lunes, 21 de noviembre de 2011

PARTICIONADO Y SISTEMAS DE ARCHIVOS

 PARTICIONADO Y SISTEMAS DE ARCHIVOS

1    OBJETIVO: Preparación del disco rígido
Una vez finalizada la integración y configuración inicial de la máquina, es necesario avanzar
en la preparación del disco rígido para la instalación del software que administra los recursos.
Es el momento de analizar cuál será la distribución de información y cómo debe realizarse
esta tarea, así como conocer las herramientas necesarias para realizarlas.
Conocer estas técnicas y herramientas no sólo nos permitirán preparar equipos nuevos, sino
que nos permitirá encarar en un futuro las actualizaciones y reparaciones de las PCs.
2    SISTEMAS DE ARCHIVOS
Los sistemas operativos son los encargados de administrar los recursos de una computadora.
Uno de esos recursos es el almacenamiento de información en medios perdurables, como por


Cuando un fabricante diseña un sistema operativo, una de las decisiones
que debe tomar, es cómo se almacenará la información en las unidades, es
decir cómo organizará el uso del espacio en las unidades de almacena-
miento. Esta metodología es lo que se denomina sistema de archivo

ejemplo discos rígidos o flexibles.
Organizar la información en una unidad de almacenamiento implica establecer por ejemplo
cómo y dónde se guardarán los nombres de los archivos; dónde se guardará el contenido de
ese archivo; si este sistema de archivos tendrá tolerancia a fallos o no; si los nombres de los
archivos se almacenarán en agrupaciones lógicas llamadas carpetas (directorios) o no; cuál
será el tamaño máximo permitido de un archivo; etc.
Muchos son los sistemas de archivos que se han desarrollado a lo largo de los años, algunos
de ellos han sido desarrollados por universidades con fines experimentales, otros, tal vez ba-
sándose en los anteriores, por firmas comerciales para incorporar en sus productos. Microsoft
ha desarrollado distintos sistemas de archivos para sus sistemas operativos. 
Estos son: 
•     FAT12
•     FAT16
•     FAT32
•     HPFS (en cooperación con IBM en el desarrollo del OS/2)
•     NTFS4
•     NTFS5
•     NTFS5.1El sistema de archivo FAT, ha sido desarrollado para unidades pequeñas, y en una época en
que los discos rígidos de PC eran tan grandes como de 5 Megabytes. Por ello tiene caracterís-
ticas de alto rendimiento en unidades reducidas y con pocos archivos. 
HPFS mejoró el rendimiento para unidades grandes, particularmente con muchos archivos;
pero arrastró algunas limitaciones en el tamaño máximo permitido para los archivos. 
NTFS es el sistema de archivos más moderno de Microsoft, y tiene características sobresa-
lientes en muchos aspectos, como son el alto rendimiento en unidades muy grandes, toleran-
cia a fallos, restricción de acceso, cifrado de archivos, compresión en línea, etc.

2.1     COMPATIBILIDAD

Decíamos que al diseñar un sistema operativo, una de las decisiones era la elección de un sis-
tema de archivos. Generalmente, los grandes fabricantes comerciales de software, diseñan o
adaptan un sistema de archivos para trabajar en modo nativo con su sistema operativo. Es así
por ejemplo que con MS-DOS nació el sistema de archivos FAT.

Posteriormente, Microsoft con el desarrollo de su nuevo sistema operativo Windows NT, de-
sarrolla el sistema de archivos NTFS (NT File System - sistema de archivo de NT). Éste, viene
a ser el sistema de archivos nativo de Windows NT, significando esto que es con quien el sis-
tema operativo despliega toda su nueva funcionalidad y solidez. 


Tabla 12.1: Compatibilidades entre sistemas
operativos y sistemas de archivos.


Windows NT versión 4.0, de posterior aparición a MS-DOS, y contemporáneo de Windows
95, tiene además la posibilidad de entender el funcionamiento de las unidades con formato
FAT12 y FAT16. Esto significa, que puede operar con ellos sin ninguna limitación, y si
bien FAT no es el sistema de archivos nativo de Windows NT, se le otorga esta habilidad por
razones de compatibilidad e interoperabilidad. Sin embargo, MS-DOS          no puede acceder a
Instituto Tecnológico Argentino                THP / Clase 12                                                               
unidades NTFS, ya que este último ha sido desarrollado varios años después de la aparición
de MS-DOS.

Esto es simplemente un ejemplo de lo que cotidianamente sucede en el mundo informático.
Las versiones nuevas de software, generalmente contemplan acceso a los datos almacenados
por versiones anteriores, formando una regla de compatibilidad ascendente (las nuevas gene-
raciones de software entienden los datos almacenados por sus antecesores o "ascendentes").
En la tabla 12.1 se muestra la compatibilidad entre los sistemas operativos y sistemas de ar-
chivos más populares.
3    PARTICIONES
Las unidades de almacenamiento muy pequeñas, como por ejemplo los disquetes, pueden
prepararse para trabajar con un solo sistema de archivo: FAT12, ya que es el más eficiente
con respecto al rendimiento y aprovechamiento del espacio. Además por ser de tan baja capa-
cidad, no tiene ningún sentido utilizar más de un sistema de archivo. Pero los discos rígidos,
por el hecho de ser fijos y de gran capacidad, deben admitir la posibilidad de coexistencia de
varios sistemas de archivos en la unidad.

Como sería caótico mezclar distintas
reglas de almacenamiento en un mismo
espacio físico, la capacidad total de la
unidad se fracciona en sub unidades 
denominadas particiones.


