Hardware Básico

Hardware Básico: Son todos aquellos elementos que son imprescindibles para el correcto funcionamiento.

Ejemplos: 

Memoria RAM: Es una memoria que almacena la información de manera temporal. Si no hay este elemento, no hay dónde almacenar la información mientras se trabaja con la computadora.

     

Microprocesador: Se encarga de administrar el software y Hardware del equipo, así como procesar toda la información, es imposible trabajar sin este dispositivo.

          

Memoria ROM: Almacena información básica del equipo, sin ella, no es posible determinar que elementos básicos integra al momento del arranque.

       

Tarjeta principal (Motherboard): Permite la interconexión de todos los dispositivos internos esenciales para el correcto funcionamiento de la computadora.

        

Dispositivo de salida de datos: Es necesario ya que el usuario debe de poder saber lo que la computadora está realizando (puede ser una pantalla, monitor, una impresora, etc.).

         

Dispositivo de entrada de datos: La información debe de ser introducida al equipo por algún medio y además ejercer el control básico del mismo (teclado, ratón, escáner, etc.).

    

Gabinete: aunque se ha demostrado que una computadora trabaja correctamente sin gabinete, no es lo más recomendable, así que los dispositivos internos deben estar montados en una estructura diseñada para ellos.

Reflexión.
El Hardware Básico son todos los dispositivos necesarios para iniciar la computadora, los más básicos son la placa madre o placa base, la fuente de alimentación, el microprocesador y la memoria, se podrían incluir componentes como monitor y teclado.

ARMADO DE EQUIPOS, NORMAS DE SEGURIDAD Y CALIDAD

Introducción

Hemos llegado al punto en el que podemos armar un equipo PC desde el comienzo, teniendo a la vista cada una de sus partes. Conocemos cuáles son las herramientas a utilizar y sabemos identificar cada uno de sus componentes por su tipo de bus, función, características técnicas, etc. Ahora bien, dispuestos a ensamblar un equipo, es necesario señalar un conjunto mínimo de normas que harán que nuestro trabajo resulte satisfactorio.

El armado de un equipo debe estar sujeto a un proceso de fabricación basado en el conocimiento de cada uno de los componentes que lo constituyen (placas, slots, ranuras, conectores, buses, voltajes, colores) y en un criterio metodológico (normas de seguridad  y calidad).

Las normas básicas de seguridad son un conjunto de medidas destinadas a proteger la salud de todos, prevenir accidentes y promover el cuidado del material con el que trabajamos.
Debemos tener en claro que un proceso es una secuencia coherente de pasos basada en un plan previamente establecido, y con un fin esperado.

Sistema de calidad

Un sistema es un conjunto de elementos que están relacionados entre sí. Es decir, hablamos de sistema no cuando tenemos un grupo de elementos que están juntos, sino cuando además existe  una  relación  que  los  vincula, trabajando todos en equipo.

Antes  de  armar  el PC  es  necesario definir  sus  características,  con  qué elementos se va a fabricar y cuales serán sus  condiciones  de  funcionamiento.

También  habrá  que  establecer  las  dimensiones,  forma  de  manejo  y condiciones de seguridad.

La calidad no sólo estará dada por los componentes empleados, también dependerá de la seguridad y los cuidados tomados durante su montaje que deben tomarse  en  un  ambiente  de  trabajo adecuado y facilitarná la tarea en el armado de un PC.

Cuestiones previas

Una vez reunidos todos los elementos deberemos asegurar que ninguno de ellos sufra desperfectos. Una cuestión a tratar en este punto es la electricidad estática.
Si se trabaja con circuitos integrados, es necesario colocarse a tierra uno mismo. Esto es así debido a que ciertas partes de estos circuitos integrados son susceptibles de estropearse con la electricidad estática que almacena nuestro propio cuerpo.

Para resolver este problema se puede emplear una correa conductora que se conectará debidamente a tierra, descargando la electricidad estática que posea nuestro cuerpo, similar a la que observamos en la siguiente figura. 

 

Si decidimos adquirir un producto completo para asegurarnos un trabajo sin riesgos, podemos utilizar un set o  kit que incluye una alfombra antiestática sobre la que deberán depositarse los elementos de trabajo y una pulsera.

Pulsera antiestática

Si no contamos con este elemento bien podríamos disminuir los riesgos apoyando nuestras manos en la estructura metálica del gabinete. 

Kit antiestática

Como punto de partida, debemos organizar nuestra mesa de trabajo de forma tal que no queden elementos distribuidos al azar sino que nos permita desarrollar una actividad ordenada empleando todas las herramientas que sean necesarias respetando la función que cada una de ellas tiene. Mantener un criterio con los elementos utilizados nos ahorrará tiempo durante el armado de la PC. 

Set de Herramientas

Secuencia de armado

Una vez reunidos todos los elementos con los que vamos a integrar un equipo PC, nos aseguraremos de mantener un orden respetando las normas de armado y conexionado. También es necesario mantener los elementos dentro de su embalaje protector hasta el momento en que debamos utilizarlos.

