.img_harddisk4_edited

Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. Para leer, se mide la corriente inducida por el campo magnético de la celda. Al pasar por una zona detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 o un 1. En el caso de escritura el proceso es inverso, la cabeza recibe una corriente que provoca un campo magnético, el cual pone la posición sobre la que se encuentre la cabeza en 0 o en 1 dependiendo del valor del campo magnético provocado por dicha corriente.Portapapeles01

Cada disco esta dividido a través del formateo físico en unos círculos concéntricos cilindros (coincidentes con las pistas de los disquetes), que empiezan en la parte exterior del disco (primer cilindro) y terminan en la parte interior. Estos cilindros se dividen en sectores cuyo número está determinado por el tipo de disco y su formato, siendo todos ellos de un tamaño fijo en cualquier disco. La capacidad del disco resulta de multiplicar el número de caras por el de pistas por cara y por el de sectores por pista, al total por el numero de bytes  por sector (512 bytes).

FORMATO Y ORGANIZACIÓN DE LOS DISCOS.

Los discos son dispositivos magnéticos de almacenamiento permanente de información. Como dispositivos físicos constan de una estructura física, y como dispositivos de almacenamiento de información tienen un formato lógico.

Los discos se estructuran físicamente en círculos concéntricos llamados pistas.  Cada pista se divide en segmentos de igual tamaño (512 bytes) llamados sectores.  La cantidad de información  que se puede almacenar en un disco depende de su capacidad, es decir, del numero de pistas que contenga y del tamaño de sus sectores, y la capacidad depende de la densidad, del numero de pistas por pulgada.

La estructura lógica de un disco recibe el nombre de formato, y la acción de estructurar un disco lógicamente se llama formatear.  Los elementos lógicos de un disco son sus caras, sus pistas o cilindros (la misma pista de cada uno de los discos), sus sectores y sus clusters (conjunto de sectores, los clusters son, dentro del sistema DOS, las unidades más pequeñas de información direccionables (unidades de asignación)).

La numeración de las caras y de las pista es secuencial (0, 1, 2…), en los discos duros hablamos de cilindros no de pistas.

A efectos de la BIOS, la información se localiza en un disco por medio de un sistema de tres coordenadas formado por pista o cilindro, cara o cabeza y sector… El sector 1 de la pista 0, cara 0 es el primer sector; el sector 1 de la pista 0 de la cara 1 es el segundo sector…

El formato lógico distribuye el espacio libre del disco en cuatro secciones para diferentes usos:  El registro de arranque (BOOT), la tabla de localización de ficheros (FAT, File Alocation Table), el directorio principal o raíz, y el área de datos.

EL REGISTRO DE ARRANQUE (BOOT).

Es un sector único que se sitúa en el sector 1, pista 0, cara 0. Este registro se graba en todos los discos al darles formato, aunque no se grabe en ellos el sistema operativo.  Comprueba si el disco esta formateado por el sistema y si contiene los ficheros IO.SYS y MSDOS.SYS que activan el proceso de carga del DOS en memoria.  Contienen los parámetros necesarios para la BIOS que son utilizados por el sistema para controlar entradas/salidas por dispositivos.  Así encontraremos información referente a …

  • Identificación del sistema.
  • Numero de bytes por sector.
  • Numero de sectores por cluster.
  • Numero de sectores reservados al principio del disco.
  • Numero de copias de la FAT.
  • Numero de elementos del directorio raíz.
  • Numero total de sectores en el disco.
  • Tipo de formato.
  • Numero de sectores por FAT.
  • Numero de sectores por pista.
  • Numero de caras.
  • Numero de sectores especiales reservados.

LA TABLA DE LOCALIZACIÓN DE FICHEROS (FAT).

La FAT comienza en el sector 2, pista 0, cara 0.

Contiene el registro oficial del formato del disco y los mapas de la localización de los sectores utilizados por los ficheros. De la misma manera que buscamos un pasaje de texto determinado en un libro mediante el índice, en una dirección fijada, la electrónica del disco duro  y de la controladora encuentra ciertos datos (a través de la pista y el sector).  Esta dirección esta almacenada en la FAT (File Allocation Table).

Al dar formato a un disco se graban dos copias de la tabla de localización, en previsión de que se dañe y así poderla restituir con la copia.  Ocupa tantos sectores como sea necesario para direccionar todos los sectores del disco.  En la FAT se describe el estado y el uso del cluster (libre, ocupado, en mal estado…).

