Discos

Indice
1.
Discos
2. Discos
magnéticos
3. Disco
rígido
4.
Diskettes
5. Zip
6. Discos magneto
ópticos
7. Jaz
8. Discos
Ópticos
9. DVD
10. CD
11. Discos
PD
12. Discos
WORM

1. Discos

¿Qué lugar ocupan las unidades de discos
magnéticos y ópticos dentro del conjunto de los
periféricos más comunes?
Los discos, sean rígidos, CDs, o disquetes se consideran
memoria
auxiliar o secundaria, de gran capacidad de
almacenamiento en
relación con la memoria
principal, pero de acceso un millón de veces más
lento. Determinamos dos clases de periféricos, de entrada (teclado,
unidad de discos, mouse,
escáner, módem, etc.): son
dispositivos que sirven para entrar del "exterior" datos a procesar
y programas para
procesarlos, cuyo destino será la memoria.
Periféricos de salida (monitor,
impresora,
unidad de discos, módem, etc.): son dispositivos
encargados de transferir al "exterior" la información proveniente de memoria, sean
datos
procesados o programas. Las
unidades de discos y de CD se designan
periféricos de almacenamiento
masivo. En una operación de entrada leen archivos de datos
o programas archivados en esos discos, los cuales luego
llegarán a memoria; y en una operación de salida
permiten archivar resultados que estaban en memoria. Desde
CD-ROM y
semejantes sólo son posibles operaciones de
entrada.
¿Qué tipos de discos se usan en el presente en las
unidades de disco, disquete y CD, de los
equipos de computación?

Los distintos tipos de discos existentes para computación, tienen en común que se
emplea como soportes para almacenar grandes cantidades de
información (datos y programas), en general
durante largo tiempo. Difieren
en la tecnología de almacenamiento / lectura, en la
cantidad de información que memorizan, en el tiempo que se
tarda en acceder y transferir datos requeridos, en la seguridad con que
mantienen la información durante un tiempo estimado, y en
el costo por
megabyte almacenado.

La siguiente clasificación se hace en función
del primero de los aspectos citados: la tecnología de
almacenamiento y lectura,
determinante de los restantes.

2. Discos
magnéticos

Orígenes de los discos magnéticos
Desde la creación de los dispositivos de
almacenamiento de información hasta la actualidad ha
habido un largo proceso de
evolución, desde las tarjetas
perforadas, pasando por la cinta perforada, la cinta
magnética, Ferrita, tambor magnético y llegando
finalmente al disco magnético.
El primer dispositivo de almacenamiento de información fue
la tarjeta perforada de Babagge, pero este tenía un
inconveniente que consistía en que no era reutilizable, su
sucesor (sin contar la cinta perforada, etc.) fue la cinta
magnética que podía ser reutilizada pero no era de
acceso aleatorio (para leer un bit se debían leer todos
los anteriores), finalmente, se supero este problema con la
aparición de los discos magnéticos, que permiten su
reutilización y acceder a cualquier dato sin tener que
leer los anteriores.

Características generales de los discos
magnéticos
Se considera un dispositivo de almacenamiento de
información magnético todo aquel que se base en las
propiedades magnéticas de algunos materiales.
Un disco magnético esta constituido por una superficie
metálica, en el caso de los hard disks o plástica
en el caso de los floppy disks, recubierta por una capa de un
material magnetizable, los datos se almacenan cambiando el
sentido del campo
magnético de dicha sustancia, y una cabeza de lectura
y grabación por cada superficie de disco (actualmente los
discos duros
vienen en paquetes de varios platos), esta cabeza esta conformada
por un electroimán que puede inducir un campo
magnético o detectar el sentido del cambio
magnético. La cabeza se mueve radialmente mientras que el
disco gira en un sentido. La información se almacena en
pistas concéntricas que a su vez se dividen en sectores
que a su vez se dividen en bloques.

Los discos pueden estar grabados en codificaciones
diferentes:
FM: Modulación
de frecuencia
MFM: Modulación
de frecuencia modificada
MF2M: Modulación de frecuencia doblemente
modificada

Dependiendo de la codificación con la que haya
sido grabado el disco será de alta o baja densidad.
Será de alta si fue grabado en MFM o MF2M y baja si fue
grabado en FM.
Al guardar datos en un disco magnético, los bits se pueden
orientar horizontal o verticalmente, es decir, grabarlos en la
misma pista en el mismo plato o grabarlos en pistas de distintos
platos, esto solo es posible en los discos rígidos ya que
son los únicos que consisten en paquetes de varios
platos.

Cuanto más lejos este la pista del centro la
densidad de
grabación será menor, asimismo, cuanto más
cerca del centro este una pista la densidad de grabación
será menor, esto quiere decir que en las pistas exteriores
los bits estarán más dispersos y en las pistas
interiores más apiñados, pero esto no influye en la
capacidad del disco. Para aumentar la capacidad del disco,
hablando de densidad, se debería aumentar la densidad
radial, es decir las pistas por pulgada.

La unidad funcional de lectura o escritura es el sector.
Entre sector y sector existen unas separaciones llamadas "gaps".
Para poder
localizar un dato se debe conocer el plato, la cara, el cilindro
(conjunto de pistas concéntricas que ocupan la misma
posición en cada plato) y el sector.

El tiempo que toma leer un dato en n disco
magnético tiene dos componentes. El tiempo de posicionamiento,
el intervalo de tiempo que toma posicionar la cabeza sobre la
pista correspondiente y el tiempo de latencia, el tiempo que
tarda el disco en ubicar el sector debajo de la
cabeza.

