▷ Què és un disc dur i com funciona

Avui veurem en detall que és un disc dur i per a què serveix. És possible que avui en dia no tinguéssim ordinadors personals si no fos per la invenció dels dispositius d'emmagatzematge. És més, la tecnologia no hagués avançat tant si no existissin aquests suports per poder emmagatzemar tanta quantitat d'informació.

Sabem que un disc dur no és un dispositiu crític per al funcionament d'un ordinador, ja que aquest pot funcionar si ell. Però sense dades la utilitat d'un ordinador és pràcticament nul·la.

Índex de continguts

A poc a poc els discs durs en aquesta dolgut o SSD està guanyant-li terreny als discs durs tradicionals, que són els que tractarem en aquest article. Això, però, encara presenten més capacitat d'emmagatzematge i més durabilitat. Vegem llavors, que és i com funciona un disc dur

Què és un disc dur?

El primer que haurem de fer és definir que és un disc dur. Un disc dur és un dispositiu per a l'emmagatzematge de dades de forma no volàtil, és a dir, per emmagatzemar les dades digitals utilitza un sistema de gravació magnètica. D'aquesta forma és possible mantenir la informació gravada en un suport de forma permanent (per aquest motiu no és volàtil). També es denominen discos HDD o Hard Disk Drive.

El disc dur està format per un o diversos plats rígids introduïts en una caixa hermètica i units per eix comú que gira a gran velocitat. Sobre cada un dels ànecs, que normalment tenen les seves dues cares destinades a l'emmagatzematge, se situen sengles capçals de lectura / escriptura.

Els discs durs formen part de la memòria secundaria de l'ordinador o vita en la gràfica, la memòria de nivell 5 (L5) i més avall. Se li denomina memòria secundària perquè és la font de dades perquè la memòria principal (memòria RAM) pugui prendre'ls i treballar amb ells enviant i rebent instruccions de la CPU o processador. Aquesta memòria secundària serà la de major capacitat disponible en un ordinador ia més no serà volàtil. Si apaguem l'ordinador la memòria RAM es buidarà, però no un disc dur.

Components físics d'un disc dur

Abans de conèixer el funcionament d'un disc dur convé enumerar i definir els diferents components físics que tenen un disc dur:

• Plats: serà on es guarda la informació. Estan disposats en forma horitzontal i cada plat consta de dues cares o superfícies magnetitzades, una cara superior i una altra inferior. Això normalment estan construït en metall o vidre. Per emmagatzemar la informació en ells disposen de cel·les on és possible magnetizarlas de manera positiva o negativa (1 o 0). Capçal de lectura: és l'element que fa la funció de lectura o escriptura. Hi haurà un d'aquests capçals per cada cara o superfície de plat, de manera que, si tenim dos plats hi haurà quatre caps lectors. Aquests caps no fan contacte amb els plats, si això succeís el disc quedaria ratllat i es corromprien les dades. Quan els plats giren, es crea una fina pel·lícula d'aire que impedeix el comptat entre això i el cap lector (aproximadament 3 nm de separació). Braç mecànic: seran els elements encarregat de subjecta les caps lectors. Permeten l'accés a la informació dels plats desplaçant els caps lectores de forma lineal des de l'interior a l'exterior d'aquests. el desplaçament d'aquests és molt ràpid, encara que a causa de ser elements mecànics tenen bastants limitacions pel que fa a la velocitat de lectura. Motors: comptarem amb dos motors dins d'un disc dur, un per fer girar els plats, normalment a una velocitat d'entre 5000 i 7200 revolucions per minut (rpm). I també tindrem un altre per al moviment dels braços mecànics Circuit electrònic: a més d'elements mecànics, el disc dur també conté un circuit electrònic que s'encarrega de gestionar les funcions de posicionament de l'capçal i la lectura i escriptura d'aquest. Aquest circuit més s'encarrega de comunicar el disc dur amb la resta de components de l'ordinador, traduint les les posicions de les cel·les dels plats a adreces comprensibles per la memòria RAM i CPU. Memòria cau: els discs durs actuals compten amb un xip de memòria integrada en el circuit electrònic que fa de pont d'intercanvi d'informació des dels plats físics fins a la memòria RAM. És com un memòria intermèdia dinàmic per alleugerir l'accés a la informació física. Ports de connexions: a la part posterior del disc, i fora de l'encapsulat, es troba els ports de connexió. Normalment estan format pel connector de l'autobús cap a la placa base, el connector de 12 V d'alimentació i en cas dels IDE amb les ranures de jumpers per a la selecció de mestre / esclau

Tecnologies de connexió

El disc dur ha d'anar connectat a la placa base de l'ordinador. Hi ha diferents tecnologies de connexió que proporcionarà unes característiques o ores als discos durs.