Cuando se borra un fichero, todos sus elementos en la tabla de localización de ficheros son marcados como clusters libres y disponibles para su uso.

En el mundo PC el sistema de archivo más extendido es el FAT16 de las versiones de DOS superiores a la 3 y del Windows 95 inicial, usado en los disquetes y la mayoría de los discos duros. La VFAT (FAT Virtual) de Windows 95 que permite nombres largos no es más que un parche sobre este sistema de archivo, no un sistema de archivo en sí.

El FAT32 de Windows 98 y de la versión OSR-2 de Windows 95 es de 32 bits y tiene un tamaño de cluster muy pequeño, lo que le hace capaz de admitir grandes discos duros y aprovecharlos muy bien, además de no necesitar VFAT para usar nombres largos de archivo. Un cluster no puede ser compartido por dos archivos distintos, por lo que si tenemos un tamaño de cluster de 16 Kb y queremos guardar un archivo que ocupa 17 Kb, se repartirá en dos clusters, ocupando uno entero y sólo 1 Kb del otro; el resto (15 Kb) se desperdiciará. Lo mismo ocurre si queremos almacenar un archivo que ocupa sólo 1 byte; si el cluster es de 16 Kb (16.384 bytes), se desperdiciarán totalmente 16.383 bytes.

Para cambiar el tamaño de cluster de una unidad, deberemos indicarlo en el proceso de formateo desde MS-DOS con la instrucción  FORMAT  y el comando /Z: nº de la siguiente forma y siguiendo la tabla de relación entre el nº y el tamaño de cluster expresado en KB.

TAMAÑO CLUSTER Tamaño cluster=nº x 512 Bytes

Ejemplo:

4 KB = 8 x 512 Bytes

2 KB = 4 x 512 Bytes

8 4 KB
16 8 KB
32 16 KB
64 32 KB

De este modo, si deseamos una unidad con un tamaño de cluster de 16 KB deberemos escribir: FORMAT C: /Z: 32

Esto formateará la unidad c: con un tamaño de cluster de 16 KB

Observe la tabla a continuación que relaciona el tamaño de las unidades con el tamaño del cluster:

TIPO SISTEMA OPERATIVO TAMAÑO CLUSTER TAMAÑO UNIDAD
FAT 16 / VFAT

(16 bits)

Ms-Dos / WINDOWS 95 2 KB -128 MB
4 KB 128 a 255 MB
8 KB 256 a 511 MB
16 KB 512 MB a 1 GB
32 KB 1 GB a 2 GB
FAT 32

(32 bits)

WINDOWS 98 4 KB 513 MB a 8 GB
8 KB 8 GB a 16 GB
16 KB 16 GB a 32 GB
32 KB + de 32 GB
UNIX NOVELL NETWARE 4 KB -32 MB
8 KB 33 a 150 MB
16 KB 151 MB a 500 MB
32 KB 501 MB a 2 GB
64 KB + de 2 GB

Si el sistema de archivos da direcciones de archivo de 16 bits, esto nos da 216=65.536 direcciones posibles, que a un máximo de 32 Kb por cluster son 2.097.152 Kb, es decir, 2 GB como máximo para FAT16. No podemos usar particiones de más de 2 GB. Discos duros de mayor capacidad, deberemos dividirlos en varias particiones, que son cada una de las divisiones lógicas (que no físicas) de un disco, las cuales se manejan como si fueran discos duros separados (con su propia letra de unidad e incluso con diferentes tipos de sistema de archivo si lo deseamos). Por ejemplo, un disco de 4 GB debe dividirse al menos en dos particiones de 2 GB cada una para usarlo con FAT16.

Para FA T32 el cálculo es similar, aunque no se usan los 32 bits, sino sólo 28, lo que da un máximo de 2.048 GB por partición (2 Terabytes) usando clusters de 8 Kb.

Observe que para mantener el mismo tamaño de cluster de 4 Kb en un disco de 2 GB, en FA T16 necesitaríamos al menos 8 particiones de como mucho 255,9 MB, mientras que en FAT32 nos bastaría con una. El espacio que ganamos al pasar de FAT16 a FAT32 es considerable, ya que al poder utilizar clusters de menor tamaño no se desaprovecha tanto la capacidad del disco.

No son los únicos sistemas de archivo, ni mucho menos los mejores. FAT32, por ejemplo, carece de características de seguridad (como acceso restringido a determinados usuarios) o bien auto-compresión de los archivos, características que sí tienen sistemas más avanzados como los de Unix y Linux, el de 32 bits de OS/2 (HPFS) y el de 32 bits de Windows NT (NTFS).

