Discos duros SCSI

Los discos duros SCI (Small Computer System Interface) se utizan en ambientes más profesipnales, donde existen altas necesidades de rendimiento y fiabilidad. Son más caros suelen ser más rápidos a la hora de transmitir datos, con una tasa de transferencia casi constante, y usan menos el microprocesador para dicha tarea. Se suelen utilizar en ordenadores cargados de trabajo, como los servidores de red.

La interfaz SCSI soporta más dispositivos y más tipos de dispositivos que la interfz IDE y no suele estar integrada en la placa base. En la mayoría de los casos es necesaria una tarjeta adaptadora que se insertará en una ranura de la placa base. En la Figura 4.11 se muestra una tarjeta adaptadora SCSI, que se inserata en una ranura PCI, el disco duro SCSI y la interfaz SCSI.

Los estandares SCSI definen los elementos básicos del bus SCSI, incluyendo el número de dispositivos que se pueden conectar al cable, la longitud del cable, las señales, las ordenes, la velocidad de transferencia, etcétera.

La BIOS

Cuando instalamos un disco en un ordenador , la mejor forma de detectar su presencia es accediendo a la BIOS y entrando en la opción IDE HDD AUTO DETECTION, que permite detectar automáticamente los discos duros instalados en el equipo.

La BIOS comprueba los dispositivos que hay conectados en cada conector IDE o SATA de la placa base. Detectará el tamaño del disco y la geometría del disco; es decir, el número de cilindros, cabezas y sectores en que se divide el disco. Esta información la muestra con los parámetros siguientes: SIZE, CYLS, HEAD, y SECTOR, respectivamente.

Veamos el significado de algunoas parámetros con los que nos hemos encontrado en la pantalla anterior y podemos encontrar en otras BIOS:

• Primery Master y Primary Slave: estos términos hacen referencia a los dispositivos conectados como maestro y esclavo en el conector IDE 1 o el canal IDE primario. Recordemos que en cada cable plano se pueden conectar dos dispositivos IDE.
• Secondary Master y Secondary Slave: hacen referencia a los dispositivos IDE conectados como maestro y esclavo en el conector IDE 2 o en el canal IDE secundario.
• SIZE: Tamaño del disco en megabytes.
• PRECOMP: número de cilindros en el que el disco cambia el tiempo de escritura. En los discos nuevos no se usa.
• LANDZ: número de cilindro donde las cabezas de lectura/escritura se posicionan cuando el disco está parado.
• MODE: Modo de direccionamiento del disco. Puede ser Normal (para los discos más viejos), Large o LBA. En la ctualidad, LBA es la forma más corriente de direccionamiento; se usa para discos de más de 528 Mb.
• CHS Capacity: hace referencia a la capacidad del disco según los cilindros, sectores y cabezas que tiene.
• Maximum LBA Capacity: capacidad total del disco duro según el modo de direccionamiento LBA.
• Multi-Sector Transfers: hace referencia al número de sectores por bloque que se transladan cuando se transfieren múltiples sectores.
• SMART Monitoring: la configuración de este parámetro permite avisar al usuario acerca de los posibles errores que puedan suceder en el disco duro.

Cuando entremos en la zona de detección de disco en la BIOS, podemos seleccionar AUTO en la columna del tipo de disco (TYPE) para que cada vez que el ordenador arranque se coloquen los valores automáticamente.

  

Discos duros SATA

Serial ATA se ha convertido en el nuevo estándar para conectar discos duros. Se introdujo en febrero de 2003 con el fin de compensar las imitaciones del estándar ATA/IDE. La velocidad de transferencia que se consigue con esta interfaz es de 150 Mb/s o 300 Mb/s. A la primera velocidad se le conoce más como SATA/150 o SATA I; a la segunda, velocidad de 600 Mb/s.

El comité encargado de fijar las normas Serial ATA no está muy conforme en utilizar los nombres SATA I, SATA II o SATA III, prefiere las que se exponen en la siguiente tabla.

Los discos duros SATA emplean diferentes conectores a los discos IDE; para ello, véase en la siguiente imagen. Los jumpers que traen en la parte trasera no tienen nada que ver con los jumpers de los discos IDE, se utilizan para configurar un disco de una velocidad a otr inferior. Por ejemplo, un SATA II de 3 Gb/s se puede configurar como un disco SATA I a 1,5 Gb/s. Antes de manipular jumpers hay que consultar el manual de la placa base para saber qué velocidad soporta sobre discos SATA.

