UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURAESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS INFORMATICOSARQUITECTURA DE COMPUTADORAS.

CATEDRATICO:

GUIA DE LABORATORIO.EL DISCO DURO Y COMPONENTES.

OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA: Determinar el concepto de disco duro, conocerlo físicamente, identificar cada

una de sus partes, así como las funciones de cada una de estas. Conocer cada una de los componentes de una motherboard.

INTRODUCCION TEORICA.

En la actualidad, las computadoras se han vuelto un elemento prácticamente indispensable en el desarrollo de nuestras actividades. Por ello que es importante a la hora de adquirir una computadora conocer las especificaciones de esta. Una computadora esta constituida por una serie de elementos necesarios para un correcto funcionamiento, entre los cuales podemos mencionar al procesador, el disco duro, la memoria RAM, la tarjeta de video, etc. En esta práctica se conocerá físicamente un disco duro, cuales son las partes que los componen y cuales con las funciones de estos.

1. Definición.

Comenzaremos con la primera interrogante: ¿Qué es el disco duro?

El disco duro es la principal unidad de almacenamiento de datos y programas de una computadora. Estos datos se almacenan de manera permanente, es decir que en caso de falta de energía, la información no se perderá, y constituyen la memoria de almacenamiento masivo de la computadora.

2. Características Físicas:

Físicamente un disco duro esta compuesta por dos partes: la carcasa exterior y sus componentes internos.

Tecnología:1. Discos duros magnéticos

En los discos duros magnéticos los datos se almacenan en unos discos (de ahí su nombre) de aluminio o cristal que copian la información físicamente a través de campos magnéticos. Para ello, hay un cabezal que graba y lee los datos. Para que te hagas una idea, el funcionamiento sería como el de un tocadiscos.En este tipo de discos duros, mientras el cabezal se mueve, los discos giran. La velocidad con la que giran los discos define el tiempo que tardará el cabezal en situarse en el lugar correcto para recuperar o grabar la información. Cuantas más revoluciones por minuto (RPM), mayor rapidez.

Componentes del Disco Duro.

El disco duro esta conformado por una serie de platillos apilados unos sobre otros y se encuentran dentro de una carcasa impermeable al aire y al polvo. Estos discos son de aluminio y están recubiertos de una película plástica sobre la cual se ha dispersado un polvillo muy fino de oxido de hierro o de cobalto como material magnético.

En la figura1 se puede identificar algunas de las partes importantes que constituyen a un disco duro:

Figura 1: Partes de un Disco Duro.

Es importante mencionar que cada disco posee dos caras, a cada una de las cuales les corresponde una cabeza de lectura y escritura, la cual a su vez esta soportada por un brazo. En otras palabras, para cada cara del disco existe una cabeza. Por ejemplo, si tenemos un Disco Duro de 7 platillos, en donde se están utilizando todas las caras, se tendrán por lo tanto 14 cabezas.Otro aspecto importante es saber que los platillos están divididos en pistas concéntricas, las cuales están numeradas desde la pista numero cero hasta la última. Entre mas pistas tenga el disco, mayor será la capacidad de almacenamiento de este.Todas las cabezas de lectura y escritura se mueven simultáneamente, lo que implica que es mas rápido escribir en la misma pista de varios platillos que escribir en los platillos uno después de otro.

En un disco podemos notar que aparece la cantidad de cilindros de este. Los cilindros consisten en el conjunto de pistas que tienen el mismo número en los diferentes platillos que constituyen al disco duro. Es decir que el número de cilindros en un disco duro es igual al numero de pistas que hay en cualquiera de los platillos de este.

Por otro lado, podemos encontrar en la descripción de las características de un disco los sectores de este. ¿Que es un sector? El sector no es mas que una parte de una pista. Es decir que las pistas están divididas en sectores, este es un numero variable que puede andar entre 17 a mas de 50. Cabe mencionar que los sectores no tienen el mismo tamaño en todas las pistas, ya que por ejemplo, los sectores mas cerca del centro del disco son mas pequeños que los del exterior, y es mas, ambos sectores almacenan la misma

cantidad de datos, 512 bytes, y tienen por lo general en los discos duros antiguos, todas las pistas tenían la misma cantidad de sectores. Los discos duros modernos utilizan un procedimiento denominado Zone-Bit-Recording, el cual consiste en colocar un numero de sectores el cual varia dependiendo del diámetro de la pista.