Los discos rígidos giran a tal velocidad que
si tan solo una pequeña partícula de polvo
colisionará con la cabeza al estar en la superficie del
disco dañaría severamente la cabeza y el plato.
Este problema fue solucionado con la tecnología Winchester
que consistía en platos herméticamente cerrados. En
los discos flexibles las fallas son mucho más frecuentes
ya que la cabeza para leer presiona contra la
superficie.

Existen dos tipos de unidades de cabeza de lectura /
escritura para discos rígidos. Un tipo de cabeza consiste
en un conjunto de cabezas con un sistema de
movimiento
individual para cada cara permitiendo acceder a distintas pistas
simultáneamente. El otro tipo consiste en un conjunto de
cabezas (una por cada cara) que se mueven al unísono,
pudiendo acceder a una sola pista a la vez. Aunque el primer tipo
es mucho más rápido que el segundo, dicho mecanismo
es también mucho más costoso y este hecho
causó que se dejaran de fabricar.

Actualmente los discos rígidos vienen formateo
físico o de bajo nivel realizado por el fabricante, cada
cara tiene un número de pistas y sectores predeterminado.
Lo que se denomina formateo físico o de alto nivel es
realizado por el usuario mediante el comando format este crea en
el disco el área de sistema, el
registro de
arranque (boot sector), la FAT (File Alocation Table) y el
directorio raíz (root directory). Las diferencias con los
discos floppy es que estos últimos son formateados
física y
lógicamente en un solo paso, y que un disco flexible no se
puede particionar.

Un disco rígido comienza a girar cuando se
enciende el sistema y no se detiene hasta que se apague, cuando
esto sucede, la cabeza se mueve hacia la pista más
exterior donde se posa al dejar de girar el disco.

Tipos de discos magnéticos
Dentro de los discos magnéticos existen varios tipos
diferentes:
Discos flexibles
Discos intercambiables
Discos fijos

Paquetes de discos
Discos cartucho
Discos con tecnología Winchester
Discos winchester (disco duro):Un
desarrollo
reciente es el disco Winchester. Es un disco de pequeño
tamaño pero de gran precisión y con una gran
capacidad de almacenamiento. Está permanentemente montado
en su unidad.

Los platos de estas unidades están
herméticamente cerrados y son fijos. El hecho de que
estén herméticamente cerrados es por reducir los
efectos de la suciedad ambiental. No es necesario el retraimiento
de las cabezas en reposo, existiendo una pista específica
de "aterrizaje". Las cabezas van más próximas a la
superficie que en las anteriores unidades, lográndose
grandes densidades de grabación. Por tanto, en
pequeñas superficies se pueden almacenar mucha
información.

¿Cuáles son las propiedades y funciones de los
discos magnéticos?
Un disco magnético (rígido o flexible) es
sinónimo de soporte de almacenamiento externo, complemento
auxiliar de la memoria principal RAM de una
computadora
(memoria electrónica interna de capacidad limitada,
un millón de veces más rápida de acceder que
un disco, pero volátil).

1. Tiene capacidad para almacenar masivamente grandes
   cantidades de información en reducidos espacios con el
   consiguiente bajo costo
   relativo por byte almacenado.
3. Es memoria "no volátil": guarda largo tiempo
   los bits almacenados aunque se retire el suministro de energía
   eléctrica, propiedad
   que la memoria principal carece.
4. Permite acceder en pocos segundos, casi directamente,
   al lugar donde se halla un bloque de datos a leer o escribir,
   sin necesidad de búsqueda en todos los bloques de datos
   que le preceden, como ocurre en una cinta
   magnética.

La información residente en un disco está
agrupada y clasificada constituyendo archivos o
ficheros ('files"), como quiera llamarse, identificables por su
nombre. Un archivo puede
contener datos o programas.

Con la tecnología actual de los sistemas de
computación, gran parte de los procesos de
Entrada y Salida de datos tienen como origen y destino los discos
magnéticos. Esto se manifiesta en que:

• La mayoría de los programas están
  almacenados en disco, constituyendo archivos "ejecutables".
  Cuando se necesita un programa, una
  copia de éste pasa a memoria principal, para ser
  ejecutado.
• Generalmente pasa de disco a memoria una copia del
  archivo de
  datos que procesará un programa. Los
  resultados obtenidos van de memoria a disco, formando parte de
  dicho archivo o de otro.
• El disco sirve también para simular una
  "memoria
  virtual", de mucho mayor capacidad que la memoria principal
  existente.

Comúnmente, los disquetes son usados para copias
de resguardo ('backup"), y para transportar archivos de programas
o de datos.

Los discos rígidos y disquetes son medios de
almacenamiento externos. Para ser leídos o escritos deben
insertarse en el periférico "unidad de disco"' ("disk
drive") que para los disquetes se denomina
"disquetera".

¿Qué es un disco magnético, y
cómo se escribe o lee cada bit de un sector?
Un disco (sea flexible o duro) sirve de soporte para archivos de
información. Almacena los bytes de estos archivos en uno o
varios sectores de pistas circulares. Ellas son anillos
concéntricos separados lo menos posible entre sí,
existentes en sus dos caras recubiertas de una fina capa
superficial de material magnetizable. Este es del tipo usado en
las cintas de audio, siendo que las partículas
ferromagnéticas que lo componen conservan su magnetismo aunque
desaparezca el campo que las magnetizó.

El cuerpo del disco así recubierto en sus dos
caras, está constituido: en los disquetes por mylard
(flexible), y en los discos rígidos por aluminio o
cristal cerámico.

