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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THP / Clase 10                                                              2

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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THP / Clase 10                                                              3

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)

THP / Clase 10                                                              4

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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THP / Clase 10                                                              5

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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THP / Clase 10                                                              6

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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THP / Clase 10                                                              7

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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THP / Clase 10                                                              8

      

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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THP / Clase 10                                                              9

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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THP / Clase 10                                                              10

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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THP / Clase 10                                                              11

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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THP / Clase 10                                                              13

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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THP / Clase 10                                                              16

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

Instituto Tecnológico Argentino

THP / Clase 10                                                              17

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,CHS_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.