IDE (Integrated Device Electronics):

També conegut com ATA o PATA (Paral·lel ATA). Ha estat fins fa poc el mètode estàndard de connexió dels discs durs als nostres ordinadors. Permet connectar dos o més dispositius mitjançant un bus paral·lel que aquesta forma per 40 o 80 cables.

A aquesta tecnologia també se li coneix com DMA (Direct Memory Access), ja que permet la connexió directa entre la memòria RAM i el disc dur.

Per connectar dos dispositius a un mateix bus caldrà que aquests estiguin establertes en mestres o esclaus. D'aquesta forma la controladora sabrà a qui l'ha de trametre dades o llegir les seves dades i que no hi hagi encreuament d'informació. Aquesta configuració es fa mitjançant un jumper en el propi dispositiu.

• Mestre: ha de ser el primer dispositiu connectat a l'autobús, normalment s'ha de configurar un disc dur en mode mestre davant d'un lector de DC / DVD. També s'ha de configurar un Disc dur amb moto mestre si aquest té el sistema operatiu instal·lat. Esclau: serà el dispositiu secundari connectat a un bus IDE. Per existir un esclau, abans hi ha d'haver un mestre.

La velocitat màxima de transferència d'una connexió IDE és de 166 MB / s. també anomenada Ultra ATA / 166.

SATA (Serial ATA):

Aquest és l'actual estàndard de comunicació en els PC actuals. En aquest cas es utilitzar un bus sèrie en lloc d'paral·lel per transmetre les dades. És bastant més ràpid que el tradicional IDE i més eficient. A més, permet connexions en calent dels dispositius i compta amb busos molt més petits i manejables.

L'estàndard actual es troba en el SATA 3, que permet transferències de fins a 600 MB / s

SCSI (Small Computer System Interface):

Aquesta interfície de tipus paral·lel està dissenyada per a discos durs de gran capacitat d'emmagatzematge i grans velocitats de rotació. Aquest mètode de connexió s'ha utilitzat tradicionalment per a servidors i clústers de discos durs de gran emmagatzematge.

Un controlador SCSI pot treballar simultàniament amb 7 discos durs en una connexió tipus margarida de fins a 16 dispositius. Si màxima velocitat de transferència és de 20 Mb / s

SAS (Serial attached SCSI):

És l'evolució de la interfície SCSI i a l'igual que l'SATA, és un bus que funciona en sèrie, tot i que encara se segueixen utilitzant comandaments de tipus SCSI per interactuar amb els discs durs. Una de les seves propietats, a més de les que proporciona SATA, és que es poden connectar diversos dispositius en un mateix bus ia més és capaç de proporcionar una taxa en transferència constant per a cada un d'ells. És possible connectar més de 16 dispositius i compta amb idèntica interfície ce connexió que els discos SATA.

La seva velocitat és menor que SATA, però amb major capacitat de connexió. Una controladora SAS pot comunicar-se amb un disc SATA, però una controladora SATA no pot comunicar-se amb un disc SAS.

Factors de forma utilitzats

Quant als factors de forma, hi ha diversos tipus d'ells mesurats en polzades: 8, 5'25, 3'5, 2'5, 1'8, 1 i 0'85. Encara que el més utilitzats són els de 3, 5 i 2, 5 polzades.

3, 5 polzades:

Les seves mesures són de 101, 6 x 25, 4 x 146 mm. És la mateixa mida que tenen els lectors de CD, encara que aquestes són més altes (41, 4 mm). Aquests discos durs són els que fem servir pràcticament en tots els ordinadors de sobretaula.

2, 5 polzades:

Les seves mesures són de 69, 8 x 9, 5 x 100 mm, i són les mesures típiques d'una lectora de disquet. Aquests discs durs són utilitzats per als equips portàtils, més compactes, petits i lleugers.

Estructura física i lògica

Un cop vist els components físics d'un disc dur, ens toca saber com està dividida la seva estructura de dades en cada plat del disc dur. Com és normal, no es tracta simplement de gravar la informació aleatòriament en el disc, aquests tenen la seva pròpia estructura lògica que permeten l'accés a informació concreta emmagatzemada en ells.