La estructura
física de
un disco, con sus pistas y sectores. Estas pistas, invisibles, se
crean durante el "formateo". Este proceso
consiste en grabar (escribir) magnéticamente los sucesivos
sectores que componen cada una de las pistas de un disco o
disquete, quedando así ellas magnetizadas.

Luego del formateo, en cada sector quedan grabados los
campos que lo constituyen, entre los cuales se halla el que
permite identificar un sector mediante una serie de
números, y el campo de 512 bytes reservado para datos a
grabar o regrabar, lo cual tiene lugar cada vez que se ordena
escribir dicho sector.

La grabación se logra-como en un grabador de
audio- por la acción de un campo magnético de
polaridad reversible (N-S ó S-N), que imanta la pista al
actuar dicho campo sobre ella, al salir a través de un
corte ("entrehierro") realizado en un diminuto núcleo
ferromagnético (núcleo hoy suplantado por una
película delgada inductiva). El ancho de este
núcleo determina del ancho de la pista (0,1 mm o
menos).

Una bobina de alambre arrollada sobre este núcleo
genera dicho campo magnético, al circular por ella una
corriente
eléctrica. El núcleo ferromagnético y la
bobina constituyen una cabeza (head). Todas las pistas de una
cara de un disco son escritas o leídas por una misma
cabeza, portada por un brazo móvil. La cabeza queda
inmóvil sobre la pista a escribir o leer, mientras el
disco gira frente a ella', según se
verá.

Existe una cabeza para cada cara de un disco. Los brazos
que las soportan se mueven juntos. 0 sea, que si la cabeza de la
cara superior está sobre una cierta pista, la otra cabeza
estará en una pista de la cara inferior, teniendo siempre
ambas pistas el mismo radio (una
está sobre la otra separadas por el espesor del
disco).

Sólo una cabeza puede estar activada por vez,
para leer o escribir sectores de la cara que le
corresponde.

En una escritura, a la cabeza seleccionada -muy
próxima o tocando la superficie del disco- le llega del
exterior -por dos cables- una señal eléctrica que
presenta dos niveles de tensión
eléctrica.

Con el nivel bajo de tensión se produce una
circulación de corriente isn por la bobina que
envuelve la pieza, con lo cual ésta se convierte en un
poderoso imán, con sus extremos con un polo sur (S) y otro
norte (N).

El campo magnético que sale del entrehierro
magnetiza y orienta partículas de óxido de hierro de la
superficie del disco o disquete, que pasan frente al entrehierro
al girar el disco, convirtiéndolas en microscópicos
imanes. Así, durante el tiempo que la señal
eléctrica citada está en el nivel bajo, se genera
-en el tramo de la pista que pasó frente a la cabeza- un
conjunto de pequeños imanes igualmente polarizados y
orientados, cuyo efecto sumado equivale a la existencia de un
imán permanente en la superficie de ese tramo de
pista.

El campo magnético de este imán así
creado por la cabeza se manifestará sobre esa superficie
magnetizada, superficie que es circular por estar fija la cabeza
y girar el disco.

Cuando la señal que excita la cabeza cambia del
nivel bajo al alto, se invierte rápidamente el sentido de
la corriente (ins) que circula por la bobina, por lo
cual cambia la polaridad magnética en los extremos del
núcleo (de SN a NS). Ahora, mientras dure esta polaridad
(el tiempo que la señal está alta), se generan
pequeños imanes en el tramo de la pista que pasó
frente a la cabeza, pero de polaridad contraria a los generados
cuando la ~ estaba baja. El efecto de los mismos equivale a un
imán superficial en ese tramo siguiente de la pista, cuya
polaridad es opuesta a la del imán superficial formado en
el tramo anterior.

De esta forma, en la escritura de un disco, en
concordancia con cada cambio de
nivel de la señal eléctrica binaria que
actúa sobre la bobina, cambia de dirección la corriente que circula por
ella, resultando una sucesión de imanes permanentes
(conformados a su vez por muchos imanes microscópicos)
sobre la superficie de la pista que se escribe, siendo cada
porción así imanada de polaridad contraria a la que
le sigue.

Como se verá al tratar la codificación
RLL, cada uno de estos cambios codifica un uno que se almacena en
la pista, y la cantidad de ceros que le siguen depende de la
duración del nivel.

En síntesis:
en una escritura, luego que el material ferromagnético de
una cara pasa frente a la cabeza magnetizante quedan formados una
sucesión de imanes superficiales, los cuales conforman una
pista circular, por estar la cabeza fija, y girar la superficie
del disco. Los campos magnéticos de estos imanes se
manifestarán en la superficie de la pista, codificando
unos y ceros.

Ninguna porción de una pista puede quedar sin
magnetizar: forma parte de un imán NS o SN. Esto
también asegura, en una regrabación, el borrado de
la información grabada anteriormente sobre una
pista.

Si se re escribe un sector no es necesario realizar un
paso intermedio de borrar la información antes escrita. La
nueva escritura borra la anterior, igual que en un grabador de
audio o video.

Durante una lectura, la misma cabeza -en un proceso
inverso al de grabación- sensará los campos
magnéticos sobre la superficie de la pista accedida, para
detectar cada cambio de polarización cuando pasa de una
porción de una pista polarizada N-S a la siguiente,
polarizada S-N, o sea cuando se encuentran enfrentados dos polos
norte o sur. Estos cambios originarán corrientes en la
bobina, que aparecerán como breves impulsos
eléctricos en los dos cables de la bobina que salen desde
la cabeza. Puesto que cada uno de estos impulsos implica una
inversión del campo magnético de la
pista, y que estos cambios fueron producidos en la escritura
cuando cambiaba el nivel de la señal eléctrica que
actuaba sobre la bobina, se puede reconstruir esta señal.
Así es factible determinar (leer) los unos y ceros que
dieron lugar a los cambios de nivel, según la
codificación (MFM o RLL) empleada.