EL DIRECTORIO RAÍZ.

El directorio raíz o principal, ocupa siete sectores del disco.  Los sectores 6,7,8,9 de la pista 0, cara 0,  los sectores 1,2,3 de la pista 0, cara 1. Es una tabla del contenido del disco.  Asigna a cada dato del disco un elemento del directorio, que contiene cierta información, como el nombre, el tamaño, la extensión, tamaño, comienzo del elemento de la fat, hora y fecha de creación o de la ultima modificación…

Los subdirectorios son tratados por el sistema operativo como ficheros que contienen una lista de nombres de ficheros y programas por lo que el numero de subdirectorios solo esta limitado por la capacidad del disco que se este utilizando.

EL ÁREA DE DATOS.

El área de datos ocupa el resto de sectores y pistas de disco. Es la mas grande de las cuatro divisiones del disco y es donde se guarda la información de este. Esta organizada en clusters o grupos de sectores.  El tamaño de un cluster depende del tamaño del disco y de su formato. En disquetes de 5 ¼  y 3 ½ coincide el tamaño de un cluster con el tamaño del sector. En discos duros suele ser de cuatro u ocho sectores…  El espacio se asigna por clusters enteros (fragmentación de ficheros…).


 

PARTICIONES

A la hora de instalar y configurar un disco duro nuevo, y más ahora que contamos con decenas de «gigas», es importante utilizar varias particiones. Si disponemos de, por ejemplo, un disco de 40 «gigas», podemos crear dos particiones independientes. La primera podría tener unos 15 Gbytes y la utilizaríamos como unidad del sistema en la que instalamos todos los programas, utilidades, juegos y demás aplicaciones. La segunda, con una capacidad de 25 Gbytes, es la que emplearíamos para guardar documentos, imágenes, vídeos, música digitalizada y todos aquellos datos importantes para nosotros. De esta manera, en caso de que un virus dañe nuestra unidad de arranque o Windows sufra un error irrecuperable que nos obligue a formatear la unidad, nuestros datos siempre estarán a salvo en la segunda partición. Por supuesto, y si nuestro presupuesto nos lo permite, lo ideal sería trasladar este principio a dos discos duros. De esta manera, incluso estaríamos a salvo de los fallos físicos que nuestra unidad principal pudiera sufrir.

Cada sistema tiene su propia manera de dar formato y gestionar el área de datos del disco, que resulta incompatible con la forma utilizada por otros sistemas operativos.  Como es posible que varios sistemas operativos utilicen un mismo disco duro, se ha desarrollado una forma de dividir un disco duro en varias partes lógicas denominadas particiones. Una partición es una serie de cilindros contiguos, cuyo tamaño es especificado por el usuario y son gestionados por un único sistema operativo.

Antes de utilizar un disco duro debe ser particionado y darle formato a cada partición con el sistema operativo que le vaya a gestionar.  Al borrar una partición la información contenida en cada partición se pierde.  Se crea en el primer sector un programa de inicialización que indica como esta particionado el disco y que partición esta activa.

Con el comando SCANDISK (CHKDSK en versiones anteriores a la 6.0 de MS-DOS) podemos averiguar los errores lógicos así como los físicos (como son los sectores defectuosos) de los discos.  Los errores lógicos aparecen si algunas de estas unidades de información están perdidas, es decir, cadenas de información que no están reflejadas en la tabla de asignación (FAT). SCANDISK también busca e informa acerca de vínculos cruzados o errores de directorio, es decir, nos indica si hay información que ocupa el mismo espacio en disco.

Las unidades de asignación pueden perderse cuando un programa se interrumpe inesperadamente sin guardar o eliminar los archivos provisionales.

Para crear particiones podemos usar el programa FDISK de Microsoft que viene junto  MS-DOS o Windows. Debido a sus limitaciones es recomendable usar programas externos a Microsoft como Partition Magic de la casa PowerQuest.


