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ent func disco duro 10 11 2015Un disco duro abierto, mostrando platos, y uno de los brazos de los cabezales

Un disco duro es un dispositivo que, en la mayoría de los casos, viene dentro del ordenador y cuyo propósito es el almacenamiento permanente de datos. La mayoría de los existentes en la actualidad son magnéticos, aunque existen otros tipos. Te contamos cómo funcionan los magnéticos.

Almacenamiento permanente de la información

A diferencia de otros tipos de dispositivos para el almacenamiento de información, los discos duros se caracterizan por su capacidad para guardar grandes cantidades de información aunque no reciban corriente eléctrica. Así, por ejemplo, la denominada memoria RAM, que montan todos los ordenadores y dispositivos móviles sólo es capaz de almacenar información mientras recibe corriente eléctrica. Tus documentos, imágenes, vídeos y demás contenidos se guardan siempre en tu disco duro. Puedes apagar tu ordenador y al volver a encenderlo, siguen ahí, organizados en carpetas o directorios (nombre más antiguo que se usaba en lugar de carpetas).

Como pasa con frecuencia en el mundo de la Informática, ciertas tecnologías ven la luz por primera vez de la mano de la multinacional IBM. Fue en 1956 cuando esta empresa norteamericana lanzó su primer disco duro, que emergía en el mercado como alternativa rudimentaria y de escasa capacidad a las cintas magnéticas enrollables de grandes dimensiones que se usaban también por aquellas fechas.

Con el tiempo el disco duro ha ocupado un lugar destacado en el concierto de la informática de consumo, empresarial e industrial, siendo hoy en día uno de los componentes más importantes de cualquier ordenador o servidor, habiendo reducido sus dimensiones e ido incrementando su capacidad exponencialmente con el paso de los años. La mayoría de los discos duros son internos, esto es, van dentro del ordenador, aunque existen otros que también puedes usar de manera externa, conectándolos a tu PC generalmente vía USB y que son ideales para hacer copias de seguridad o para conectar a pequeños dispositivos que, por sus reducidas dimensiones, no incorporan un disco duro magnético.

¿Qué hace al disco duro capaz de almacenar información?

Para que el almacenamiento sea posible cada uno está construido a base de unos discos concéntricos apilados, llamados platos, recubiertos de un material magnético y separados entre sí por unos pocos milímetros. Entre éstos, se ubican las cabezas de lectura y escritura al extremo de unos delgados apéndices o brazos que se introducen entre cada uno de los discos y que parten de un eje común que permite su movimiento.

De manera microscópica, las capas que recubren cada uno de los discos están divididas en celdas, en cada una de las cuales se almacena un bit. Como tal vez sepas, un bit es la unidad mínima de información gestionable en informática y puede tener dos valores: 1 ó 0. Según el valor del bit, cada celda tendrá su magnetización alineada en un sentido u otro y horizontalmente. No son los unos y ceros lo que se almacena en un disco duro sino orientaciones magnéticas en celdas, de dos tipos posibles únicamente. Esto es posible gracias a la electrónica que incorpora las cabezas de lectura y escritura de cada uno de los apéndices o brazos intercapa. A la hora de escribir, una parte de éstas genera un campo magnético, correspondiente a un 1 o a un 0, que es almacenado en la capa magnética. A la hora de leer, otra parte de la cabeza se encarga de interpretar la magnetización de cada celda, para convertirlas a unos o ceros y pasarla al componente del ordenador que la haya solicitado, que sí entenderá este lenguaje. Además de esto, se aplican complejos algoritmos y elementos para la eliminación de las posibles interferencias que la electrónica y los campos magnéticos puedan provocar. Actualmente se ha llegado a alcanzar una enorme miniaturización de las cabezas de lectura y escritura, permitiéndoles "flotar" sobre cada plato a una distancia no superior a los 5nm y continuándose con la ausencia de contacto con ellos.

¿Cómo se organizan los datos almacenados en un disco duro?

Los platos que incorpora un disco duro presentan una organización lógica que se aplica una vez se formatean. El proceso de formateo crea una estructura invisible pero existente, que podemos imaginarnos como una diana, donde cada columna de la diana recibe el nombre de sector geométrico, cada recuadro de ésta el de sector de pista, y cualquiera de las circunferencias el nombre de pista.

A cada uno de los elementos se les asigna durante el proceso de formarteo un identificador único, de tal forma que cuando la información es almacenada se sabe dónde se encuentra. Así, cuando se requiere escibir o leer, los platos girarán hasta posicionar la zona deseada al alcance de las cabezas electromagnéticas de los brazos, donde ejecutarán las acciones que deban realizar (lectura o escritura).

Tal vez te estés preguntando cómo se borra la información, cuando lo único que hacemos es hablar de "lectura" o "escritura". Realmente el borrado no existe. Lo único que se hace es marcar determinados grupos de celdas como "libres", lo que en realidad se hace mediante una operación de escritura.

¿Cómo se ha conseguido almacenar cada vez más información en el mismo espacio?

Buena pregunta. Tal vez hayas visto que si sustituyes el disco duro de tu ordenador por otro de mayor capacidad, sus dimensiones físicas son sin embargo las mismas, aunque el nuevo tenga seis veces más capacidad que el antiguo. Esto es posible gracias a las reducción en el tamaño de las celdas de las que hablamos antes, consiguiéndose actualmente capacidades de almacenamiento de hasta varios TeraBytes en el mismo espacio que en un disco de hace 4 años, donde tal vez sólo cupieran 300 GigaBytes.

Este incremento en la densidad de almacenamiento tuvo sin embargo sus efectos secundarios. Se observó que la reducción en el tamaño de las celdas podría generar alteraciones en la orientación de los vectores magnéticos almacenados en cada una, en un efecto llamado superparamagnético. Cuando las celdas para el almacenamiento son demasiado pequeñas el calor puede hacer que la orientación de la magnetización varíe, provocando en consecuencia alteraciones en los datos e incluso su pérdida. Esto se resolvió haciendo que, en lugar de aplicar la magentización horizontalmente, ésta se aplicara verticalmente en cada celda, lo que llega a permitir densidades de almacenamiento de hasta 1 Terabit por pulgada2.

¿Cuál es su previsible evolución?

Actualmente se trabaja en técnicas que permiten un incremento en la densidad de almacenamiento aún mayor, haciendo uso de una tecnología de nombre Heat Assisted Magnetic Recording, en la que un diminuto emisor de láser acompaña a las cabezas de lectura y escritura. Con esta tecnología se consiguen ya densidades de hasta 20 Terabits por pulgada2.

En paralelo y, desde hace poco, otro tipo de discos duros se está haciendo un hueco en el mercado. Se trata de los discos SSD, en esencia una evolución de la tecnología de almacenamiento de los pendrives y que ya incorporan algunos ordenadores y todos los smartphones y tablets. Pero esto es otra historia.

 

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