Esta operación es "no destructiva": pueden
obtenerse copias de los datos guardados sin que éstos se
alteren.

Las cabezas (dos por plato) están sobre una misma
vertical, constituyendo el "cabezal", y son portadas por brazos
de una "armadura" que las desplaza juntas entre platos cuando
pasan de una posición (pista) a otra.

Cuando se almacena un archivo, los datos son grabados
magnéticamente en sectores de las pistas, en el campo para
512 bytes reservado en cada sector durante el "formateo", como se
describirá. La cabeza que graba estos campos podrá
luego volver a recorrerles, para leer las señales
magnéticas que grabó en ellos, que representan la
información almacenada.

Para comprender cómo se generan dichas pistas en
un disco o disquete, podemos imaginar o realizar el siguiente
experimento. Sobre el plato de un tocadiscos colocamos una
cartulina de su mismo tamaño y lo hacemos girar. Luego
tomamos un lápiz mecánico y apoyamos suavemente la
punta de su mina sobre la cartulina, manteniendo inmóvil
la mano. Entonces, sobre la cartulina se generará tina
circunferencia visible. Si después, mientras gira el
plato, sobre un punto de dicha circunferencia colocamos fija la
punta del lápiz, pero sin la mina, por debajo del
lápiz pasarán los puntos de la circunferencia antes
generada. Esto equivale a un sensado ("lectura') de dicha
circunferencia.

Igualmente, mientras una cabeza escribe, permanece
inmóvil en un punto (lo mismo si lee), generándose
una pista circular en la cara del disco que gira debajo' de ella,
a la par que deja señales magnéticas detestables en
porciones de la misma que grabó. El radio de la pista
es igual a la distancia de la cabeza al centro del
disco.

También, cuando se graba una cinta de audio, la
cabeza está fija, y describe una pista rectilínea,
dado que en este caso el medio magnético se mueve de igual
modo.

Así como en una cinta de audio pueden grabarse
dos o cuatro pistas paralelas, en un disco es factible generar
muchas pistas concéntricas separadas (de a una por
vez).

¿Qué se denomina cilindro en la
organización física de un disco o
disquete?

En primera instancia, un disco o disquete guarda los
datos en sus caras; las caras se componen de pistas, y
éstas se dividen en sectores. Se verá cómo
se consideran y numeran estos espacios, a fin de constituir una
organización física de un disco o
disquete, eficiente para ser accedida en el menor tiempo
posible.

El hecho de que un disquete -o cada plato de un
rígido- tenga dos caras, amen de duplicar su capacidad de
almacenamiento, permite escribir o leer el doble de datos antes
de desplazar el cabezal a la pista siguiente o a otra, accediendo
a una cara y luego a la contraria. Así se puede escribir o
leer más datos en menos tiempo.

Por moverse las dos cabezas, de una disquetera al
unísono, y estar ambas sobre la misma vertical, si la
cabeza de la cara superior se posiciona inmóvil a una
cierta distancia del centro del disquete -sobre un punto de la
pista a la que se quiere acceder- entonces, la otra cabeza se
posicionará en la cara inferior, a igual distancia del
centro. De esta forma es factible grabar primero la pista de la
cara superior, y a continuación la pista de la cara
inferior, sin mover el cabezal, siendo que las dos pistas
están una sobre la otra, separadas por el espesor del
disquete.

Lo mismo puede decirse para las dos caras de cada plato
de un rígido: si éste tiene más de dos
cabezas (una por cada cara de cada plato). Ellas se mueven y
posicionan juntas sobre una misma vertical. Si una cabeza
cualquiera accede inmóvil a un punto de una pista de la
cara que se lee o escribe, las restantes harán lo mismo en
las otras caras. Al girar juntos los platos, los puntos que en
cada cara pasan frente a la cabeza correspondiente
pertenecerán a pistas concéntricas de igual
radio.

En un rígido de dos platos, y con 4 cabezas (para
4 caras), si una cabeza accede a una pista cualquiera (indicada
20), las 3 cabezas restantes del cabezal accederán
necesariamente a pistas (indicadas 20) de igual radio, situadas
en el espacio una sobre otra, pudiendo considerarse que dichas
pistas forman parte de la superficie de un cilindro imaginario
(designado 20), cuyo radio es el de esas pistas.

Si luego el cabezal se posiciona a otra distancia del
centro del disco o disquete, accederá a otro cilindro
imaginario del mismo (como ser el 22), pudiéndose escribir
o leer cualquiera de las pistas de igual radio que lo
constituyen; y si se quiere, primero una, para luego continuar
con la otra u otras (en el caso del rígido).

Por lo tanto, cada vez que en un disco o disquete el
cabezal se posiciona para acceder a una pista, accede a un
"cilindro" imaginario que contiene pistas, una por cara.
Entonces, una vez que la cabeza de una cara escribió o
leyó
todos los sectores de una pista de esa cara, se puede hacer lo
mismo con las restantes pistas de dicho cilindro, sin que se
mueva el cabezal.

La electrónica de la disquetera o unidad de
disco rígido conmutará en un tiempo despreciable,
de una cabeza a otra. Por ejemplo, una vez que el cabezal del
disco rígido accedió al cilindro 20, luego de 4
vueltas puede leer o escribir todos los sectores de las 4 pistas
de ese cilindro.

De esta forma, se ahorra tiempo de acceso en la
escritura y lectura de archivos, en lugar de escribir todas las
pistas de una cara, y luego todas las pistas de la otra u
otras.