 

CONTROLADORAS

Conexión IDE o SCSI

Para conectar un disco duro a nuestra máquina tendremos que utilizar una interfaz de conexión determinada. A grandes rasgos, podremos elegir entre IDE o SCSI. La primera de ellas es la que comúnmente encontramos instalada sobre las placas de todos los PCs actuales, en sus diferentes especificaciones. SCSI es la competidora más directa, con prestaciones más elevadas y unas características de administración mucho más avanzadas que las ofrecidas por IDE. Y aunque tradicionalmente SCSI ha sido la interfaz de los profesionales, relegándose IDE a sectores domésticos y prestaciones medias, esto está cambiando. El sucesivo aumento de las prestaciones de los IDE y el menor precio de éstos está propiciando que poco a poco los veamos instalados en máquinas corporativas y sistemas con necesidades avanzadas de transferencia.

  • IDE

Fue la alternativa económica que distintos fabricantes desarrollaron hace ya muchos años para producir discos baratos para el mundo del PC doméstico. Por aquellos tiempos, el líder era SCSI, mucho más rápido y eficiente, pero también mucho más caro. Por ello, desarrollaron una interfaz mucho más sencilla y con prestaciones inferiores, que al ahorrar gran cantidad de componentes electrónicos lograba venderse con precios mucho más asequibles. Después vinieron las distintas especificaciones IDE, con los modos PIO, que hicieron aumentar de manera espectacular los ratios de transferencia durante la época de los 486 y los equipos Pentium. Finalmente, llegaron los modos de transferencia directa a memoria, los conocidos Ultra DMA de 33, 66 y 100. Estos modos, cuyo máximo exponente, el Ultra DMA 100, logra un máximo teórico de hasta 100 Mbits/s a nivel de bus, eliminaron los cuellos de botella que sufrían los Pentium II y III más rápidos que no han dejado de aparecer en el mercado. En estos momentos lo único que podemos recomendar es que os hagáis con una placa con interfaz Ultra DMA 100 o 133 (también conocidas como ATA-100 o ATA-133) y un disco de estas mismas especificaciones, ya que será la única manera de disfrutar de las mejores prestaciones. El precio es prácticamente el mismo que el de las unidades Ultra DMA 66, y el cambio siempre será para mejor. Primero fueron los diferentes modos PIO y más tarde el Ultra DMA. Estas técnicas permitieron el aumento de prestaciones de los discos IDE hasta cotas nunca vistas. Primero fue Ultra DMA 33, que era capaz de ofrecer hasta 33 Mbytes/sg de transferencia teórica a nivel de bus. Después llegó el Ultra DMA 66, funcionando al doble, es decir, 66 Mbytes/sg, y por último, el Ultra DMA 100. Ésta es la última revisión que se ha hecho de la interfaz IDE, tanto que aunque todavía no se encuentra de manera masiva en los equipos a la venta, durante la primera mitad del 2001 se convertirá en el estándar.

SLAVE

El máximo número de dispositivos que podemos colocar sobre un solo canal IDE es de dos. El primero de ellos es el llamado Master o dispositivo Maestro, mientras que el secundario es el denominado Slave. Las actuales controladoras IDE cuentan con dos canales diferentes, lo que significa que se pueden colocar hasta 4 dispositivos en la misma controladora, repartidos dos a dos sobre cada uno de los canales. Como norma general, lo más recomendable será colocar el o los discos duros en el primer canal, dejando las unidades de CD o DVD en el canal secundario. Esto mismo haremos con las grabadoras o unidades removibles con interfaz IDE que tengamos en nuestro equipo. De esta forma, las prestaciones serán ligeramente mejores que si utilizamos el mismo canal IDE para colocar los dos dispositivos, ya que si no la controladora ha de ir dando el testigo a uno u otro periférico para que éstos ocupen el mismo canal, operación que ralentiza el PC.

conectar-un-disco-duro-ide

Cada vez que conectemos cualquier dispositivo IDE hemos de tener presente la posición correcta que éstos deben presentar. Así, haremos coincidir siempre el cable rojo o rayado de la faja, con el pin número uno del dispositivo. Este pin se suele indicar con un número uno situado justo al lado, o bien mediante un punto blanco que lo resalte. Además, y trabajando con los nuevos cables de 80 conectores desarrollados para las unidades UDMA 66 y 100, tendremos que tener cuidado de conectar el extremo marcado como tal a la controladora de disco y el otro al disco o unidad de CD-ROM. Y es que en caso de no tener esto en cuenta, podremos sufrir una pérdida de prestaciones apreciable. Esto no ocurría con los cables y discos más antiguos, por lo que los de la vieja escuela tendrán que tomar nota.