El conector de datos tiene un ancho de 10 mm y está compuesto de 7 hilos y el conector eléctrico es más plano y tiene 15 conectores. El cable de datos puede llegar a tener 1 m de longitud, en contraposición con los cables planos IDE, que mide 45 cm. Cada disco duro necesita un cable de datos, con lo que no es necesario diferenciar disco maestro de disco esclavo. Desde la BIOS se puede configurar el orden de arranque de los dispositivos.

Estandares ATA

El nombre original de la interfaz utilizada por la unidadades IDE es el de interfaz ATA (ATAttachment; ATA e IDE son básicamente lo mismo). La norma ATA define funciones básicas de arquitectura de la interfaz, como son el número de pines de los cables utilizados para conectar las unidades al bus del sistema, los parámetros de configuración maestro/esclavo o las velocidades de transferencia de datos. En la siguiente tabla se describen las velocidades de trasferencia de los distintos modos ATA.

Configurar maestro/esclavo un disco duro

Cada interfaz o conector IDE soporta dos dispositivos y cada dispositivo debe ser identificado. Uno se identificará como maestro (master) y otro como esclavo (slave) en ese cable.

Los dispositivos IDE usan jumpers (opuentes) para la identificación maestro/esclavo. Suelen estar situados en la parte del disco donde se halla el conector IDE.

La posición de los jumpers se suele encontrar en una pegatina que se ubica en la parte superior del disco. Las configuraciones típicas de los jumpers son:

• Maestro e un cable de una sola unidad. Suele venir en la etiqueta del disco como Mestro with non-ATA-slave.
• Mestro en un cable de los unidades. Maester or stand alone o Master or single drive.
• Esclavo: Drive is a slave, o bien Slave.
• Selección por cable para designar cuál es la unidad maesrtra y cuál es la esclava. Cable Select, o bien Enable cable Select.

No todas las unidades admiten todas las combinaciones; para ello, será necesario consultar la documentación de cada unidad para determinar con seguridad la colocación de los jumpers.

Para realizar la conexión del disco duro se utiliza un cable plano (o faja) de 80 conectores con conectores de 40 pines. Este cable tiene tres conectores: uno de ellos se conectará al conector IDE de la placa base y los otros dos conectores al dispositivo maestro y al esclavo. Normalmente, el conector IDE que va a la placa base está codificado por colores(azul, verde...) para diferenciarlo del conector que se ensambla al dispositivo maestro, que normalmente es negro, y al dispositivo esclavo, que suele ser gris.

Actualmente, todos los cables llevan una pequeña muesca que impide que se conecten mal, y algunos llevan una etiqueta que indica el conector de que se trata: maestro, esclavo o sistema.

Para suministrar energía al disco se utiliza un conector blanco de cuatro conectores que parte de la fuente de alimentación.



Discos duros ATA/IDE o PATA

Los discos duros ATA/IDE, más conocidos como IDE, han sido los más utilizados hasta hace poco. La conexión del disco duro al sistema se hará mediante un cable plano de 40 pines que se conectará a la interfaz IDE o conector IDE en la placa base. Las placas base actuales incluyen uno o dos conectores o canales IDE, aunque ahora lo más normal es encontrar solo uno. Cuando la placa base cuenta con dos conector IDE secundario. Al conector IDE primario se conectará la unidad de arranque del sistema. Es necesario consultar el manual de la placa base para saber cuál es la posición de cada uno. Cada interfaz IDE admite como máximo dos dispositivos IDE, como por ejemplo dos discos duros, o un disco duro y una unidad de DVD-ROM o CD.

Otras caracteristicas del disco duro

Otras caracteristicas a tener en cuenta son:

• La interfaz, que define el mecanismo de conexión entre el disco duro y el PC. Los PC de sobremesa y los portátiles suelen usar ATA/IDE y SATA, los servidores SATA y SCSI; para los discos externos se suele usar USB, Firewire o eSATA.
• E tamaño: los discos duros para PC de sobremesa suelen tener 3,5 pulgadas; en los portátiles suele ser de 2,5 o 1,8 pulgadas.
• El ruido, que suele depender del tipo de disco. Los de alta velocidad de rotación, como los SCSI, son más ruidosos.
• Temperatura máxima de funcionamiento.
• Tolerancia a golpes y vibraciones.
• El precio.

Caché del disco duro

La caché del disco almacenará las lecturas de forma que cuando la controladora solicite datos del disco ya los tenga disponibles en su caché y no haya que esperar a que los cabazales cambien de posición.

Es relevante tener presente que actualmente el tiempo de acceso medio a un dato de un disco es del orden de milisegundos, mientras que en una memoria RAM es del orden de nanosegundos.

