Disco duro, sistemas de archivos y formato de disco.

1. definiciones

Disco duro: Un disco duro es un disco magnético en el que puedes almacenar datos de ordenador. El disco duro es la parte de tu ordenador que contiene la información electrónica y donde se almacenan todos los programas (software). Es uno de los componentes del hardware más importantes dentro de tu PC.

El formato de disco: es un conjunto de operaciones informáticas, independientes entre sí, físicas o lógicas, que permiten restablecer un disco duro, una partición del mismo o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos a su estado original, u óptimo para ser reutilizado o reescrito con nueva información. Esta operación puede borrar, aunque no de forma definitiva, los datos contenidos en él.

Un sistema de archivos: son los métodos y estructuras de datos que un sistema operativo utiliza para seguir la pista de los archivos de un disco o partición; es decir, es la manera en la que se organizan los archivos en el disco. El término también es utilizado para referirse a una partición o disco que se está utilizando para almacenamiento, o el tipo del sistema de archivos que utiliza. Así uno puede decir “tengo dos sistemas de archivo” refiriéndose a que tiene dos particiones en las que almacenar archivos, o que uno utiliza el sistema de “archivos extendido”, refiriéndose al tipo del sistema de archivos.

partes del disco duroatendiendo a su constitución física

El disco duro esta compuesto por las siguientes estructuras:

Platos: También llamados discos. Estos discos están elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.

Cabezal de lectura/escritura: Es la parte del disco duro que lee y escribe los datos del disco. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza de lectura/escritura a cada lado del plato o disco, pero hay algunos discos de alto desempeño tienen dos o mas cabezas sobre cada que tienen dos o más cabezas sobre cada superficie esto de manera que cada cabeza atienda la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial.

Impulsor de Cabezal: Es un motor que mueve los cabezales sobre el disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la lectura/escritura.

Pistas: La superficie de un disco esta dividida en unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se mueven entre la pista 0 a la pista más interna.

Cilindro: Es el conjunto de pistas concéntricas de cada cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista esta formada por uno o más cluster.

Sector: Las pistas están divididas en sectores, el número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores de 512 bytes cada uno.

Partes de un disco duro atendiendo a su formato físico

Para que un disco pueda ser utilizado es necesario que esté formateado. El proceso de formatear un disco consta de dos partes: el formateo físico y el formateo lógico. El primero consiste esencialmente en la creación de sectores y el segundo es la adaptación del disco a los estándares de un sistema operativo concreto.

formateo de bajo nivel o físico En el formateo de bajo nivel se crean físicamente las pistas, se dibujan sobre el disco justo debajo de los cabezales (antes el sustrato magnético permanece uniforme), y se dividen en sectores, que se numeran no necesariamente de manera secuencial -factor de intercalado- para optimizar el rendimiento del disco.

Partes del disco duro atendiendo a su formato lógico

El formateo lógico o también llamado sistema de archivos, puede ser realizado habitualmente por los usuarios, aunque muchos medios vienen ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado. El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia la asignación de archivos a sectores, con lo que se pierde la vieja asignación que permitía acceder a los archivos. Antes de poder usar un disco para guardar información, éste deberá ser formateado. Un disco duro nuevo, o un dispositivo para grabar en cinta, pueden no haber sido pre-formateados. Habitualmente, un formateo completo hace tres cosas:

Borra toda la información anterior (incluyendo virus) Establece un sistema para grabar disponiendo qué y dónde se ubicará en

el disco. Verifica el disco sobre posibles errores físicos o magnéticos que pueda

tener.

Tipos de formato El formato o formateo de disco, es un conjunto de operaciones informáticas, independientes entre sí, físicas o

lógicas, que permiten restablecer un disco duro, una partición del mismo o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos a su estado original, u óptimo para ser reutilizado o reescrito con nueva información. Esta operación puede borrar, aunque no de forma definitiva, los datos contenidos en él. En algunos casos esta utilidad puede ir acompañada de un Particionado de disco.  Este formateo es de dos tipos diferentes:

Formateo físico: Este tipo de formateo, también llamado Formateo de bajo nivel es el que define el tamaño de los sectores, así como su ubicación en los discos. En los discos duros este tipo de formateo no suele ser necesario hacerlo por parte del usuario, ya que los discos duros vienen ya con el formateo físico hecho de fabrica. Es un tipo de formateo que no se hace a través del sistema operativo o utilidades de estos SO, sino que hay que hacerlo a través de unos programas específicos para ello, generalmente proporcionados como utilidades por los propios fabricantes del disco. Además, este formato no se suele perder, salvo por averías causadas por campos magnéticos, elevadas temperaturas o por un problema físico en el disco duro. Es un tipo de formateo muy lento, pudiendo llegar a tardarse en el varias horas. Hay que aclarar que una vez realizado un formateo físico es totalmente imposible recuperar nada de lo que hubiera en el disco anteriormente. 

Formateo lógico: Este es el tipo de formateo que si que solemos hacer. Aquí hay que hacer una diferenciación: Cuando hemos formateado el disco, la información de este formateo se guarda en los sectores de inicio del disco. En estos mismos sectores, que se conocen en su conjunto como sectores de arranque, cuando grabamos algo en el disco, se guarda también la información de los clúster que ocupan estos archivos. Pues bien, hay un tipo de formateo, llamado formateo rápido que en realidad lo único que hace es eliminar esta información. Esta operación, mal llamada formateo no es tal, puesto que no hace una revisión del disco, tan solo se limita a eliminar la información del contenido de los clúster. 