Conforme a lo descripto, cuando un cabezal se posiciona,
accede a un conjunto de pistas de igual radio, (tantas como
cabezas tenga el cabezal), que se consideran parte de la
superficie de un cilindro imaginado. Entonces, cada cilindro de
un disco o disquete está formado por todas las pistas de
igual radio (una por cara), y contiene la información
correspondiente a los sectores que componen dichas pistas,
información a la que se puede acceder cuando el cabezal se
posiciona en dicho cilindro.

Un disco o disquete serían un conjunto de
cilindros -tantos como pistas por cara existan- metidos uno
dentro de otro. Cada cilindro a su vez se compone de pistas de
igual radio, tantas como caras (o sea cabezas) existan; siendo
que las pistas contienen sectores.

La cantidad de cilindros de un disco o disquete, se
corresponde con el número de posiciones en las que se
puede posicionar el cabezal. Este, como se dijo, desplaza al
unísono todas las cabezas de escritura /
lectura.

En las disqueteras, un motor "paso a
paso" hace que el cabezal salte de un cilindro al siguiente,
cuando se quiere pasar de una pista a la siguiente (o a cualquier
otra) que está en la misma cara. Como se verá, en
los rígidos el acceso de una pista a otra se lleva a cabo
por un mecanismo más complejo que busca la
pista.

Corrientemente suele hablarse de pista en lugar de
cilindro, pensando en una sola cara, aunque cilindro implica una
concepción espacial más completa, en especial en lo
referente a los todos los sectores de las patas de un cilindro,
los cuales pueden escribirse o leerse uno tras otro sin la
pérdida de tiempo que significa el movimiento del
cabezal.

Por lo tanto, un disquete de 3 ½" pulgadas de 80
pistas por cara, tiene 80 cilindros de dos pistas cada uno. Estos
cilindros se enumeran de 0 a 79, desde el exterior hacia el
centro.

El número que identifica a un cilindro permite
localizar todas las pistas que lo constituyen. Por ejemplo, el
cilindro número 20 sirve para localizar las 2 pistas
número 20 que pueden escribir o leer las 2 cabezas del
cabezal, ubicadas en ambas caras del disquete.'

Entonces si se quiere ser riguroso, en relación
con una cara de un disquete en lugar de decir por ejemplo "pista
20" debe decirse "pista del cilindro 20"; y con más
precisión, si se trata de la cara superior, o cara 0, se
debe indicar "cilindro 20, cabeza (head) 0".

También puede aparecer como "cilindro 20, pista
0", aunque parezca mejor indicar "pista 20 de la cara
0".

A su vez, la pista que está debajo de
ésta, en la cara inferior, o cara 1, es la "pista 1 del
cilindro 20", identificable como "cilindro 20, cabeza
1".

El sector 15 de esta pista se identifica como "cilindro
20, cabeza 1, sector 15".

En una unidad de disco rígido con varios platos,
la cabeza (cara) superior del plato más alto se designa 0,
la inferior del mismo plato con el número 1; luego siguen
las 2 y 3 del plato siguiente, etc. El cilindro de número
20 sirve para localizar cualquiera de las 4 pistas de
número 20, correspondientes a las 4 caras (cabezas) de los
2 platos, siendo que cada una se diferencia por el número
(0,1, 2, ó 3) de la cabeza que accede a la misma. Se
indica en esa figura la forma de direccionar 4 sectores de
número 15 pertenecientes a cada una de esas pistas.
Así, un sector se indica "cilindro 20, cabeza (head) 3,
sector 15", ó "cilindro 2, pista 3, sector 15".

Los cilindros de discos o disquetes se enumeran desde 0
(el de mayor radio, el más exterior) en forma creciente
hacia el interior, correspondiendo el número mayor a
más interno.

Suponiendo que todos los sectores de las pistas de un
cilindro se leen (o escriben) en forma secuencias, o sea por
orden numérico creciente, primero el controlador ordena a
la cabeza de la cara 0 de dicho cilindro acceder a cada uno de
los sectores de dicha pista. Luego ordena que la cabeza de la
cara 1 del mismo cilindro acceda a los sectores de esta pista, y
así sucesivamente sin que el cabezal se mueva, cada cabeza
activada lee (o escribe) los sectores de la pista que desfilan
frente a ella en la cara.

Según lo tratado, en definitiva, en disquetes y
discos la información se organiza físicamente como
sigue:

• La menor unidad de almacenamiento que se puede
  escribir o leer en forma independiente es el sector', que
  agrupa 512 bytes (para el DOS y otros sistemas
  operativos).
• Un cierto número de sectores -accesibles sin
  variar la posición de una cabeza- conforma una pista Un
  número dado de pistas -accesibles sin variar la
  posición del cabezal en las caras de un disco o platos
  de un disco rígido- constituyen un cilindro.
• Tres números deben usarse para escribir o leer
  datos: número de cilindro, número de cabeza
  (head), y número de sector. En inglés corresponden a las siglas
  CHS.

¿De qué depende la cantidad de bytes que
puede almacenar un disquete o un disco
magnético?

Todas las pistas de un disquete guardan la misma
cantidad de bits y tienen igual número de sectores, como
se ha querido hacer notar, por lo que en las pistas más
internas los bits están más "apretados" que en las
de mayor radio, o sea que en las internas se tiene una mayor
densidad de bits grabados por pulgada de pista (bits per inch =
bpi). No ocurre lo mismo en los discos rígidos actuales,
como se tratará.