Las particiones son entonces divisiones lógicas (no físicas)
del disco rígido. Como los discos rígidos generalmente tie-
nen más de un plato en su interior, las particiones quedan
determinadas por un conjunto de cilindros consecutivos co-
mo muestra la figura 12.1.
De este modo, en una partición la información puede estar
almacenada en el formato NTFS, en otra puede estar en el
formato FAT32 y otra en HPFS; todas en la misma unidad y
sin interferirse entre sí.

3.1     TIPOS DE PARTICIONES
En una unidad de disco rígido se puede definir como máxi-


mo hasta cuatro particiones principales. Las particiones pue-
den ser definidas como primarias o extendidas. Puede haber
de una a cuatro particiones primarias; extendida solamente
una y no puede estar sola. Es decir que en un disco podría
haber: 


Particiones
Figura 12.1


•     Una primaria, ninguna extendida
•     Una primaria, una extendida
•     Dos primarias, ninguna extendida
•     Dos primarias, una extendida


•     Tres primarias, ninguna extendida
•     Tres primarias, una extendida
•     Cuatro primarias.


Las particiones primarias son aquellas que pueden lanzar el arranque de un sistema operativo
(son booteables).

Unidades lógicas

Las particiones extendidas, son aquellas que admiten sub divisiones conocidas como unida-
des lógicas, y no admiten la posibilidad de lanzar el arranque de un sistema operativo (no son
booteables). Las unidades lógicas son en realidad sub particiones de la extendida, que pueden
alojar distintos sistemas de archivos
El objetivo principal de las particiones extendidas es romper con la limitación de cuatro parti-
ciones principales en un disco. Es decir en otras palabras, que si no existiera la partición ex-
tendida, no sería posible utilizar más de cuatro particiones en un disco. La partición extendida
puede subdividirse la cantidad de veces que se desee. En la figura 12.2 se esquematiza una
subdivisión posible de una partición extendida.
4    TABLA DE PARTICIONES Y MBR.
La subdivisión y utilización del espacio libre de un disco, se realiza mediante el uso de una
herramienta de particionado proporcionada por el fabricante de un sistema operativo, o por un
tercero. Esta herramienta guardará nuestro diseño de las particiones en una pequeña tabla lo-


Master Boot Record (MBR)




Master     Boot     Program     =     446
512 BYTES


Tabla de Particiones = 64 BYTES
calizada en el primer sector disponible del disco rígido (Cilindro 0, Cabeza 0, Sector 1). Co-
mo sabemos, un sector de disco tiene 512 bytes de capacidad de almacenamiento. En los pri-
meros 446 bytes de ese sector se almacena un pequeño programa cuyo propósito es iniciar la
carga del sistema operativo, conocido como Master Boot Program (Programa maestro de
arranque) o MBP; a continuación siguen 64 Bytes de la tabla de particiones y finalmente le
siguen 2 Bytes cuyo valor se usa como firma de reconocimiento e integridad del sector. Este
sector de 512 bytes se denomina Master Boot Record (Registro maestro de arranque) o MBR.
La información almacenada en la tabla de particiones, es lo suficientemente descriptiva como
para que un sistema operativo pueda leerla y saber inmediatamente dónde comienza y dónde
termina el sistema de archivo que debe administrar. 
Cada partición primaria o la extendida, necesita 16 Bytes en la tabla de particiones. Como el
espacio total reservado para la tabla de particiones es de 64 Bytes, según se observa en la
figura 12.3, sólo se puede almacenar la información de cuatro particiones (16 x 4 = 64 Bytes).
Recordemos que para sobrepasar esta limitación, una de las particiones puede ser extendida, y
contener dentro de ella sub particiones conocidas como unidades lógicas.


















Total



Cantidad de
Bytes
1
3
1
3
4
4
16 Bytes



Descripción

Valor que indica si está activa o no
Cilindro, cabeza, sector donde comienza la partición
Valor que indica tipo de sistema de archivo.
Cilindro, cabeza sector donde termina la partición.
Número de bloque donde comienza la partición.
Número de bloque donde termina la partición.



Tabla 12.2: Información de una partición en la ta-
bla de particiones.

Como se puede observar en la tabla 12.2 uno de los valores corresponde a un código que
identifica al sistema de archivos. Supongamos que el valor de este byte es 07, entonces estaría
indicando que la partición es NTFS. Gracias a ese valor, por ejemplo Windows NT puede
identificar cuál es la partición de trabajo.
5    HERRAMIENTAS DE PARTICIONADO.
En el caso de DOS y Windows 9x, esta herramienta se llama FDISK.exe, en Windows NT4
se llama WinDisk.exe y en Windows 2000 y XP se llama DiskMgmt.msc


ATENCIÓN: alterar el particionado de un disco rígido puede ocasionar la
pérdida permanente de información valiosa. Si un disco rígido tiene infor-
mación útil, antes de trabajar con las herramientas mencionadas, debe ha-
cerse una copia de seguridad de toda la información del disco.

Las dos últimas son herramientas gráficas muy poderosas, que permiten ver y/o modificar el
particionado visualmente. Además, Windows 2000 y XP tienen una herramienta no gráfica
llamada DiskPart.exe, útil para trabajar en la consola de recuperación de emergencia, cuando
el entorno gráfico no está disponible por algún inconveniente. Este último se estudiará en la
clase 28 donde se verá la consola de recuperación.