Capacidad de almacenamiento del disco duro

Aunque todas las caracerísticas son importantes, lo principal de un disco duro es su capacidad. En este momento se mide en gigabytes (Gb), aunque ya cada vez más se están empezando a utilizar el terabyte (Tb).

Los fabricantes suelen redondear la capacidad de un gigabyte con 1000 megabytes, lo que hace que haya discrepancias a la hora de calcular el tamaño total, ya que realmente un gigabyte 1024 megabytes.

Latencia del disco duro

Cuando se desplazan las cabezas hasta el cindro adecuado, la unidad tiene que esperar hasta que el sector deseado pase por debajo de la cabeza. Esto se conoce como latencia, que se define como el tiempo necesario para que gire el disco y sector alcance la posición correcta. Cuanto mayor es la velocidad de rotación del disco, menor será la lectura. Se calcula dividiendo 60 (segundos por minuto) entre la velocidad de rotación.

Velocidad de rotación

Marca la velocidad de giro del disco. Los valores típicos se encuentran entre 5.400 rpm, normalmente en discos duros de portatiles, y 7.200 rpm, en discos duros de ordenadores de sobremesa. En discos interfaz SCSI, las velocidades de giro pueden ser mayores, 10.000 e incluso 15.000 rpm, aunque estos son más ruidosos y consumen más energía.

Modo de transferencia de un disco

Para transferir del disco duro hacia  la memoria RAM. Hay varias técnicas:

PIO (Programed Input Output): Entrada / Salida programada. Utiliza el microprocesador del sistema como intermediario para el intercambio de datos. Constituye el método de tranferencia más antiguo. Algunos modos de transferencia PIO son:

Modo 1: 5,2 Mb/s
Modo 2: 8,3 Mb/s
Modo 3: 11,1 Mb/s
Modo 4: 16,6 Mb/s

DMA: Esta pensado para transferir datos desde la memoria RAM hasta el disco duro, y vicebversa, sin que el microprocesador tenga que intervenir en esta tarea, lo cual libera a la CPU para realizar otras tareas. Actualmente se utiliza el sistema UltraDMA, más conocido como UDMA. Hay varias versiones que se conocen por la velocidad máxima de transferencia que permiten:

DMA-16 o Ultra-DMA: 16,6 Mb/s
DMA-33 o Ultra-DMA-2, o Ultra-ATA/33: 33,3 Mb/s
UDMA-66 o Ultra-DMA-Mode-4, o Ultra-ATA/66: 66,6 Mb/s
UDMA-100 o Ultra-DMA-Mode-5, o Ultra-ATA/100: 100 Mb/s
UDMA-133 o Ultra-DMA-Mode-6, o Ultra-ATA/133: 133 Mb/s

Tiempo de busqueda y reacción del disco duro

Tiempo de busqueda: Es el tiempo que necesita la unidad para desplazar las cabezas desde una pista a otra. Está comprendido entre 8 y 12 milisigundos.

Tiempo de reacción: Es el tiempo usado por las cabezas de lectura/escritura para colocarse encima del sector que se va a leer o escribir. Este tiempo debe estar comprendido entre los 9 y 12 milisegundos.

Estructura lógica de un disco duro

En la unidad lógica del disco esta formada por:

Sector de arranque, en ingles master boot record. Es el primer sector de todo el disco duro: cabeza 0, cilindro o y sector 1. En él se almacena la tabla de particiones, que contiene información del principio y del final de cada partición, y un pequeño programa llamado master boot, que es el encargado de leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa. La partición activa es desde la que arranca el PC.

Espacio particionado:Es el espacio de disco duro que ha sido asignado a alguna partición. Las particiones se definen en cilindros. Comienzan en la primera pista de un cilindro y terminan en la última de otro. Cada partición tiene un nombre; en los sistemas Microsoft cada partición lleva asociada una letra: C,D,E, etcétera.

Espacio para particionar. Es el espacio que todavía no se ha asignado a ninguna partición.

En esta imagen, podemos apreciar una partición en un disco duro:

Estructura fisica de disco duro

Dentro de un disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o cristal) concéntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 ó 7 según el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo eje, al que están unidos. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) está formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan de forma simultánea, en cuya punta están las cabezas de lectura/escritura.
Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato, causaría muchos daños en él, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
Cabeza: número de cabezales.
Pistas: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).
Sector : cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes, aunque próximamente serán 4 KiB. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y utiliza más eficientemente el disco duro

Primer disco duro

En informática, un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos. El primer disco duro, aparecido en 1956, fue el Ramac I, presentado con la computadora IBM 350: pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Más grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todavía con válvulas de vacío y requería una consola separada para su manejo.