Por otro lado, podemos encontrar en las especificaciones de un disco duro los clusters. El cluster no es mas que una agrupación de sectores, la cual la determina el fabricante.

En la siguiente figura podemos ver en un platillo, cuales son cada una de las partes que lo componen:

Pistas, sectores y cilindros.

Cuando se formatea un disco duro, lo que se esta haciendo es establecer las pistas y sectores del disco.

Algunas veces, queremos instalar mas de un sistema operativo, o deseamos tener la información del disco duro, separada de la del sistema operativo. Esto es posible hacerlo creando una “partición” del disco duro. Las particiones son divisiones lógicas de un disco duro, de manera que en el caso de un disco duro nuevo, el disco viene con solamente una partición que cubre toda la superficie del disco. En pocas palabras, al hacer una partición lo que se esta haciendo es simulando que existe mas de un disco duro, pero físicamente solo se dispone de uno. Cada uno de estas particiones será tratada como una unidad independiente.

Hay dos tipos de particiones:

Partición Primaria: Es desde la cual se instala por lo general el sistema operativo. Para que funcione esta, es necesario que este activada.

Partición extendida: Es la partición en la cual se crean las unidades lógicas las cuales serán tratadas como unidades independientes.

Partición de un disco duro.

Una pregunta que puede surgir es como se escribe y se lee la información en un disco duro. Un punto importante es saber que toda la información se encuentra en forma de bit. Como se menciono al principio, el disco duro esta compuesto por un material magnético en forma de polvillo. El detalle consiste en que este material es capaz de magnetizarse, pudiéndose formar arreglos que nos permitan identificar si es un bit cero o un uno. En las siguientes figuras podremos observar como se magnetiza este material, y además, como es posible leer el material que ya esta magnetizado.

Lectura y escritura de datos en un Disco Duro.

2. Discos de estado sólidoLos discos de estado sólido o SSD (Solid State Disks o Drives) consisten en una placa con transistores semiconductores que almacenan la información. Utilizan memoria flash, una memoria no volátil, para guardar datos. Al ser no volátiles tampoco necesitan recibir corriente eléctrica constantemente para mantener almacenada la información.Este tipo de discos son más modernos y solucionan varios de los problemas de los discos duros magnéticos:

Son más rápidos en leer los datos porque no hay ningún cabezal que tenga que desplazarse por los discos

Son más resistentes porque no hay partes móviles en su interior Requieren de menor potencia para su funcionamiento (importante en discos duros

externos) Son mucho más silenciosos No es necesario desfragmentarlos para reorganizar los datos regularmente

Sin embargo, los SSD son bastante más caros que los discos duros magnéticos.3. Discos duros híbridos SSHD

También existen, aunque son menos populares, dispositivos que combinan discos duros magnéticos con discos de estado sólido SSD. De esta forma pueden ofrecer una velocidad más que aceptable a un precio competitivo

 Características de los Discos Duros1. Memoria caché del disco duro

Es una memoria interna que tiene el disco que almacena temporalmente el flujo de datos del mismo (con los datos más demandados), incrementando así la velocidad global.