Figura 12.4: Administrador de discos de
Windows NT.


discos están enumerados en el orden que les corresponden por conexión, comenzando por la
interfaz IDE primaria dispositivo maestro, hasta el esclavo de la interfaz IDE secundaria.
En la misma se puede observar la representación gráfica de cuatro particiones primarias en el
disco cero, dos primarias en el disco uno y dos primarias en el disco dos.
En cada partición, se puede observar un resumen de sus características: letra asignada, nom-
bre del volumen; tipo de sistema de archivos y capacidad total en Megabytes.
La herramienta de Windows 2000 y Windows XP, son de aspecto y funcionamiento similar a
la  de Windows NT.
En la tecnología Windows NT, aplicable a los sistemas operativos diseñados a partir de ella,
como son Windows 2000 y Windows XP, las letras asignadas a las particiones no son auto-
máticas. Esto significa que si agregamos o quitamos una partición o unidad de disco, las letras
asignadas a las particiones o unidades que quedan no se alteran. Esto es una ventaja frente a
Windows 9X, ya que muchos programas dejaban de funcionar cuando sucedía una alteración
en la asignación de letras a las unidades.

  
ESTRUCTURA FÍSICA DEL HDD
1
OBJETIVOS
Los discos rígidos son en la actualidad, el principal medio de almacenamiento masivo de in-
formación en las computadoras. Por lo tanto, su importancia en el funcionamiento y desem-
peño de una PC, es muy alta.
En esta clase estudiaremos la estructura interna del disco rígido y su principio de funciona-
miento. Veremos entonces cómo es un disco por dentro, cuáles son sus componentes principa-
les, cómo funciona, con qué materiales está construido, y cómo se organiza la información
que se almacena en estas unidades.
Esto nos ayudará a:
a.-
Comprender las causas de sus limitaciones.
b.-
Poder evaluar y comparar características entre ellos, para elegir el más adecuado con de-
terminado propósito.
c.-
Configurar las unidades correctamente, y en el caso de una falla, poder emitir diagnósticos
rápidos y certeros.
d.-
Saber cómo deben manipularse y cuáles son los cuidados necesarios que deben conside-
rarse para su instalación.
2
DESDE EL EXTERIOR DE LA
UNIDAD
Un disco rígido observado desde el exterior,
no revela mucho de su funcionamiento in-
terno. Esto se debe a que los discos rígidos
son unidades selladas, es decir que todas sus
partes mecánicas, y sus delicados compo-
nentes, están encerrados en una caja metáli-
ca.
Del otro lado, podemos observar la presen-
cia de una placa electrónica, donde concu-
rren las conexiones de energía e interfaz con
la PC (ver figura 10.10).
No vemos los componentes mecánicos, por-
que por sus características constructivas, que
ahondaremos en un momento más, no tole-
ran la presencia de humedad y mucho menos
suciedad o humo.       
Figura 10.1
Disco Rígido
Burbuja
Interfaz ATA y
conector de energía.
ESTUDIO




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Todos sus sensibles componentes quedan encerrados en lo que se llama una burbuja, hermé-
ticamente cerrada. El aire atrapado en su interior, recicla en un circuito atravesando un filtro,
que atrapa cualquier impureza que haya quedado durante su manufactura.
3
EL INTERIOR DE LA UNIDAD DE DISCO RÍGIDO
Tracemos un viaje imaginario hacia el interior de un disco rígido, para descubrir cómo están
construidos y cómo funcionan.
3.1
DISCOS RÍGIDOS. ¿POR QUÉ RIGIDOS?
Una unidad destapada (ver figura 10.2), nos revela ahora algunos secretos. Vulgarmente nos
referimos a ella, como disco rígido, para diferenciarlo de otros medios de almacenamiento
   
Figura 10.2  
En ningún momento de su vida útil, será necesario abrir un disco rígido,
y de hacerlo, ingresaría a la unidad aire húmedo y con partículas de pol-
vo que lo dañaría irreversiblemente.                                                  




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como los disquetes. Estos últimos, están construidos con una base plástica flexible, mientras
que las unidades que hoy estudiamos, contienen platos de una base metálica, generalmente
aluminio, recubiertas con una pintura ferromagnética.
Descubrimos además, algo que no resulta evidente desde afuera. Al usar un disco rígido, per-
cibimos una unidad con determinada capacidad de almacenamiento. Pero al destaparla (ver fi-
gura 10.2), observamos la existencia de varios platos, que en conjunto se comportan como
una sola cosa. En este caso, la unidad mostrada es un disco de la firma IBM de 40 Gigabytes,
que incluye 10 platos. Pero ese número varía de acuerdo a la capacidad, velocidad y diseño
del fabricante.
Un factor de diseño a considerar es el volumen de la unidad. La cantidad de platos que inclu-
ya, influye directamente en la altura del dispositivo. Generalmente las unidades delgadas, in-
cluyen sólo uno o dos platos. A medida que avanza la tecnología constructiva de los platos, se
logra mayor densidad de grabación (es decir más bits en menos espacio), y en consecuencia
se obtiene mayor capacidad con menor cantidad de platos, es decir, mayor capacidad en uni-
dades cada vez más pequeñas.
3.2
LOS BRAZOS Y CABEZAS DE LECTURA/ESCRITURA
Podemos observar además que hay un brazo metálico, cuyo extremo reposa sobre la superfi-        
Figura 10.3
Cabezas
(4 en total)              

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cie de los platos. Se trata del brazo que soporta las cabezas de lectura/escritura.