La densidad depende del tipo de material magnetizable de
las caras, del ancho del entrehierro de las cabezas, y de la
técnica de codificación de bits empleada para
grabar (MFM, RLL, o ARLL, a desarrollar).

Una pista grabada en una viejo disquete de 5 ¼"
con dos caras ("sides") y doble densidad (indicado 2S/2D), puede
tener por pista 9 sectores de 512 Bytes. O sea que se
tendrá 512 x 9 = 4608 Bytes/pista.

Además de la cantidad de sectores por pista, en
el cálculo
de la capacidad de un disco interviene el número total de
pistas (cilindros) que tiene en cada cara. Para el disquete en
cuestión este número es 40 pistas por cara.
Entonces, la capacidad de almacenamiento por cara será
4608 x 40 = 184.320 Bytes. Puesto que se usan las dos caras, la
capacidad total de estos disquetes era de 184.320 x 2 = 368.640
Bytes = 360 KB.

El número de pistas (cilindros) por cara depende
de la cantidad de pistas ("tracks") que puedan grabarse por
pulgada ("tracks per inch" = tpi) o centímetro, medidas en
sentido radial. En el disquete analizado la densidad de pistas es
de 48 tpi.

Por lo tanto, en el cálculo de
la capacidad total de almacenamiento de un disco magnético
intervienen:

1. De la densidad lineal de cada pista (indicada en
   bpi), la cual determina el número de sectores de una
   determinada longitud que existirán por pista. Para el
   DOS esta longitud debe ser de 512 bytes.
2. De la densidad radial de pistas (indicada en tpi),
   que define el total de pistas (cilindros) por cara.

Son corrientes los disquetes de 5 ¼" en los que
el material magnético admite en cada pista el doble de
bits por inch que los de tipo 2S/2D citados. En éstos, una
pista puede tener 15 sectores de 512 Bytes, o sea 15 x 5l2 =
7.680 Bytes por pista. Además poseen el doble de densidad
radial de pistas: 96 tpi, resultando concretamente 80 pistas por
cara. Se conocen como 2S/HD, o sea dos caras y alta densidad
("high density"). Resulta así 7680 x 80 = 614.400 Bytes
por cara, y para las dos caras un total de:

614.400 x 2 = 1.228.800 Bytes = 1,2 Megabytes (MB)'

Estos son los disquetes de 5 ¼" que aún se
siguen usando.

Los disquetes de 3 ½" contienen cobalto en el
material magnético. Los primeros fueron del tipo 2DD (dos
caras y doble densidad), con 9 sectores/pista, o sea 512×9 = 4608
Bytes/pista. Tenían 135 tpi, por lo cual son posibles 80
pistas/cara.

Entonces resultaban: 4608 x 80 = 368.640 Bytes por cara;
y en total 368.640 x 2 = 737.280 Bytes = 720 KB.

En 3 ½" se popularizaron los del tipo 2HD, de
alta densidad, también de 135 tpi, (80 pistas) pero de 18
sectores por pista. La capacidad total será el doble que
el anterior: 18 x 512 x 80 x 2 = 1.474560 Bytes = 1,44
MB.

Igual método de
cálculo se aplica a discos rígidos. Así, un
rígido de 8 platos, con 1024 pistas (cilindros) por cara,
y 63 sectores (de 512 Bytes) por pista, tendrá una
capacidad por cara de 63 x 512 x 1.024 = 33.030.144 Como tiene 8
platos = 16 caras, la capacidad neta total será:
33.030.144 x 16 = 520 MB.

Generalizando, la capacidad neta de un disco o disquete
puede calcularse como:

Capacidad = Sectores por pista x Tamaño sector
(Bytes ) x Pistas (cilindros) por cara x Nro de caras.

No es aconsejable forzar la capacidad máxima que
admite cada tipo de disquete, so pena de que a mediano plazo
pueda comenzar a perder datos almacenados.

Debe tenerse presente, que la capacidad que aparece
indicada en discos rígidos es "bruta", no ocupable
totalmente con archivos. Se pierde en promedio del orden de un
20%, puesto que en cada sector se deben escribir bits con el
número que lo identifica, junto con información de
control, amen de
los bits de final e inicio que se usan para separar los sectores
contiguos entre sí (figura 2.24). Vale decir, que dicha
capacidad se refiere a un disco "virgen", sin formatear. Esto se
ejemplifica en el pie de página anterior relacionado con
el disquete 2S/2D de 1,2 MB, o sea el de 5 ¼".

¿Qué significa que un disco o disquete es
un medio de almacenamiento de acceso directo?

Tal denominación proviene del hecho de que el
cabezal llega directamente a la pista (cilindro) deseada, sin
búsquedas. Luego, con el disco girando, deben pasar bajo
la cabeza activada los sectores que anteceden al sector buscado.
Esto si bien implica una búsqueda secuencial, la misma es
de corta duración, por el relativo pequeño
número de sectores de una pista, y por la velocidad de
giro del disco, como se detalla luego.

Si bien se trata de una búsqueda secuencias breve
en comparación con la que debe hacerse en una cinta
magnética para ubicar datos, de lo anterior resulta que en
un disco magnético los datos de un sector son de acceso
"casi – directo".

¿Cómo se localiza un sector de un disco /
disquete, y por qué se dice que es
direccionable?

Durante una operación de E/S, el controlador de
la unidad de disco o de la disquetera debe recibir tres
números: el del cilindro que contiene la pista donde
está ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa
pista, y el número del sector dentro de la pista. Dichos
números en inglés
conforman un CHS.