2. Tiempo de acceso y velocidad de rotación (rpm)El tiempo de acceso es el tiempo necesario para que el computador acceda a los datos solicitados del disco duro.En el caso de los discos duros magnéticos, el tiempo de acceso es la suma del tiempo medio de búsqueda (el tiempo promedio que tarda el cabezal en situarse en la posición deseada para empezar a leer o grabar la información), el retraso rotacional (el tiempo que tarda el disco en girar para posicionar el sector correcto frente el cabezal y que depende de la velocidad de rotación) y el tiempo de transferencia, que es el tiempo en que la información es leída o grabada en el disco.La velocidad de rotación sólo se aplica a los discos magnéticos. Mide el número de vueltas que los discos realizan por minuto (revoluciones por minuto). Cuanto mayor sea la velocidad de rotación, menor será el tiempo de acceso a la información para poder empezar a transmitir datos. Hoy en día lo más habitual son 5.400 y 7.200 RPM, aunque hay también de 10.000 revoluciones por minutoLos discos de estado sólido (SSD), al no tener partes móviles en su interior, presentan tiempos de acceso mucho más rápidos y constantes. Sin embargo, una vez el disco duro accede a la información, será la velocidad de transferencia la que determinará el tiempo que tardes en recuperar o grabar todos los datos, algo muy importante en el caso de ficheros de gran tamaño y que no depende de si el disco es magnético o de estado sólido.Velocidad de transferenciaOtro aspecto muy importante en la utilidad y rendimiento de un disco duro es la velocidad de transferencia. Se define como el volumen de datos por segundo que el disco duro puede enviar, lo cual es especialmente importante en archivos grandes como películas o vídeos.La velocidad de transferencia depende del tipo de interfaz o tecnología que utilice el disco duro para conectarse a la placa base del computador. Hasta alrededor del año 2000 los interfaces más populares habían sido los IDE (conocidos como ATA o PATA) y los SCSI. A partir de años resientes se han ido extendiendo los Serial ATA (SATA).Asegúrate antes de adquirir un disco duro de cuál es el interfaz de tu placa base para comprar uno compatible. Además los SAS

Tipos de InterfazPCIe Estos discos duros se conectan al computador mediante un puerto PCI Express de la misma manera que una tarjeta interna, pudiendo ofrecer mayores velocidades de trabajo.IDE (Dispositivo electrónico integrado, o también ATA o PATA) La conexión IDE tiene 40 conectores y acepta hasta dos dispositivos conectados a la misma fuente. Sin

embargo es una tecnología desfasada que se ha quedado atrás tanto en velocidad como compatibilidad.SATA (Serial ATA) Se trata del interfaz más común hoy en día para los discos duros internos. Existen ya varias versiones y las nuevas son compatibles con las anteriores. De esta forma un dispositivo SATA 1.0 será totalmente compatible con una conexión por cable SATA 3.0.

SATA 1.0 ofrece velocidades de transferencia de hasta 150 MB/segundo pero hoy en día ya no se comercializa.

SATA 2.0 permite velocidades de hasta 300 MB/segundo y seguramente sea el más popular actualmente

SATA 3.0 alcanza velocidades de transferencia de hasta 300 MB/segundo y permite conexión en caliente (conectarse o desconectarse del computador sin tener que apagarlo).

eSATA o eSATAp utiliza el propio cable para recibir la alimentación eléctrica, por lo que se utiliza para conectar discos duros externos a la placa base del ordenador. Es tan fácil usarlos como conectar el disco duro al equipo informático (como si de un USB se tratara) siempre que éste tenga un puerto eSATA. Su velocidad de transferencia va desde los 300 MB hasta los 750 MB por segundo.

USB El interfaz USB ofrece la gran ventaja de utilizar un único puerto para conectar la mayor parte de dispositivos externos. La versión 3.0 ya es capaz de transferir hasta 625 MB/segundo, 10 veces más que la versión USB 2.0. Es el estándar más utilizado en los discos duros externos por su versatilidad.Conviene recordar de todas formas que la mayoría de los discos duros no pueden aprovechar estas tasas de transferencia cercanas a los 600 MB/segundo. Si por ejemplo compras un disco duro externo USB 3.0 y lo conectas a un puerto USB 3.0, la velocidad de transferencia de datos ya no estará limitada por el USB sino por las propias características del disco.