podemos observar los brazos de una unidad de dos platos. En este caso, en el extremo
del brazo se encuentran cuatro cabezas.
Por cada cara de cada plato de una unidad, hay por lo menos una cabeza de lectura/escritura.
Es decir que los platos son utilizados de ambas caras.
En la figura 10.4 podemos apreciar un detalle de las cabezas de lectura/escritura que están en
el extremo del brazo de la figura 10.3.
Las cabezas de lectura/escritura tienen una superficie pulida. Cuando los platos están deteni-
dos, las cabezas descansan sobre su superficie sin rayarla. Pero si la unidad recibe un golpe en
estas condiciones, la vibración puede dañar permanentemente a la pintura magnética del plato
o a la cabeza misma.
Por eso las unidades de disco son muy frágiles, y deben ser siempre manejadas con mucho
cuidado.
Cuando se pone la unidad a trabajar, los platos comienzan a girar velozmente, arrastrando el
aire atrapado dentro de la burbuja. Entonces las cabezas comienzan a volar sobre un colchón
de aire, por cierto muy delgado, que se forma sobre cada cara de cada plato. Gracias a esto, el
conjunto de cabezas (ver  figura 10.5) puede volar sobre la superficie de los platos.
Este colchón es tan delgado, que anda en el orden de una décima de milímetro. Cualquier im-
pureza, como una partícula de carbón de hollín del aire que respiramos diariamente, puede
provocar un daño severo en la superficie del plato y de la cabeza.
Esto explica por que las cabezas, los platos y sus mecanismos asociados, están encerrados en
       
Figura 10.5  
Las cabezas de un disco rígido planean sobre las superficies magnéticas
de los platos, sustentadas por un colchón de aire muy delgado. Las impu-
rezas del aire ambiental, provocarían daños irreversibles. Por eso bajo
ningún concepto debemos abrir una unidad.                                                  




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una burbuja hermética; y también por que nunca debemos abrir una unidad. Hacerlo permiti-
ría el ingreso de aire contaminado dentro de la unidad, provocando daños irreversibles en la
superficie magnética de los platos y en las cabezas.
3.3
LOS MOTORES
De una rápida observación de la figura 10.2, no resulta tan evidente la presencia de dos moto-
res: uno para el movimiento de rotación de los platos, y otro para el desplazamiento del con-
junto de las cabezas.
3.3.1
El motor de los platos
Uno de los motores esta  referido en las documentaciones técnicas en su idioma original como
spindle motor <-spindl mótor-> (del inglés: motor del eje de rotación) es justamente el que
hace girar los platos.
El eje del motor, es el eje de los platos (de allí su nombre en inglés), es decir que no existen
medios de acoplamiento como correas, poleas o engranajes. Esta forma de trabajo se la cono-
ce como tracción directa.
En la figura 10.6, se puede observar desmontado al motor y eje de los platos de una unidad de
disco rígido. Este es un motor sincrónico, controlado por los circuitos de la placa electrónica
montada sobre la unidad.
En la misma figura, se ve que el motor va montado de modo tal que atraviesa una cara de la
burbuja. El conector y los cables quedan del lado externo, conectados a la placa electrónica.
Del lado interno queda el eje del motor, donde se atornillan los platos.        
Figura 10.6
ESTUDIO




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El motor, montado en su posición, forma parte del sello de la burbuja, es decir que no hay pa-
so de aire desde el exterior, ya que el eje y partes móviles quedan dentro de ella, y por fuera
sólo están las conexiones eléctricas.
3.3.2
El motor de las cabezas.
Dos tecnologías de motores se han empleado en la construcción de los discos rígidos.
En las primitivas unidades se usaban motores especiales, muy utilizados en la actualidad para
aplicaciones de robótica: los motores paso a paso o stepper motor <-stiper mótor-> (que en
inglés significa motor de pasos).
Estos motores no giran libremente como lo hacen los motores comunes, sino que avanzan al-
gunos grados y se detienen en una nueva posición de descanso. Cada posición de descanso es
un paso. Con una secuencia suficiente de pasos, se logra hacer girar al eje de estos motores.
Con estos motores se puede tener no sólo el control del sentido de giro, sino también de cuán-
tos grados deseamos que gire en un sentido u otro.
En la figura 10.7, se puede apreciar la implementación de un motor de pasos, en un vetusto
disco ST-221 de la firma Seagate, de 20 Megabytes de capacidad total. El giro del eje del mo-
tor, arrastraba por medio de un zuncho al pivote del brazo de las cabezas.
Las ventajas de estos motores son la sencillez de su control y su versatilidad. Con una elec-
trónica poco compleja, se los puede controlar fácilmente. Las desventajas de este tipo de mo-
tores son dos: son ruidosos y lentos.
Otro de los problemas presentes con estos motores, es que siempre están en una posición de
descanso, aún cuando no tienen energía. Esto significa que si un disco rígido está operando
con las cabezas en la zona de datos, y ya sea que voluntaria o involuntariamente cortemos la
energía de alimentación de la unidad, las cabezas aterrizan en la zona de trabajo dejando a la
unidad en una situación de máximo riesgo, ya que frente a una vibración o golpe leve puede
haber pérdida de información almacenada. En los años en que se usaban estos discos, el pro-
blema se evitaba ejecutando un programa llamado Park (estacionar en inglés), antes de apa-
gar la PC, que movía las cabezas fuera de la zona de trabajo.
     