En cada unidad existe una cabeza de lectura/escritura
para cada cara de un disco. El controlador ordenará
activar para escritura/lectura sólo la cabeza de la cara
indicada, y dará la orden de posicionarla sobre el
cilindro (pista) seleccionado, siendo que todas las cabezas
avanzan al unísono.

Al comienzo de cada sector de un disco están
escritos dichos tres números de CHS, formando un
número compuesto, que es su "dirección", necesario para localizarlo,
direccionarlo, como quiera decirse. Por este motivo se dice que
un disco o disquete son dispositivos de memoria auxiliar
direccionables.

¿Qué son los tiempos de posicionamiento,
latencia y acceso en un disco o disquete?

Para acceder a un sector que está en una cara de
un disco, primero el cabezal debe trasladarse hasta el cilindro
que contiene la pista donde se encuentra dicho sector, y luego
debe esperarse que al girar el disco ese sector quede debajo de
la cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos
tiempos:

1. El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se
   sitúa en pocos milisegundos (tiempo "seek", de
   posicionamiento) directamente sobre el cilindro seleccionado, o
   sea sobre la pista del cilindro correspondiente a esa cara. Se
   considera un valor
   promedio para este tiempo. Este tiempo es el necesario para que
   la cabeza pase de la pista 17 a la 4.
2. Una vez que la cabeza se posicionó sobre dicha
   pista, los sectores de ésta desfilarán debajo de
   esa cabeza. Cada uno es leído hasta encontrar
   aquél cuyo número coincida con el enviado a la
   controladora, en cuyo caso su campo de datos será
   escrito o leído.

El tiempo que dura esta búsqueda secuencial es el
tiempo de latencia o demora rotacional (en promedio es el tiempo
de media vuelta). Si el sector buscado estaba en la
posición señalada con "X" cuando la cabeza
llegó a la pista indicada, este tiempo es el que tarda en
llegar hasta la cabeza, para comenzar a ser
leído.

La suma de estos dos tiempos promedio conforma el tiempo
de acceso, o sea es el tiempo que transcurre desde que la
controladora ordena al cabezal posicionarse sobre un cilindro,
hasta que la cabeza indicada accede al sector buscado. La
duración de este tiempo sólo depende del tipo de
unidad de disco que se trate:

T acceso = t promedio
posicionamiento + t promedio latencia

En un disquete -conforme a los valores
estimados antes al pie de página- este tiempo será
del orden de (70 + 100) mseg. = 170 mseg.

En un disco rígido es mucho menor: hoy es
común tener 10 mseg de seek, y 7 mseg de latencia (a 4500
r.p.m.) en total 17 mseg. Existen discos que esos totales son
menores.

Los fabricantes especifican el tiempo de posicionamiento
en vez del promedio total. También suelen "fabricar" un
tiempo de acceso que pondera la mejora electrónica
obtenida por la acción de un caché de disco (a
tratar), cuando se ordena leer una sucesión de sectores
ubicados en una misma pista o cilindro, y suponen en forma
optimista que esto ocurrirá en el 40% de los accesos
ordenados.

¿Qué son tiempo y velocidad de
transferencia de datos?

Suponiendo una lectura, una vez que el sector requerido
está frente a la cabeza activada -luego de transcurrir los
tiempos de posicionamiento y de latencia- ella debe leer bit por
bit dicho sector, pasando estos bits en serie hacia la
electrónica, y luego hacia la interfaz del disco o
disquete. El destino final de los bits que conforman el campo de
datos de un sector, es la zona de memoria principal (buffer)
reservada para esos datos. A esta zona esos bits leídos
llegan en paralelo (de 16 ó 32 por vez) a través
del bus que une la
interfaz con la memoria principal.

Sea un disco de 32 sectores por pista, que gira a 3.600
r.p.m. = 60 r.p.seg.  1 revolución/ 16 mseg.

Un sector cualquiera de los 32 de una pista será
recorrido por la cabeza en 1/32 de revolución, o sea en 16 mseg/32 = 0,5 mseg.
Durante este tiempo de lectura, los bits del campo de datos (que
forman 512 bytes) se van transfiriendo hacia la
electrónica (IDE o SCSI) de la unidad de disco, a medida
que la cabeza los va leyendo. O sea que durante dicho tiempo se
están enviando a razón de 512/0,5 bytes/mseg. =
1024 bytes/mseg = 1.024.000 bytes/seg., casi 1 MB/seg.

Este valor
constituye la velocidad de transferencia interna.

Inversamente, en una escritura del disco, a medida que
frente a la cabeza seleccionada pasa el campo de datos del
sector, la unidad (IDE ó SCSI) le debe enviar en serie los
bits a escribir, los cuales fueron llegando a esta unidad (de a
bytes) por el bus, desde memoria
principal. Puesto que el disco gira a igual velocidad en lectura
o escritura, el tiempo de escritura o lectura del campo de datos
será el mismo, y por lo tanto también la velocidad
de transferencia interna será igual en la escritura o
lectura.

Como se planteó, estos MB/seg definen la
velocidad de transferencia interna, que suele ser indicada como
la "velocidad de transferencia" por los fabricantes de unidades
de disco. Debe tomarse ésta como la velocidad con que una
cabeza puede leer o escribir "al vuelo" los bits de un sector,
siendo esta velocidad una medida de la velocidad máxima a
la que se pueden transferir bits entre disco y memoria (o
viceversa).

Esto es porque si consideramos el trayecto total que
deben recorrer los datos en una operación de entrada
(lectura de disco) o salida (escritura del mismo), no se puede
dejar de lado el tiempo que insume su transferencia a
través del bus (ISA, VESA o PCI) que comunica la
porción central con el registro port de
datos ubicado en la electrónica (como la ATA-IDE).
Asimismo, importa la velocidad de respuesta de esta interfaz. Si
ella o el bus no son lo suficiente rápidos, la velocidad
real de transferencia de datos hacia o desde un disco a memoria
puede ser bastante menor que la máxima citada.