FormatoFormato en discos duros magnéticos

Cualquier dispositivo de almacenamiento de datos debe ser estructurado en un formato lógico antes de su uso para indicar la manera en que será almacenada y organizada la información. En este caso, el formato de un disco duro lo configura el sistema de archivos, el cual depende del sistema operativo.El sistema de archivos organiza y da acceso a los ficheros del disco duro, especificando la ruta de cada uno, como por ejemplo D:\Usuarios\Boris\Vídeos\película1.wmv.D: es la unidad de almacenamiento en que se encuentra el archivo. :\Usuarios\Juan\Vídeos\ es la ruta del archivo, película1 es el nombre del archivo y wmv la extensión del archivo.Los sistemas de archivos más comunes son el NTFS y FAT de Windows, los ext2, ext3 y ext4 de Linux, y los HFS y HFS+ de Mac OS. FAT es hoy en día el sistema de archivos más habitual en unidades externas de almacenamiento de información, aunque NTFS es un sistema que le supera en eficiencia y fiabilidad.Los discos duros suelen venir ya formateados de serie, con lo que su sistema de archivos asignará los sectores correspondientes a los paquetes de datos que se guarden.

Diferencias Físicas de Discos duros:

La capacidad neta de un disco duro viene dada por la siguiente formula:

Capacidad = Bytes por sector x Numero de sectores x Numero de Cilindros x Numero de cabezas

"cluster", un cluster es una agrupación de sectores (ya veremos cuantos) y además con potencia de 2, es decir un cluster pueden ser 1, 2, 4, 8, 16 ... sectoresEs decir si nuestro "cluster" es de 32 Kb, y con el Notepad, hemos escrito un documento que sólo tiene la palabra "hola" (4 bytes de longitud), nos da igual. En el disco esto ocupa físicamente ("gasta") 32 Kb.

El sistema de archivos FAT se compone de cuatro secciones:1. El sector de arranque. Siempre es el primer sector de la partición (volumen) e

incluye información básica, punteros a las demás secciones, y la dirección de la rutina de arranque del sistema operativo.

2. La región FAT. Contiene dos copias de la tabla de asignación de archivos (por motivos de seguridad). Esto son mapas de la partición, indicando qué clusters están ocupados por los ficheros.

3. La región del directorio raíz. Es el índice principal de carpetas y ficheros.4. La región de datos. Es el lugar donde se almacena el contenido de ficheros y

carpetas. Por tanto, ocupa casi toda la partición. El tamaño de cualquier archivo o carpeta puede ser ampliado siempre que queden suficientes clusters libres. Cada cluster está enlazado con el siguiente mediante un puntero. Si un

determinado cluster no se ocupa por completo, su espacio remanente se desperdicia.

Pero cuántos clusters puede tener un disco, o mejor dicho una partición: pues bien, la respuesta viene dada justamente por la denominación que se usa para distinguir los file systems: en un sistema fat12 podrá haber cómo máximo 2^12 (=4096) clusters y en FAT16 2^16 (=65536) clusters.En fat 16 veremos que la cantidad final de clusters de una partición va a ser variable entre 2^15 y 2^16, es decir entre 32768 y 65536Hagamos algunas cuentas: sabemos que podemos asignar un máximo de 65536 unidades por partición. Por lo tanto, si se trata de una partición de entre 1024 y 2048 MB, el tamaño del cluster será de 32768 BEn el caso de 1024MB se usarán aproximadamente 32768 clusters (2 ^15) y en el caso de una partición de 2 GB, 65536. En una partición de 1600MB, por ejemplo, la cantidad de clusters será la división de los 1600MB por 32768 Bytes. Para resumir digamos que la estructura de un disco DOS es como sigue:1 tabla de partición para todo el disco1 tabla de partición adicional por cada partición a partir de la segunda1 boot record por partición2 copias de FAT iguales por partición1 directorio raíz por partición

Ahora que vimos la justificación, podemos verlo en una tabla.

Tamaño partición en MB Tamaño del cluster en Bytes Tamaño del cluster en sectores de 512 Bytes

>2048; <1024 32768 64

>1024; <512 16384 32

>512; <256 8192 16

>256; <128 4096 8

>128; <64 2048 4

Un master boot record (MBR) es el primer sector ("sector cero") de un dispositivo de almacenamiento de datos, como un disco duro.