En el terreno de las prestaciones aparecieron una serie de mejoras como son los modo PIO (Programmed Inputl/Output, modo de entrada y salida programado). Sus prestaciones dependen en gran medida de procesador ya que utiliza sus registros para indicar direcciones y posiciones de información. Los modos PIO se habilitan generalmente mediante la BIOS y dan pocos problemas, aunque en discos duros no actuales a veces la auto detección del modo PIO da un modo un grado superior al que realmente puede soportar con fiabilidad, pasa mucho por ejemplo con discos que se identifican como PIO-4.

 

MODO PIO

RATIO TRANSFERENCIA (MB/s)
ESPECIFICACIÓN
0 3,33 ATA
1 5,22 ATA
2 8,33 ATA
3 11,11 ATA-2
4 16,67 ATA-3

A diferencia de lo que ocurre en los modos PIO, si empleamos un modo DMA, la transferencia entre la memoria del ordenador y el disco duro tiene lugar directamente, sin necesidad de que intervenga el procesador. Aquí el trabajo lo realiza el chipset (south bridge).

MODO DMA RATIO TRANSFERENCIA (MB/s) ESPECIFICACIÓN
0 5,16 ATA-2
1 3,33 ATA-2
2 16,67 ATA-3
Ultra 33,3 ATA-4
UltraDMA 66 66 ATA-66
UltraDMA 100 100 ATA-100
UltraDMA 133 133 ATA-133

ATA-3 no supuso un avance respecto a la velocidad de transferencia, pero incorporó alguna funciones de seguridad y gestión.

La especificación ATA-4, supuso un gran cambio aportando como principal innovación el modo de transferencia Ultra DMA que doblaba la capacidad del DMA-2, al aprovechar cada ciclo de reloj para transmitir dos veces. Al igual ocurrió con la especificación ATA-5 que dobló la  capacidad de transferencia de ATA-4.

Aunque en este terreno se barajan las cifras de transferencia máxima teóricas, que no las que físicamente puede alcanzar el disco; los 66,6 MB/s son absolutamente inalcanzables para cualquier disco duro actual. En realidad, llegar a 20 MB/s con un disco duro UltraDMA es algo bastante difícil de conseguir, actualmente las cifras habituales están más bien por unos 10 a 15 MB/s.

Hasta la especificación ATA-66 el cableado entre unidades IDE y placa base se realizaba mediante los llamados cables planos, fajas, mangueras o buses IDE de 40 hilos y 40 contactos. Actualmente se usan cables planos de 40 contactos pero de 80 hilos, compatibles con los conectores de 40 hilos. Este aumento permite reducir las EMI (emisiones electromagnéticas) producidas por las elevadas tasas de transferencia y evitar así posibles interferencias en la comunicación.

A partir de la especificación ATA-4 aparece el formato ATAPI que permite la conexión  AT para cualquier dispositivo IDE que no sea un disco duro, es decir unidades CD-ROM y CD-RW, DVD-ROM y DVD+RW y unidades ZIP o LS-120.

Los modos DMA tienen la ventaja de que liberan al microprocesador de gran parte del trabajo de la transferencia de datos, encargándoselo al chipset de la placa, algo parecido a lo que hace la tecnología SCSI. Sin embargo, la activación de esta característica (conocida como bus mastering) requiere utilizar los drivers adecuados y puede dar problemas con el CD-ROM, por lo que en realidad el único modo útil es el UltraDMA.

Se debe tener en cuenta que la activación o no de estas características es opcional y la compatibilidad hacia atrás está garantizada; podemos comprar un disco duro UltraDMA y usarlo en modo PIO-O sin problemas, sólo estaremos desaprovechando sus mejoras.

A pesar de contar con discos con interfaz Ultra DMA, esta capacidad no siempre se encuentra activada por los sistemas operativos Windows 9x. Muchas veces, esta opción de transferencia avanzada se encuentra deshabilitada en los sistemas operativos, por lo que será necesario activarla si deseamos obtener los mejores resultados. Lo mismo ocurre con muchas unidades de CDROM y DVD, que aunque soportan este modo, Windows no lo utiliza. La solución a esto es tan simple como acudir a  Inicio/Configuración/Panel de Control y pinchar sobre el icono Sistema. En la pestaña de Administrador de dispositivos, acudiremos a la categoría de Unidades de disco si vamos a verificar nuestro disco duro, o a la de CDROM si se trata de las unidades ópticas. Desplegando cualquiera de las dos, encontraremos las correspondientes unidades. Entonces pincharemos sobre Propiedades para desplegar una nueva ventana en la que acudiremos a la pestaña Configuración. Aquí, en la categoría de Opciones, seleccionaremos la casilla DMA si está desactivada. Si se encontrase deshabilitada significaría que esa unidad no soporta el modo Ultra DMA.