Pivote del brazo
de los cabezales
Zuncho de
tracción
Eje del motor
Motor de pasos   
Figura 10.7




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Desarrollos posteriores incluían un mecanismo para forzar que el motor se mueva a determi-
nada posición (quitando las cabezas de la zona de trabajo) cuando se quedaba sin energía.
Este mecanismo se lo conoció como Auto Parking (estacionamiento automático). Todos los
discos modernos tienen un mecanismo de estacionamiento automático.
La segunda tecnología empleada en la construcción de motores para accionar las cabezas de
los discos rígidos, utilizada ampliamente en las rápidas unidades modernas, es curiosamente
más vieja que la implementación del motor de pasos.
Se trata de los motores de desplazamiento lineal, controlados electrónicamente. La compleji-
dad electrónica asociada al manejo de estos motores, los ha hecho prohibitivos para los discos
de bajo costo. Pero gracias a la evolución electrónica, la reducción de tamaño y precio de los
circuitos asociados,  todas las unidades modernas cuentan con motores de este tipo.
El principio de funcionamiento del motor es muy sencillo y elemental: funciona como un par-
lante. Una bobina se desplaza por el campo magnético fijo de un imán, en respuesta a la ener-
gía eléctrica que recibe de un circuito electrónico. La complejidad radica en la tecnología ne-
cesaria para lograr que ese movimiento pueda ser controlado.
Tan similar es la operación a un parlante, que a la bobina del motor lineal se la conoce como
Voice Coil <-vois coil->, que en inglés significa bobina de voz.
Las ventajas que podemos enumerar rápidamente son: 1) Operación totalmente silenciosa. 2)
alta velocidad de reacción. 3) Son extremadamente compactos. 4) Se pueden enviar a una po-
sición definida rápidamente, como por ejemplo para quitar las cabezas de la zona de trabajo
frente a un corte inesperado o programado de energía.
En la figura 10.8, se puede observar la implementación de un motor lineal, en un disco mo-
derno. Observemos el tamaño que ocupa este motor, y comparémoslo con el de la figura 10.7.     
Cabezales
Brazos
Cables a los
cabezales
Eje de los
brazos
Bobinado
del motor
Imán   
Figura 10.8
ESTUDIO




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Placa electrónica
de control  
Figura 10.10
En la figura 10.9, se ha desmontado el imán, dejando al descubierto la bobina (voice coil), pa-
ra poder apreciar la sencillez interna del motor lineal.
3.4
PLACA ELECTRÓNICA DE CONTROL
Todos los componentes internos que hemos visto, dependen de la placa electrónica, para co-
ordinar sus funciones.
El motor de rotación por ejemplo, debe girar a una velocidad fija y constante. Los discos mo-
dernos de alta velocidad hacen girar sus platos a más de 10.000 revoluciones por minuto. El
circuito electrónico que controla y corrige la velocidad de rotación, reside en la placa electró-
nica de control (ver figura 10.10).
El motor lineal y su compleja electrónica
de control de posicionamiento, también
residen en la placa electrónica.
Además allí reside tanto la lógica necesaria
para la activación de una cabeza del
conjunto, como la amplificación y
descodificación  de datos; la interfaz con el
Motherboard,
etc.     
Imán
(desmontado)
Bobinado
del motor
Eje de los
brazos
Brazos  
Figura 10.9




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4
ALMACENAMIENTO Y ORGANIZACIÓN DE DATOS
La información que se almacena en un disco rígido, se graba de modo tal que sea posible el
acceso veloz a las zonas vacantes de su estructura, y que posteriormente sea sencilla su recu-
peración. Para lograr este objetivo, la información se almacena con la siguiente organización:
Pistas, Cilindros y Sectores.
4.1
LAS PISTAS
Las cabezas de lectura/escritura se desplazan por la superficie ferromagnética de los platos,
gracias al motor de las cabezas. Este último, ubica a las cabezas en distintas posiciones con
respecto al eje de rotación.
En cada una de estas posiciones de descanso, las cabezas pueden grabar o leer datos de la su-
perficie de los platos, completando una vuelta completa. Es decir, que si pudiéramos ver la in-
formación que queda grabada en los platos de los discos, veríamos que forma pistas circulares
concéntricas.
Para ilustrar esto, a un plato de un disco rígido le trazamos las pistas (imaginarias) con un
marcador 
En realidad, en la ilustración, sólo pudimos trazar algunas, ya que en realidad un disco actual
usa más de cinco mil pistas en cada cara de cada plato. Pero para darnos una idea de lo que es
una pista, basta con las pocas que hemos trazado.
4.2
LOS SECTORES
Para organizar mejor aún la información, cada pista no se graba íntegra de una vez, sino que
se graba de a tramos, conocidos como sectores.        
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         
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Para poder ilustrar qué es un sector, en la figura 10.12, se muestra otro plato con pistas (ima-
ginarias) pintadas en la superficie, donde además se han trazado líneas diametrales que mues-
tran la forma y ubicación de los sectores en el disco. En este caso, cada pista ha sido fraccio-
nada en 16 sectores.
Desde el diseño de la primer PC con disco rígido, hasta la actualidad, se ha normalizado el
uso de sectores con capacidad de 512 Bytes.
mejor el espacio de grabación de los platos.
Si analizamos un poco el aprovechamiento de la superficie de la figura 10.12, vemos que los
sectores de las pistas cercanas al eje del disco, tienen menor tamaño que los sectores de las
Este esquema de distribución de sectores ha sido empleado tradicionalmente en los discos rí-
gidos por bastante tiempo. Pero el mercado informático comenzó a demandar mayor capaci-
dad en las unidades de disco, y hubo que desarrollar nuevos esquemas que permitan aprove-
char pistas cercanas a la periferia del disco. Si cualquier sector posee una capacidad de alma-
cenamiento de 512 bytes, ello significa que los 512 bytes en un sector cercano a la periferia
del disco entrarán holgados, y que en los sectores cercanos al eje, entrarán apretados. En la fi-
gura 10.13 se ilustra esto con dos rectángulos que contienen la misma cantidad de datos. El
superior representa a un sector cercano al borde del disco, mientras que el inferior (de menor
tamaño), representa un sector cercano al eje.        