Funcionamiento de un disco convencional

Siempre que se enciende el ordenador, los discos sobre los que se almacenan los datos giran a una gran velocidad (a menos que disminuyan su potencia para ahorrar electricidad).Los discos duros de hoy, con capacidad de almacenar multigigabytes mantienen el mínimo principio de una cabeza de Lectura/Escritura suspendida sobre una superficie magnética que gira velozmente con precisión microscópica. Pero hay un aspecto de los discos duros que probablemente permanecerá igual. A diferencia de otros componentes de la PC que obedecen a los comandos del software, el disco duro hace ruidos cuando emprende su trabajo. Estos ruidos son recordatorio de que es uno de los pocos componentes de una PC que tiene carácter mecánico y electrónico al mismo tiempo

Tabla de asignación de archivos

La Tabla de Asignación de Archivos es una lista de valores digitales que describe la asignación de los clústers de una partición o, dicho de otra forma, el estado de cada clúster de la partición en la que se encuentra. De hecho, cada célula de la tabla de asignación corresponde a un clúster. Cada célula contiene un número que indica si un archivo está utilizando el clúster. De ser así, indica la ubicación del siguiente clúster en el archivo. De esta forma, se obtiene una cadena FAT, la cual es una lista vinculada de referencias que apunta a los clústers sucesivos hasta el final del archivo. Las primeras dos entradas almacenan información acerca de la tabla misma, mientras que las entradas siguientes hacen referencia a los clústers. Algunas entradas pueden contener valores que indiquen el estado del clúster específico. En realidad, cada partición contiene dos copias de la tabla almacenada de manera contigua en el disco, para que pueda recuperarse si la primera copia se corrompe

Diferencia entre FAT16 FAT32 NTFS

El primer sistema de archivos en ser utilizado en un sistema operativo de Microsoft fue el sistema FAT, que utiliza una tabla de asignación de archivos. La tabla de asignación de archivos es en realidad un índice que crea una lista de contenidos del disco para grabar la ubicación de los archivos que éste posee. Ya que los bloques que conforman un archivo no siempre se almacenan en el disco en forma contigua un fenómeno llamado fragmentación, la tabla de asignación permite que se mantenga la estructura del sistema de archivos mediante la creación de vínculos a los bloques que conforman el archivo. El sistema FAT es un sistema de 16 bits que permite la identificación de archivos por un nombre de hasta 8 caracteres y tres extensiones de caracteres. Es por esto que el sistema se denomina FAT16.

Aunque el VFAT era un sistema inteligente, no afrontaba las limitaciones de FAT16. Como resultado, surgió un nuevo sistema de archivos en Windows 95 OSR2 Este sistema de archivos, denominado FAT32 utiliza valores de 32 bits para las entradas FAT. De hecho, sólo se utilizan 28 bits, ya que 4 bits se reservan para su uso en el futuro. Por lo tanto, FAT32 permite particiones mucho más grandes.

NTFS es un sistema de archivos de Windows NT. Está basado en el sistema de archivos HPFS de IBM/Microsoft usado en el sistema operativo OS/2, y también tiene ciertas influencias del formato de archivos HFS diseñado por Apple. NTFS permite definir el tamaño del clúster, a partir de 512 bytes de forma independiente al tamaño de la partición. Es un sistema adecuado para las particiones de gran tamaño requeridas en estaciones de trabajo de alto rendimiento y servidores puede manejar volúmenes.

Ventajas y desventajas

•La diferencia que existe entre FAT32 y FAT16 es en cuánto espacio puede manejar eficientemente cada uno de ellos.

•Una partición NTFS es más segura y es muy sencillo convertir una FAT16 ó FAT32 a NFTS.•la diferencia entre FAT32 y NTFS es que FAT32 es mas compatible, NTFS suele ser mas rapido y seguro aunque si te decides por ntfs puede que tengas problemas para acceder a el desde linux

FAT 16 FAT32 NTFSTamaño máximo del dispositivo

2MB 2GB 2TB

Discos duros actuales

Las unidades híbridas son aquellas que combinan las ventajas de las unidades mecánicas convencionales con las de las unidades de estado sólido. Consisten en acoplar un

conjunto de unidades de memoria flash dentro de la unidad mecánica, utilizando el área de estado sólido para el almacenamiento dinámico de datos de uso frecuente

(determinado por el software de la unidad) y el área mecánica para el almacenamiento masivo de datos. Con esto se logra un rendimiento cercano al de unidades de estado

sólido a un costo sustancialmente

Actualmente la nueva generación de discos duros utiliza la tecnología de grabación perpendicular (PMR), la cual permite mayor densidad de almacenamiento. También

existen discos llamados "Ecológicos", los cuales hacen un uso más eficiente de la energía.

¿Las unidades de asignación o clústeres que se crean cuando se hace el formato lógico, están contiguos?

Una operación de lectura pierde cantidades despreciables de tiempo, pero que a grandes rasgos resultan en pérdidas de segundos o minutos. Para ello, se recurre al intercalado de disco, procedimiento consistente en numerar los clústers de forma no contigua o separados entre sí, de manera que después de la transmisión de datos a la memoria principal no haya que esperar una rotación completa. El intercalado puede ser simple o doble, según la velocidad de transmisión de datos del buffer.