  • Interfaz ATA Serie (Serial ATA o SATA) 

Portapapeles01

La conexión Serial ATA es un nuevo tipo de interface para conectar los dispositivos IDE a nuestra placa base. Serial ATA es un arquitectura opuesta a la usada en la actual arquitectura en paralelo de las Ultra ATA. La conexión Serial ATA envía pequeños paquetes de datos consiguiendo ser hasta 30 veces más rápido que el envió en paralelo. Además estas transmisiones son controladas mediante CRC (Chequeo redundante cíclico de errores) llegando a detectar hasta un 99’998% de posibles errores. Las velocidades de transmisión de datos que se pueden conseguir rondan los 150 MB/s en una primera fase propuesta para final del 2002.

Generacíon SATA-I SATA-II SATA-III
Velocidad de transferencia 150 Mbytes/s 300 Mbytes/s 600 Mbytes/s
Fecha aproximada de aparición Finales 2002 Mitad 2004 Mitad 2007

Esta nueva conexión cambiará el sistema de cableado utilizado hasta ahora eliminando los engorrosos cables planos de 40 u 80 hilos de 40 contactos. La conexión Serial ATA empleará pequeños cables de 4 pines mucho más finos que los actuales llegando a longitudes de 1 metro. Otra característica es el uso de menos voltaje para su funcionamiento. Lógicamente, para soportar este nuevo formato de transmisión de datos de unidades IDE, serán necesarios discos que soporten esta nueva especificación así como chipsets adaptados a ellos.

Respecto al cable de alimentación también es diferente al de los discos ATA originales, y las tensiones de trabajo son menores, además no es necesaria la configuración “Master/Slave” tradicional. En el dibujo de abajo se puede ver la diferencia en las conexiones.

CARACTERÍSTICAS ATA-133 (PATA) ATA SERIE (SATA)
Velocidad de transferencia 133 MB/s (modo ráfaga) De 150 MB/s hasta 600 MB/s
Longitud máxima del cable 45,7 cm 91,4 cm
Número de pines de señal 26 4
Voltaje mínimo 5 v 500 mv
Ancho de banda compartido Dedicado

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Aunque las placas ya permiten la conexión de estos dispositivos, a la hora de instalar el sistema operativo hay que tener en cuenta un pequeño detalle, es posible que en plena instalación encuentre un mensaje del tipo “no se encuentra ninguna unidad de disco instalada” y por tanto no se puede instalar el sistema operativo, ¿cómo solucionar el problema? debemos preparar un disquete con el controlador SATA que corresponda a nuestra placa base, y justo cuando comienza a instalar el WinXP, aparece un mensaje abajo en color negro sobre fondo gris que dice algo como “Pulse F6 si desea instalar controladores de otro fabricante” (pulsar la tecla F6 tres o cuatro veces para asegurar que detecta la pulsación), la instalación sigue y en un momento de la copia de archivos, solicita que se introduzca el disquete con los controladores, se selecciona el que corresponda y a partir de ese momento se procede a instalar el resto del sistema operativo de manera correcta. Los controladores SATA deben de estar en el CD de software de la placa, si no estuvieran en el CD o no disponemos de CD, habrá que acceder a la web del fabricante de la placa con el modelo que corresponda a la nuestra y descárgalos.

  • SCSI

La otra posibilidad por la que podemos optar es la profesional interfaz SCSI. Desde luego es bastante más rápida, eficaz y mejor gestionada que la IDE, aunque ello acarrea precios más elevados y una mayor complejidad de instalación y puesta en marcha. Además, gracias a que no sólo podremos conectar discos duros o unidades CD-ROM, sino también enchufar escáneres o unidades externas a través del mismo puerto, lo que aumenta las posibilidades. Para empezar, necesitaremos contar con una tarjeta controladora que maneje todos los dispositivos conectados al bus. Esto no es complicado si tenemos en cuenta que, debido a la variedad de versiones existentes, la controladora ajustará la cadena a la más antigua. Esto significa que si contamos con una de las nuevas controladoras Ultra 160 (de hasta 160 Mbits/sg), le conectamos un disco duro de esta especificación, pero también le acoplamos una grabadora Ultra SCSI, la velocidad se ajustará a la especificación de la unidad Ultra SCSI, de tan sólo 20 Mbits/sg. Evidentemente cada especificación cuenta con conectores ligeramente diferentes para poder distinguirlos rápidamente, sin embargo, todas son compatibles hacia atrás, por lo que mediante los conversores adecuados podemos seguir utilizado los discos y unidades más antiguas en las nuevas controladoras. Si nos centramos en el asunto de la compra, rápidamente veremos que para un usuario corriente no compensa en absoluto. Salvo que necesitemos las máximas tasas de transferencia, conectar hasta 15 dispositivos frente a los 4 que permiten las actuales controladoras IDE o soportar continuos accesos a disco como los realizados por los servidores, no nos interesa en absoluto. En el usuario doméstico u ofimático, sólo está justificado su uso si queremos instalar una de las últimas grabadoras, que necesitan un flujo continuo de datos que no todos los equipos con interfaz IDE pueden ofrecer.