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La conclusión es sencilla: Si se puede lograr mayor densidad de grabación en las pistas cerca-
nas al eje, en las pistas cercanas al borde se está desperdiciando espacio.
La solución utilizada en la fabricación de las unidades modernas, es la siguiente: Emplear la
misma densidad de grabación en todos los sectores del disco, es decir que todos los sectores
sean del mismo tamaño y tan pequeños como sea posible.     
1   0   1   1   0   1   0   1   1   1   0  1   0   1   1   0  1
1
0
1
1
1011010111010110110110
Tamaño de un sector cercano al borde del disco  
Tamaño de un sector cercano al eje   
Figura 10.13       
Figura 10.14
ESTUDIO




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En la figura 10.14, se muestra un ejemplo de distribución de sectores, donde el tamaño de un
sector en las pistas internas es prácticamente el mismo que el de las pistas externas. En este
ejemplo, las pistas internas se fraccionan en nueve sectores, mientras que las pistas externas
se fraccionan en dieciséis.
4.3
LOS CILINDROS: UN CONCEPTO ABSTRACTO
Si nuevamente observamos con detalle las figuras 10.3, 10.4 y 10.5, podremos apreciar que
las cabezas del brazo, están verticalmente alineadas. Esto implica que a determinada distancia
del eje, una pista grabada por cualquier cabeza, estará a la misma distancia del eje que las pis-
tas grabadas por cualquier otra cabeza del brazo.
Dejemos ahora volar un poco nuestra imaginación, y pensemos en la unión mental de todas
las pistas grabadas, por todas las cabezas de un brazo a determinada distancia del eje. Forma-
remos así un cilindro. Para ello, puede ayudarnos la figura 10.15, que nos muestra a modo de
ejemplo, cuatro posibles cilindros imaginarios.
Usando este concepto, se pueden derivar las siguientes conclusiones:
ƒ
Si en la superficie de un plato se pueden gra-
bar  N pistas, y ese plato se puede grabar en
ambas caras, entonces en ese plato hay 2 x N
pistas. Como un cilindro es la unión imagina-
ria de las pistas grabadas en ambas caras, en
ese plato existen N cilindros.
ƒ
En cualquier unidad de disco rígido, hay tan-
tos cilindros como pistas en una de las super-
ficies. En la figura 10.15 por ejemplo, vemos
cuatro pistas en la cara superior, y cuatro ci-
lindros definidos.
ƒ
Un cilindro está formado por tantas pistas,
como cabezas de lectura/escritura haya en el
brazo. Por ejemplo en la figura 10.15, cada ci-
lindro está formado por ocho pistas, que es el
número de cabezas necesarias en el brazo para
escribir en todas las caras de todos los platos.
ƒ
La  cantidad total de pistas en un disco, es
igual a la cantidad de cilindros multiplicado
por la cantidad de cabezas de lectura/escritura
que posea el brazo. Por ejemplo en la figura
10.15
, hay en total 4 x 8 = 32 pistas.
ƒ
El motor que mueve las cabezas, siempre las
desplaza de cilindro en cilindro.
4.3.1
El cilindro: un factor del rendimiento
Mover las cabezas de un cilindro a otro, significa poner en marcha al motor correspondiente,
vencer la inercia de los brazos que las soportan, esperar el tiempo de viaje, estabilizar los bra-
zos en la nueva posición, y recién allí poder comenzar la búsqueda de información.
Esto implica que el viaje de las cabezas provoca una pérdida importante de tiempo. La menor
demora será entre cilindros consecutivos, y la mayor entre cilindros distantes.
Este problema se hace más evidente, cuando la información no queda almacenada en forma
contigua, es decir que se encuentra fragmentada (tal vez hayamos oído hablar de un proceso                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         