Estructura física de l'contingut

Pista (track)

Cadascuna de les cares del disc està dividida en anells concèntrics, des de l'interior fins a l'exterior de cada cara. La pista 0 representa la vora exterior del disc dur.

cilindre

Són el conjunt de diverses pistes. Un cilindre el formen totes les circumferències que està alineades en forma vertical de cadascun dels plats i cares. Formarien un cilindre imaginari en el disc dur.

sector

Les pistes al seu torn estan dividides en trossos d'arc anomenats sectors. En aquests trams és on s'emmagatzemen els blocs de dades. La mida dels sectors no és fix, encara que el normal és trobar-lo amb una capacitat de 510 B (bytes), el que vénen a ser 4 KB. Antigament la mida dels sectors per cada trepitja era fix, el que feia que les pistes exteriors amb major diàmetre quedessin desaprofitades a l'tenir buits buits. Això va canviar amb la tecnologia ZBR (enregistrament de bits per zones) que permet utilitzar l'espai de forma més eficient, a l'variar la quantitat de sectors en funció de la mida de la pista, (pistes de major ràdio, més sectors)

clúster

També anomenat unitat d'assignació, és una agrupació de sectors. Cada arxiu ocuparà un determinat nombre de clústers, i cap altre arxiu podrà estar emmagatzemat en un determinat clúster.

Per exemple, si tenim un clúster de 4096 B i un arxiu de 2700 B aquest ocuparà un sol clúster ia més sobrarà espai al. Però no es podrà emmagatzemar cap arxiu més en ell. Quan formatem un disc dur, podem assignar un determinat mida de clúster a aquest, entre més petit sigui la mida de clúster millor serà assignat l'espai en ell, especialment per a arxius petits. Encara que, per contra, més difícil serà l'accés a les dades per a la cap lector.

S'aconsella que per a unitats d'emmagatzematge de grans dimensions l'ideal són clústers de 4096 KB.

Estructura lògica de el contingut

L'estructura lògica determina la forma en què s'organitzen les dades en l'interior d'aquest.

Sector d'arrencada (Master Boot Record):

També anomenat generalment MBR, és el primer sector de tot el disc dur, és a dir, pista 0, cilindre 0 sector 1. En aquest espai s'emmagatzema la taula de particions que contenen tota la informació sobre l'inici i el final de les particions. També té emmagatzemat el programa Mester Boot, aquest programa és l'encarregat de llegir aquesta taula de particions i proporcionar el control a el sector d'arrencada de la partició activa. D'aquesta manera l'ordinador arrencarà des del sistema operatiu de la partició activa.

Quan tenim diversos sistemes operatius instal·lats en diferents particions, serà necessari la instal·lació d'un gestor d'arrencada (bootloader) perquè puguem triar el sistema operatiu que volem arrencar.

Espai de particions:

El disc dur pot estar format per una partició completa que abasta tot el disc dur, o per diverses d'aquestes. Cada partició divideix el disc dur en un nombre determinat de cilindres i poden tenir la mida que nosaltres desitgem assignar. Aquesta informació s'emmagatzemarà en la taula de particions.

A cadascuna de les particions se li assignarà un nom anomenat etiqueta. Al Windows serà lletres C: D: C:, etc. Perquè una partició estigui activa ha de tenir un format d'arxius.

Espai sense particionar:

També pot existir un determinat espai que encara no hàgim particionat, és a dir, que no li hàgim donat un format d'arxius. En aquest cas no estarà disponible per emmagatzemar fitxers.

Sistema de direccionament

El sistema d'adreçament permet situar el cap lector en el lloc exacte on es troben les dades que pretenem llegir.

CHS (cilindre - cap - sector): aquest va ser el primer sistema d'adreçament que es va utilitzar. Mitjançant aquests tres valors era possible situar el cap lector en el lloc on està ubicat el dada. Aquest sistema era senzill d'entendre, però requeria adreces de posicionament bastant llargues.

LBA (adreçament lògic en blocs): en aquest cas dividim el disc dur en sectors ia cada un d'ells li assignem un nombre únic. En aquest cas, la cadena d'instrucció serà més curta i més eficient. És el mètode que s'utilitza actualment.