Almacenamiento de un master boot record estándar

Dirección Descripción0x0000 Área de Código

0x01B8 4 bytes firma del disco (opcional)

0x01BEPara entradas en la tabla de particiones primarias de 16 bytes (esquema estándar de la Tabla de Particiones del MBR)

0x01FE 2 bytes firma del MBR (0xAA55)

Estructura del MBR [editar]

512 Bytes

Primer sector físico del disco (pista cero)446 Bytes Código máquina (gestor de arranque)64 Bytes Tabla de particiones2 Bytes Firma de unidad arrancable ("55h AAh" en hexadecimal)

Organización de la tabla de particiones Un registro de partición se organiza de la siguiente manera:512 Byte

Primer sector físico del disco duro (Pista Cero) 446 Byte

Código del sector de arranque

64 Byte

16 Byte

Primera partición 1 byte

Marca de arranque si el bit 7 está activo es una partición de arranque, los otros 6 bits deben ser ceros.

3 byte

CHS de inicio

1 byte

Tipo de partición

3 byte

CHS final

4 byte

LBA

4 byte

Tamaño en sectores

16 Byte

Segunda partición 1 byte

Marca de arranque si el bit 7 está activo es una partición de arranque, los otros 6 bits deben ser ceros.

3 byte

CHS de inicio

1 byte

Tipo de partición

3 byte

CHS final

4 byte

LBA

4 byte

Tamaño en sectores

16 Byte

Tercera partición 1 byte

Marca de arranque si el bit 7 está activo es una partición de arranque, los otros 6 bits deben ser ceros.

3 byte

CHS de inicio

1 byte

Tipo de partición

3 byte

CHS final

4 byte

LBA

4 byte

Tamaño en sectores

16 Byte

Cuarta partición 1 Marca de arranque si el bit 7 está activo es una partición

byte de arranque, los otros 6 bits deben ser ceros.3 byte

CHS de inicio

1 byte

Tipo de partición

3 byte

CHS final

4 byte

LBA

4 byte

Tamaño en sectores

2 Byte Firma de unidad arrancable ("55AA" en hexadecimal)

El tipo de partición define el formato que tiene una partición para que el sistema operativo sepa cómo gestionar los datos contenidos en su interior; es una cuestión relacionada con el MBR y la tabla de particiones.

00 Partición vacía 01 Partición FAT12 02 XENIX (principal) 03 XENIX (usuario) 04 FAT16 (hasta 32 Mb) 05 Partición extendida DOS 3.3+ 06 FAT16 (más de 32 Mb) 07 HPFS 07 NTFS 07 Advanced Unix 07 QNX 2.x 08 SplitDrive 08 Commodore DOS 08 DELL 08 QNX 1.x 09 AIX (partición de datos) 09 Coherent 09 QNX 1.x y 2.x (qnz) 10 Gestor de arranque de OS/2 10 Coherent (intercambio) 10 OPUS 11 FAT32 Windows95 OSR2 12 FAT32 LBA 13 FAT16 LBA 15 Partición extendida LBA de Windows95 16 ??? 17 FAT12 Oculta 17 FAT Lógica DOS 3.x 18 Partición de diagnóstico y configuración 20 FAT16 Oculta menor de 32 megabytes 20 AST DOS 22 FAT16 Oculta mayor de 32 megabytes

23 IFS oculta 24 AST SmartSleep 25 Sin uso

27 Windows95 OSR2 FAT32 Oculta 28 Windows95 OSR2 FAT32 LBA oculta 30 Windows95 OSR2 FAT LBA oculta

32 Sin uso 33 Reservada 34 Sin uso 35 Reservada 36 NEC DOS 3.x 38 Reservado 42 AtheOS (AFS) 43 SyllableSecure (SylStor) 49 Reservado 50 NOS 51 Reservado 52 Reservado 53 JFS 54 Reservado 56 TheOS v 3.3 de 2 Gb 57 Plan9 57 TheOS v 4 span 58 TheOS v 4 4Gb 59 TheOS v 4 partición extendida 130 Linux swap 131 Linux 136 Linux plaintext 165 FreeBSD 166 OpenBSD 169 NetBSD 191 Solaris 222 Utilidad Del