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de desfragmentación que reorganiza los datos dejándolos contiguos, y por consiguiente mejo-
ra el rendimiento).
Además la pérdida de tiempo se ve potenciada con el uso de motores lentos, como los moto-
res de pasos empleados en las antiguas unidades (ver figura 10.7).
Por eso, es muy importante tratar de mantener quietas las cabezas la mayor parte del tiempo
posible. Visto desde otro punto de vista, sería deseable tratar de acceder a la mayor cantidad
admisible de información, sin cambiar de cilindro.
Para lograr esto último, el cilindro debería estar compuesto por muchas pistas, lo que implica
directamente el uso de muchas cabezas.
La conclusión final de este razonamiento, nos lleva a pensar que un disco con muchas cabezas
es más eficiente que un disco con pocas. O analizado desde otro punto de vista, si dos discos
tienen la misma capacidad total, es más eficiente el que tenga menor cantidad de cilindros.
Esto es realmente así, y eso explica por qué el disco IBM de 40 Gigabytes de la figura 10.2
tiene 20 cabezas (tiene diez platos), y lo hace mucho más rápido que una unidad común de
cuatro cabezas (y seguramente más caro).
4.3.2
Cilindro: utilidad pasada, presente y futura del concepto
Puede parecer muy sofisticada la idea conceptual de cilindro, y sin un análisis cuidadoso, tal
vez pensemos que es un concepto inútil, o tal vez que si no reparamos en él, nuestras vidas no
cambiarán demasiado. Esto casi es cierto en la actualidad.
Lo analizado en el párrafo 4.3.1, parte de la premisa de que nosotros conocemos exactamente
la estructura y organización interna del disco.
En el pasado, el fabricante estaba obligado a publicar la estructura interna fielmente, ya que
los valores de esa estructura formaban parte de la configuración en la instalación de un disco
en la PC.
La estructura interna, también conocida como la geometría o los parámetros del disco, está
compuesta por: la cantidad de cilindros, la cantidad de cabezas de lectura/escritura, y la canti-
dad de sectores existentes por pista. Estos parámetros eran requeridos por el programa de con-
figuración del las PCs de hace algunos años.
En la actualidad, las modernas unidades de alta capacidad, han sufrido una metamorfosis in-
terna, para acomodar más información en menos lugar. Por ejemplo, ya hemos estudiado el
caso del sectorizado (ver sección 4.2), donde la solución para aprovechar mejor el espacio,
fue acomodar más sectores en las pistas ubicadas en los cilindros de mayor diámetro, y menor
cantidad en los de menor diámetro.
Pero en la configuración de la PC, no está contemplado y no es posible configurar una canti-
dad de sectores variable, dependiendo del diámetro de la pista.
Esto implica que sólo se puede declarar un valor en la cantidad de sectores por pista de la
unidad. Es decir que si en la PC declaramos que la unidad tiene la cantidad de sectores que
tiene una pista externa (cerca del borde), ese valor no será válido para las pistas internas (cer-
canas al eje) porque de hecho hay menor cantidad. Y declarar que la unidad tiene la cantidad
de sectores de una pista interna, es directamente decirle a la PC que ignore los sectores extra
que se lograron incluir en las pistas externas, desperdiciando esa capacidad extra. En otras pa-
labras, esto se conoce como problema de compatibilidad.
Para poder mantener la compatibilidad, en las unidades modernas, los fabricantes incluyen en
la electrónica de las unidades un procesador que traduce una geometría compatible ficticia
(también conocida como geometría lógica o parámetros lógicos) utilizada desde el lado de la




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PC, a la geometría incompatible real (conocida como geometría física o parámetros físicos)
interna del disco.
En conclusión, por lo que estamos viendo, la geometría de los discos actuales que publican
los fabricantes,  es una geometría lógica (ficticia) para mantener la compatibilidad con las
PCs, y poco tiene que ver con la geometría real interna de los discos.
La única forma de saber realmente cuántos cilindros o cabezas tiene una unidad actual, como
para compararla con otra y evaluar sus características, es leyendo información específica de
ese modelo, obtenida directamente del fabricante, o (algo ciertamente no recomendado) qui-
tándole la tapa a la unidad.
Del lado de la PC, las cosas han evolucionado también. Actualmente para instalar un disco rí-
gido están habilitadas varias modalidades de configuración. La más moderna ignora absolu-
tamente la geometría de los discos, y sólo necesita saber cuántos sectores en total tiene la uni-
dad.
Posiblemente en el futuro esta última modalidad de configuración sea la única forma de decla-
rar las unidades, quedando oculta para siempre la estructura física real del disco.
Considerando que los traductores le dan libertad absoluta a los fabricantes de hacer lo que de-
seen en el interior de las unidades, tal vez en un futuro los discos dejen de ser lo que conoce-
mos hoy en día. Tal vez en el mañana, si destapamos una unidad, nos encontremos con un cu-
bo cristalino, controlado por un par de láseres, sin partes móviles. Y por ese entonces, será tal
vez más extraño y sofisticado hablar del concepto cilindro.
5
CÁLCULO DE LA CAPACIDAD TOTAL DE UN DISCO
La capacidad total de un disco rígido, se puede saber fácilmente, si conocemos cuántos secto-
res hay en la unidad. Ya hemos dicho que en un sector cabe 512 bytes. Basta entonces averi-
guar cuántos sectores tiene un disco, multiplicarlo por 512, y el resultado será la capacidad to-
tal expresada en bytes.
Los discos actuales, informan directamente la cantidad de bloques (sectores) disponibles en el
mismo. Las unidades algo más viejas, informan una geometría lógica: una cantidad de cilin-
dros, una cantidad de cabezas y una cantidad de sectores por pista (generalmente 63).
Si conocemos la geometría lógica, bastará multiplicar entre sí esos valores, para saber cuál es
la cantidad total de sectores contenidos en la unidad. Por ejemplo, supongamos que un disco
tiene 1.000 cilindros, 8 cabezas y 63 sectores por pista, la cantidad de sectores será:
8 x 1000 x 63 = 504.000
luego si cada sector tiene 512 bytes, la capacidad total será de
504.000 x 512 = 258.048.000 Bytes.
Si se desea obtener ese valor expresado en Kilobytes, dividimos el valor por 1024
258.048.000 Bytes/ 1024 = 252.000 Kilobytes
Si deseamos el resultado en Megabytes, volvemos a dividir por 1024
252.000 Kilobytes/ 1024 = 246 Megabytes.