La manera de instalar discos duros o unidades removibles en una cadena SCSI ofrece más posibilidades que en el caso IDE. El procedimiento consiste en asignar un número identificador a cada dispositivo, controladora incluida, entre los disponibles. De esta manera ningún periférico será más importante que otro, sino que se tratará de igual a igual. Además, las cadenas han de tener un terminado que indique el fin de la misma. Las controladoras y discos modernos cuentan con sistemas que permiten activar terminadores automáticos y asignar automáticamente un ID libre a cada dispositivo cuando se inicializa la cadena.

Es habitual ver cómo muchos usuarios combinan en la misma cadena SCSI discos duros de última tecnología, con grabadoras u otros dispositivos de menor capacidad de transferencia. Esto un gran error, debido a que la instalación de, por ejemplo, un disco Ultra2 SCSI en la misma cadena que una grabadora Ultra SCSI, significa que la velocidad máxima de la cadena no podrá ser superior a la especificación Ultra SCSI. En el momento en que esto ocurra, estaremos desaprovechando las posibilidades del disco duro y logrando que nuestro equipo vaya más lento. Por ello, hemos de instalar el mismo tipo de dispositivos en cada cadena SCSI que tengamos en nuestra máquina. Si se nos presenta un ejemplo como el anterior, lo ideal es que instalemos dos controladoras, una Ultra2 y otra Ultra, a las que conectaremos cada uno de los dispositivos.

Si hablamos de SCSI hemos de tener en cuenta que existen multitud de estándares. Los más conocidos son SCSI-II o Ultra SCSI, el Ultra Wide SCSI, Ultra2 SCSI y más recientemente el Ultra 160 SCSI. Desde los primeros que trabajaban a una velocidad de 20 Mbytes/sg, se ha pasado sucesivamente por los 30, 60, 80 y 160 Mbytes/sg. En todos los casos se ha seguido la tendencia de un mercado que demandaba más y más prestaciones hasta llegar al momento actual. La última interfaz sigue soportando hasta 16 dispositivos dentro de la misma cadena SCSI, aunque muchas de las modernas controladoras recurren a la inclusión de dos chips controladores SCSI independientes, con lo que la capacidad de dispositivos que podemos conectar se eleva al doble.

*Precio de mercado de un disco duro UW2 de 73 GB cuesta unos 342€ en otoño del 2008.

  • Conexiones USB y Firewire

Una de las novedades del pasado año fue la definitiva implantación de la interfaz USB para la conexión rápida de todo tipo de dispositivos. Además, Firewire, su complemento de alta velocidad, empezó a  ofrecer los primeros productos, con lo que comenzaba a hacerse realidad el viejo sueño de las interfaces de conexión en caliente y con características avanzadas que hace años nos estaban prometiendo. De hecho, la llegada de Firewire pone en aprietos la supervivencia de SCSI a largo plazo, ya que ofrece excelentes velocidades (hasta 200 Mbits/sg), puede manejar más de 60 unidades de manera simultánea y es mucho más polivalente. En los últimos tiempos, hemos visto aparecer discos duros externos, unidades magneto-ópticas o regrabadoras. Sin embargo, ya se encuentran de manera habitual dispositivos de captura y tratamiento de vídeo, así como cámaras profesionales y domésticas con esta interfaz. USB ofrece una velocidad que por el momento no supera los 12 Mbits/sg, lo que limita mucho su uso a pequeños dispositivos. Aun así, el estar presente en todos los equipos PC, tanto sobremesa como portátiles, le ayuda mucho a que se convierta en una manera rápida de conectar todo tipo de unidades, discos externos y regrabadoras incluidas. Lo que sí es importante recalcar es que en ambos casos se trata de interfaces de conexión externa. Esto quiere decir que no podemos conectar internamente discos mediante USB o Firewire. Veremos qué ocurre en el futuro. Al adquirir unidades de almacenamiento externo para USB, se recomienda disponer de la versión 2.0 por disponer de mayores tasas de transmisión de datos que la versión USB 1.1