La velocidad de transferencia interna será la
velocidad de transferencia real sólo si a medida que la
cabeza lee (o escribe) los datos de un sector, ellos se van
transfiriendo hacia memoria (desde memoria) sin demoras. Conforme
a lo anterior resulta que la velocidad de transferencia de un
disco depende:

• De la velocidad de transferencia interna de la unidad
  de disco (dependiente de la densidad, y las
  r.p.m.).
• Del tiempo de respuesta de la interfaz controladora
  (EIDE, SCSI), y de la existencia de un caché en
  ella.
• De la velocidad del bus al cual la interfaz se
  conecta (hoy día debe ser PCI).

El tiempo de transferencia entre disco y memoria se
halla dividiendo los bytes de un sector (512), por la velocidad
de transferencia, y es por lo menos lo que tarda la cabeza en
pasar por la zona de datos del sector.

Un disquete de 3 ½" y 1,44 MB, 80 cilindros y 18
sectores por pista gira a 300 r.p.m. o sea 200 mseg por vuelta
(como se calculó). Por lo tanto, un sector será
recorrido en (200/18) mseg = 11 mseg. La velocidad de
transferencia interna será: 512 Bytes/11 mseg = 50 KB/seg.
que también será la velocidad de transferencia
puesto que aunque la controladora esté conectada a un bus
ISA, este permite hasta 8 MB/seg. (máximo).

En general, a igualdad de
velocidad de giro, si se aumenta la densidad lineal
(número de bits por cm de pista) se transferirán
más bits por segundo. Hoy día esta densidad va en
aumento en los nuevos modelos de
discos rígidos, dado que con los actuales tipos de cabeza
desarrollados se pueden grabar y detectar más bits por cm
de pista, por lo que cada vez resultan mayores velocidades de
transferencia interna de bits. Esto debe tener como correlato
interfaces (IDE o SCSI) que tengan listos rápidamente los
datos a escribir o los leídos en un disco, y buses, con un
ancho de banda apto para soportar tales velocidades de
transferencia entre la interfaz y memoria.

También en muchos casos se ha aumentado la
velocidad de giro de los rígidos, lo cual a su vez trae
aparejado una mayor velocidad de transferencia.

Teniendo en cuenta los tiempos descriptos, el tiempo
total de entrada/salida que se tarda en atender una orden de
lectura (o escritura) que llegó al controlador de la
unidad de disco será:

T E/S = t posicionamiento + t
latencia + t transferencia

Se trata que este tiempo sea lo más corto
posible, pues la escritura y lectura de archivos en disco
(rígido) es una actividad frecuente en un sistema de
computación.

Propiedades y funciones de los
discos magnéticos

1. Tiene capacidad para almacenar masivamente grandes
cantidades de inmolación en reducidos espacios con el
consiguiente bajo costo relativo por byte almacenado.

2. Es memoria "no volátil": guarda largo tiempo
los bits almacenados aunque se retire el sumistro de energía
eléctrica, propiedad que
la memoria principal carece.

Permite acceder en pocos milisegundos, casi
directamente, al lugar donde se halla un bloque de datos a leer o
escribir, sin necesidad de búsqueda en todos los bloques
de datos que le preceden, como ocurre en una cinta
magnética. En esta además no se puede re-escrbir
una porción sin re-escribirla totalmente.

Parámetros que caracterizan el comportamiento
de un disco

En esta sección estructuraremos los principales
parámetros que caracterizan el funcionamiento de un
disco:

• Tipo de disco: Indica la tecnología y estructura
  física del mismo. Los tipos básicos son: discos
  de cabezas fijas, paquetes de discos, cartuchos de discos,
  discos Winchester y disquetes.
• Capacidad: Indica el contenido en octetos (bytes) que
  es capaz de almacenar el disco. La capacidad de almacenamiento
  depende del tamaño de la superficie de grabación,
  número de superficies de grabación y tipo de
  grabación (simple o doble densidad).
• Tamaño: Indica el diámetro del plato
  donde se encuentran las superficies magnetizables.
• Tiempo medio de acceso: Es el tiempo medio en que la
  cabeza lectora/grabadora tarda en acceder a un sector
  determinado.
• Velocidad de transferencia: Indica el número
  de bytes que se transfieren por unidad de tiempo entre la
  ordenador central y el dispositivo o viceversa.
• Velocidad de rotación: Es el número de
  revoluciones por minuto a que gira el plato que contiene la
  superficie magnetizable.
• Número de superficies: Es el número de
  superficies gravables.
• Número de cabezas: Es el número de
  cabezas lectoras/grabadoras de que consta la
  unidad.
• Número de pistas: Es el número de
  circunferencias gravables. Se suele indicar el número de
  pistas por superficie.
• Número de sectores por pistas: Es el
  número de bloques o registros
  físicos que hay en una pista.
• Número de palabras por sector: Es el
  número de palabras que pueden grabarse en un sector.
  Bits por palabras: Indica el número de bits que utilizan
  las palabras grabadas.
• Densidad máxima: Indica la densidad
  máxima de grabación en las pistas, es decir, la
  densidad de grabación en la pista más interior.
  Este parámetro se indica en bits/pulgada o
  bits/cm.
• Código de grabación: Es el código usado para la grabación
  magnética de la información. Desde el punto de
  vista práctico interesa conocer si la grabación
  se efectúa en simple o doble densidad.