Sistemes d'arxius

Per poder emmagatzemar arxius dins d'un disc dur, aquest necessita saber de quina manera aniran això emmagatzemats., De manera que hem de definir un sistema d'arxius.

FAT (File Allocate Table):

Es basa en crear una taula d'assignació d'arxius que és l'índex de el disc. S'emmagatzemen els clústers utilitzats per cada arxiu, a més dels lliures i els defectuosos o fragmentats. D'aquesta manera, si els arxius estan repartits en clústers no contigus, mitjançant aquesta taula podrem saber on es troben.

Aquest sistema de fitxers no pot treballar amb 'particions majors a 2 GB

FAT 32:

Aquest sistema elimina la limitació dels 2 GB de FAT, i permet mides de clúster menors per a majors capacitats. Les unitats d'emmagatzematge USB utilitzar normalment aquest sistema d'arxius perquè és el més compatible per als diferents sistemes operatius i dispositius multimèdia com reproductors d'àudio o vídeo.

Una limitació que tenim és la que no podrem emmagatzemar arxius de més de 4 GB.

NTFS (New Technology File System):

És el Sistema d'arxius utilitzat per a sistemes operatius Windows posteriors a Windows NT. S'eliminen les limitacions en quan a arxius i particions dels sistemes FAT i més tota de major seguretat als arxius emmagatzemats ja que admet xifrats d'arxius i configuració de permisos d'aquests. a més, permet l'assignació de diferents mides de clúster per a diferents mides de particions.

La limitació que tenen aquest sistema d'arxius és que no és totalment compatible amb Linux o Mac OS en versions antigues. I sobretot que no és suportat per dispositius multimèdia com reproductors d'àudio i vídeo o TV.

HFS (Hierarchical File System):

Sistema desenvolupat per Apple per als seus sistemes operatius MAC. És un sistema de fitxers jeràrquic que divideix un volum o partició en bloc de dades de 512 B. al seu veure aquests blocs estan agrupats en blocs d'assignació.

EXT Extended File System):

És el sistema d'arxius que utilitzen els sistemes operatius Linux. Actualment es troba en la seva versió Ext4. Aquest sistema és capaç de treballen amb particions de grans dimensions i optimitzar la fragmentació d'arxius.

Una de les seves característiques més excel·lents és que és capaç de sistema de fitxers anteriors a aquest i posteriors.

Com saber si un disc dur és bo

Hi ha diferents mesures que determina la capacitat d'un disc dur pel que fa a acompliment i velocitat. Aquestes han de ser tingudes en compte per saber comparar les prestacions d'un disc dur d'un altre.

• Velocitat de rotació: és la velocitat a la qual giren els plats del disc dur. A major velocitat tindrem majors taxes de transferència de dades, però també major soroll i escalfament. El més indicat és adquirir una unitat IDE o SATA de més de 5400 rpm. Si és SCSI que indica és que tingui més de 7200 rpm. Una major rotació també aconsegueix una menor latència mitjana. Latència mitjana: és el temps que tardarà el cap lector en situar-se al sector indicat. El cap lectora ha d'esperar a què disc giri per trobar el sector. Po això a major rpm menor latència. Temps mitjà de recerca: temps que triga el cap lector a situar-se a la Pista indicada. Aquesta entre els 8 i 12 milisegons Temps d'accés: temps que triga el cap lector en accedir a el sector. És la suma de la latència mitjana i el temps mitjà de cerca. Temps entre 9 i 12 milisegons. Temps d'escriptura / lectura: aquest temps depèn de tots els altres factors i més de la mida de l'arxiu. Memòria Cache: memòria de tipus sòlid com la RAM que emmagatzema temporalment les dades que es veuen a llegir del disc. D'aquesta manera la velocitat lectura augmenta. A més memòria cau més ràpida serà la lectura / escriptura. (molt important) Capacitat d'emmagatzematge: òbviament és la quantitat d'espai disponible per emmagatzemar dades. Com més millor. Interfície de comunicació: la forma en què es transfereixen les dades des del disc a la memòria. La interfície SATA III és la més ràpida actualment per a aquest tipus de discos durs.

Si a més vols saber detalladament més sobre maquinari et recomanem els nostres articles:

• Per què NO cal desfragmentar un SSD?

Amb això acabem la nostra explicació de com és un disc dur i com funciona. Esperem que us hagi resultat de molta utilitat i ja comprengueu la importància de tenir un bon disc dur.