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6
CONFIGURACIÓN DE UN DISCO EN LA PC
Ya hemos mencionado en la sección 4.3.2 la necesidad de declarar al disco, en la PC que se
está instalando. Esa declaración se realiza en el setup <-setap-> (puesta operativa) de la má-
quina.
El procedimiento de setup completo, va a ser estudiado en detalle en la próxima clase. Hoy
solamente veremos cómo se accede a esta configuración, y los detalles pertinentes a la decla-
ración de los discos rígidos.
Además, esta será una tarea práctica en clase, de modo que aquí sólo veremos algunos deta-
lles conceptuales.
Ya que dependiendo de la generación a la cual pertenezca la PC y el disco, nos encontraremos
con distintas modalidades de configuración, es necesario entender qué implica cada una de
ellas.
Estas modalidades fueron introducidas para paliar las distintas dificultades de compatibilidad
que fueron surgiendo en el camino evolutivo de las PCs y las unidades de almacenamiento.
Una de las cosas que ha cambiado de manera importante, ha sido el modo de direccionamien-
to, es decir la forma en que la PC solicita acceso a alguna zona del disco rígido.
6.1
MODOS DE DIRECCIONAMIENTO
Cuando deseamos acceder a una zona del disco, ya sea para grabar o leer información, lo ló-
gico y natural es especificar un cilindro, una cabeza y por último un sector. Por ejemplo para
guardar un dato, alguien le debe decir al motor de las cabezas que viaje hasta el cilindro C,
que una vez allí active la cabeza H, y que una vez allí, localice el sector S.
Este modo de direccionamiento se lo conoce como CHS y es el acrónimo de Cylinder Head
Sector (en ingles significa cilindro, cabeza, sector).
Desde las unidades más primitivas hasta la más moderna, en última instancia, el direcciona-
miento CHS siempre está presente en algún lado, y se mantendrá mientras las unidades sigan
teniendo uno o más platos, con pistas grabadas y fraccionadas en sectores como los conoce-
mos hoy en día. La variación en el modo de direccionamiento y su configuración, ha ocurrido
por problemas de compatibilidad con la PC, su BIOS y el software empleado.
La PC ha sido concebida con el modo de direccionamiento CHS en mente. El software para la
PC, también se ha visto influenciado por este modo de direccionamiento.
En la figura 10.16, se esquematizan los componentes que de algún modo intervienen en el di-
reccionamiento, y cuál emplea cada uno de ellos.
El esquema de la figura 10.16, nos indica que el software solicita el pedido de almacenamien-
to al BIOS, utilizando valores geométricos CHS; luego el BIOS procesa el pedido usando los
valores geométricos CHS pasados por el software, y los emplea para pasárselos a la electróni-
ca del disco, para que ésta última a su vez, mueva el brazo hasta las coordenadas CHS solici-
tadas.
En las primitivas unidades de disco rígido instaladas en las PCs originales, los valores CHS ,
1
CHS y CHS
2
F
son idénticos, ya que no había traducción alguna en el camino (ver figura
10.16).
ESTUDIO




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La demanda constante del mercado de unidades de mayor capacidad, ha hecho que los fabri-
cantes se apartaran del CHS tradicional, y buscaran soluciones como las planteadas en la
sección 4.2.
Sin embargo tanto el BIOS como el software seguían manejando la geometría tradicional. En
ese tiempo, el cambio fue mínimo, y se limitó introducción de un traductor desde una geome-
tría lógica (figura 10.16, CHS y CHS ) a una geometría física (figura 10.16,CHS ).
1
2
F
Es decir que mientras el software y el BIOS seguían usando al disco sin modificaciones apa-
rentes, la traducción necesaria se realizaba en la electrónica del disco.
La demanda de mayor capacidad siguió, y aparecieron limitaciones en el modo de direccio-
namiento CHS del BIOS. Si se hubiera mantenido ese esquema, no hubiera sido posible usar
discos de más de 504 megabytes.
Para solucionar ese inconveniente, se cambió la modalidad de direccionamiento entre los dis-
cos rígidos y el BIOS, por otra que se denominó LBA (Logical Block Addressing, direccio-
namiento por bloques lógicos) como se esquematiza en la figura 10.17. En este caso el soft-
ware sigue sin cambios, y sigue usando al disco como lo hizo siempre, pero el BIOS ahora,
toma el valor CHS y lo traduce a un número de bloque o sector (LBA). Este número se lo
1
entrega a la electrónica del disco, la cual a su vez vuelve a convertir en una coordenada CHS
F
física real.
     
Software
  
CHS
1  
BIOS
  
CHS
2       
Electrónica del
disco  
Unidad
de disco
CHS
F
  
Figura 10.16     
Software
  
CHS
1  
BIOS
  
LBA       
Electrónica del
disco  
Unidad
de disco
CHS
F
  
Figura 10.17




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Como sabemos, la historia no termina allí. La demanda de mayor capacidad siguió, y surgió
otra limitación: el modo de direccionamiento entre el Software y el BIOS. De haber continua-
do con esa limitación, no se hubiesen podido emplear discos de más de 8 Gigabytes de capa-
cidad. Para subsanar ese inconveniente, hubo que introducir cambios tanto en el software co-
mo en el BIOS. Ahora tanto el software como el BIOS utilizan el mismo modo de direccio-
namiento: LBA (ver figura 10.18)      
Software
  La demanda constante del mercado de unidades de mayor capacidad, ha hecho que los fabri-
cantes se apartaran del     CHS tradicional, y buscaran soluciones como las planteadas en la
sección 4.2
Sin embargo tanto el BIOS como el software seguían manejando la geometría tradicional. En
ese tiempo, el cambio fue mínimo, y se limitó introducción de un traductor desde una geome-
tría lógica (figura 10.16, CHS1 y CHS2) a una geometría física (figura 10.16,CHSF).
Es decir que mientras el software y el BIOS seguían usando al disco sin modificaciones apa-
rentes, la traducción necesaria se realizaba en la electrónica del disco.