4.3 Hardware de Discos

Los discos son de diversos tipos. Los más comunes son los discos magnéticos (discos duros y disquetes). Estos se caracterizan por el hecho de que las lecturas y escrituras son igual de rápidas, lo que los hace ideales como memoria secundaria (paginación, sistemas de archivos, etc).

A veces se usan grupos de estos discos para contar con almacenamiento muy confiable. Para la distribución de programas, datos y películas son importantes de diversos tipos de discos ópticos (CD-ROM, CD grabable y DVD).

Discos magnéticos

Los discos magnéticos se organizan en cilindros, cada uno de los cuales contiene tantas pistas como haya cabezas apiladas en forma vertical. Las pistas se dividen en sectores, y el número de estos por pista es de 8 a 32 en el caso de los discos flexibles y hasta varios cientos en los discos duros. El número de cabezas varía entre 1 y 16

Algunos discos magnéticos tienen pocos componentes electrónicos y tan solo suministran un flujo de bits en serie. Estos discos, la controladora realiza la mayor parte del trabajo. En otros discos, Sobre todo los IDE (Integrated Drive Electronics; Electrónica integrada en la unidad), La unidad de disco misma contiene una micro controladora que se encarga de una parte del trabajo y permite a la verdadera controladora emitir un conjunto de comandos de nivel más alto

En la figura 5-17 se comparan los parámetros del medio de almacenamiento estándar de la PC original de IBM con los de un disco duro moderno, con el fin de mostrar lo mucho que han cambiado los discos en las dos últimas décadas. Es interesante observar que no todos los parámetros han mejorado en el mismo grado. El tiempo de desplazamiento de cabeza promedio es siete veces mejor, la tasa de transferencia es 1300 veces mejor, pero la capacidad ha mejorado en un factor de 50000. Este patrón tiene que ver con mejoras relativamente graduales en las partes móviles, mientras que ha aumentado enormemente la densidad de bits en las superficies de grabación.

Algo que debe tener presente al estudiar las especificaciones de los discos duros modernos es que la geometría que se especifica, que es la empleada por el software controlador, podría ser diferente del formato físico. En los discos más antiguos el número de sectores por pista era el mismo para todos los cilindros. Los discos modernos están divididos en zonas, y en las zonas exteriores tienen más sectores que las interiores. La figura 5-18a ilustra un disco diminuto con 2 zonas. La zona exterior tiene 32 sectores por pista; la interior 16. Un disco real, como el WD 18300, suele tener 16 zonas y el número de sectores aumenta aproximadamente 4% de una zona a la siguiente, a medida que se avanza del centro del disco hacia la orilla.

A fin de ocultar pormenores como el numero de sectores que hay en cada pista, la mayoría de los discos modernos tienen una geometría virtual que se presenta al sistema operativo. Se ordena al software actual como si hubiera x cilindros, y cabezas, y z sectores por pista. Luego, la controladora establece una correspondencia entre (x,y,z) y los números reales de cilindro, cabeza y sector. En la figura 5-18b se muestra una posible geometría virtual para el disco físico de la figura 5-18a. En ambos casos el disco tiene 192 sectores, solo que la disposición publicada es diferente de la real.

CD-ROMS

En los años recientes han aparecido discos ópticos (en contraposición con los magnéticos). Estos tienen densidades de grabación mucho más altas que los discos magnéticos convencionales. Los discos ópticos se desarrollaron para grabar programas de televisión, pero se les puede dar un uso más estético como dispositivos de almacenamiento para computadora. Debido a su capacidad, que puede ser enorme, los discos ópticos han sido tema de numerosas investigaciones y han experimentado una evolución increíblemente rápida.

Un CD se prepara utilizando un laser infrarrojo de alta potencia para quemar agujeros de 0.8 micras de diámetro en un disco de maestro de vidrio recubierto. A partir de este disco maestro, se prepara un molde, con protuberancias donde estaban los agujeros del laser. En este molde se inyecta resina de policarbonato fundida, para formar un CD con el mismo patrón de agujeros que el disco maestro de vidrio. Luego, sobre el policarbonato se deposita una capa muy delgada de aluminio reflejante y se le cubre con una laca protectora, y por ultimo una etiqueta. Las depresiones en el sustrato de policarbonato se llaman foso (pits); las areas no quemadas entre los fosos se llaman llanos (lands)

Al reproducirse, un diodo laser de baja potencia dirige un haz de luz infrarroja con una longitud de onda de 0.78 micras sobre los foso y llanos a medida que el disco gira bajo el laser. El laser incide por el lado del policarbonato, de modo que los fosos sobresalen hacia el laser como protuberancias en la superficie por lo demás plana. Puesto que los fosos tienen una altura igual a una cuarta parte de la longitud de onda del laser, la luz que se refleja en un foso está desfasada media longitud de onda respecto a la que se refleja en la superficie circundante. El resultado es que las dos partes se interfieren en forma destructiva y devuelven menos luz al foto detector del reproductor que la luz que se refleja de un llano. Es así como el reproductor distingue un foso de un llano. Aunque podría parecer más sencillo utilizar un foso para registrar un 0 y un llano para registrar un 1, resulta más confiable utilizar una transición foso/llano o llano/foso para un 1 y su ausencia para un 0, así que este es el esquema que se usa.

Los fosos y llanos se graban en una sola espiral continua que inicie cerca del agujero y avanza una distancia de 32 mm hacia el borde. La espiral describe 22188 revoluciones alrededor del disco (aproximadamente 600 por mm); Si se desenrollara, tendría 5.6 km de longitud. La espiral se ilustra en la figura 5-20