En este apartado también debemos mencionar la nueva aparición de dispositivos de almacenamiento como las memorias USB. Inicialmente se usaban como meros disquetes, pero el aumento de sus capacidades, más de 2 GB, permiten usarlos como auténticos discos duros. Así también podemos destacar las tarjetas de memoria habituales en cámaras de fotografía digital, dónde podemos encontrar modelos de hasta 12 GB de capacidad, siendo también otro medio de almacenamiento análogo al disco duro usando adaptadores para estas tarjetas en nuestro pc.

A la hora de adquirir un disco duro, actualmente hay que tener en cuenta estos aspectos:

  • Los principales fabricantes son Seagate, Maxtor, Conner, Quantum, Toshiba, Western Digital. etc.
  • Megabytes: Capacidad del disco duro en megabytes o gigabytes una vez formateado. Actualmente disponemos de discos duros desde 40 GB hasta 500 GB.
  • Interfaz: Interfaz utilizada por el disco duro para conectarse al ordenador. Los más habituales son EIDE (extensión de IDE) y las distintas variaciones de SCSI-2 (Fast SCSI-2, Wide SCSI, etc.).  También hay discos duros en tarjetas PCMCIA para ordenadores portátiles y discos duros portátiles que se conectan a través del puerto paralelo. Actualmente están muy de moda los discos externos mediante conexión USB o firewire.
  • La tasa de transferencia: Uno de los datos más importantes que hemos de mirar a la hora de juzgar un disco duro es la tasa de transferencia sostenida que es capaz de ofrecer. Esto indica el número de MB que puede proporcionar por segundo y, como es evidente, a mayor número, mejor disco. No obstante, es muy importante saber diferenciar entre la velocidad de bus (sobre la que hemos hablado hasta ahora) y la tasa de transferencia del disco. Un bus de datos, es decir, la interfaz IDE o SCSI, sólo proporciona la autopista por la que circulan los datos. El disco es el encargado de llenar esa autopista de datos. Precisamente, uno de los motivos que ha obligado a que la interfaz aumente su capacidad ha sido el imparable aumento de las tasas de transferencia de los últimos discos duros. Y es que, por ejemplo, uno de los nuevos discos IDE Ultra DMA 100 alcanza los 35 Mbits/sg de transferencia, cifra impensable hace unos meses atrás. Igualmente es importante que el disco ofrezca esta tasa de manera continua y sin oscilaciones. Con programas como el HD Tach (que podemos obtener en tcdlabs.com.
  • TMA: Representa el tiempo medio de acceso (access time average) y se mide en milisegundos. Cuanto menor sea este valor, más rápido será el disco duro. Esta cifra, expresada en milisegundos (ms), indica el tiempo que el disco tarda en encontrar un dato solicitado y situar las cabezas en ese lugar del disco para comenzar a leerlo. Evidentemente, cuanto menor es esta cifra, mejores prestaciones obtendremos, ya que los datos tardarán menos en estar accesibles para nuestro disco duro. Aun así hemos de tener cuidado con este dato, ya que muchas veces los fabricantes anuncian cifras demasiado optimistas que no suelen corresponder con la realidad. En los discos modernos, el tiempo de acceso medio suele ser de unos 9 milisegundos, resultando bastante complicado reducir todavía más esta cifra por el momento.
  • TMB: Indica el tiempo medio de búsqueda (seek time average), que se mide en milisegundos. Cuanto menor sea este valor, más rápido será el disco duro.
  • Velocidad: Indica la velocidad de transferencia del disco duro en megabytes por segundo. Lógicamente, cuanto mayor sea este valor, más rápido será el disco duro. Este es el principal parámetro a la hora de medir la velocidad de un disco.
  • Tamaño: Representa la anchura física del disco duro medida en pulgadas (1 pulgada equivale a 2,54 centímetros). Lo más habitual es que los discos duros posean una anchura de 3,5 pulgadas, que corresponde a los huecos para las unidades de 3 ½”.
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