La secuencia mas lógica y ordenada sería:

1.   Apertura del gabinete

2.   Abrir la carcasa del chasis.

3.   Instalar una fuente de energía.

4.   Instalar la CPU y su ventilador en la motherboard

5.   Instalar las memorias en la motherboard

6.   instalar la motherboard.

7.   Instalar las unidades internas.

8.   Instalar unidades en compartimientos externos.

9.   Instalar tarjetas adaptadoras.

10.Conectar todos los cables internos.

11.Recolocar las tapas laterales de la carcasa y conectar cables externos a la computadora.

12.Iniciar la computadora por primera vez

Control final

Antes de llevar a cabo el chequeo inicial de la máquina debemos controlar que todo esté bien conectado. Procederemos pues, antes de enchufar el equipo, a una inspección visual que nos permita cerciorarnos de que cada conector está en su lugar. 

Último control. Antes de encender  ordenar los cables, controlar conexiones y revisar que no haya nada suelto

También debemos levantar el gabinete y moverlo para que no haya ningún elemento suelto.

Luego de revisar a conciencia las conexiones y verificar que todos los elementos se encuentren en su sitio, deberemos hacer una prueba inicial del equipo. Luego de verificar su
correcto funcionamiento, cerramos el gabinete utilizando los tornillos que correspondan. Hacemos una prueba final del funcionamiento, para luego poder entregarlo con seguridad.

Para la prueba inicial del equipo es necesario tener en cuenta una serie de códigos de sonido  con los que el computador indicara algún tipo de falla al inicio del sistema.

 

Reflexiones

Hemos armado el equipo partiendo desde cero. Debemos señalar que no siempre vamos a integrar una máquina con los mismos componentes, sin embargo el método descrito es aplicable siempre.

He aquí algunos consejos básicos a tener en cuenta:

·        Preparar el ámbito de trabajo (la humedad, el polvo y el humo del cigarrillo no deberían  estar presentes en nuestra area de trabajo).

·        Integrar los componentes en base a una secuencia preestablecida.

·        No ejercer fuerza excesiva con ninguno de los periféricos.

·         Cuidado con el borde de los gabinetes y con todo otro elemento que presente filos.

·         Consultar en todo momento la documentación que acompaña a los periféricos (los
manuales contienen información vital para el buen funcionamiento del sistema).

·         Si deseamos ordenar el cableado en el interior del gabinete (favoreciendo la disipación térmica), no debemos usar banditas elásticas pues con el tiempo se resecan y se rompen. Para este fin debemos utilizar cintos de plastico (sin ajustarlos demasiado).

Ensamble

 

El Montaje

Instalación del procesador

En la placa base van a ir el procesador y la memoria. Aunque pueda resultar tentador examinar con detalle los componentes, conviene dejarlos en su caja hasta que se vayan a montar. El montaje de un PC no es una operación demasiado larga. Sin embargo, si es la primera vez, hay que calcular más de una hora. No sirve de nada empezar a montarlo si sabemos que solo tenemos cinco minutos libres.

La operación más crítica sigue siendo la fijación del procesador. En el caso de un Core 2 Duo, la CPU es bastante resistente. A diferencia del resto de procesadores, los que utilizan el LGA775 no tienen pines, sino puntos de contacto. Es el soporte LGA775 el que incorpora numerosas clavijas pequeñas salientes, que entrarán en contacto con las zonas previstas a tal efecto en el procesador. Este soporte requiere una atención particular. Dicho esto… ¡manos a la obra!

Una vez que hemos desembalado la placa base y que hemos retirado el plástico de protección del soporte LGA, basta con abrirlo con la palanca. Esta libera la parte metálica superior, que puede estar levantada. Hay que evitar tocar los 775 pines, pues hay un alto riesgo de estropearlos. Una vez hecho esto, el soporte estará listo para recibir el procesador.

La base del Core 2 Duo está protegida por un plástico que hay que retirar antes de montarla. Dos de los lados del Core 2 Duo tienen una muesca en el primer cuarto. Corresponden a los resaltes del soporte. Así, es imposible colocar el procesador de manera incorrecta. Basta con situar el Core 2 Duo en su soporte en la única posición posible.

El bloqueo del procesador se hace en dos veces: se cierra la parte superior metálica del socket y se asegura bajando la palanca. Este tipo de montaje es muy práctico para poder desmontar en el futuro el sistema de refrigeración. Como el procesador está encerrado en una estructura metálica, no existe riesgo alguno de arrancarlo de su soporte al retirar el disipador..

Montaje de la memoria

El montaje de los módulos de DDR2 sigue siendo el mismo que el del resto de memorias. Después de abrir los cierres a ambos lados del soporte, basta con introducir el módulo. Solo es posible colocarlo en una posición, gracias a un dispositivo antierrores (una muesca en el módulo y un saliente en el soporte). Los módulos de memoria están enganchados correctamente cuando los cierres se suben solos. En el caso de la placa base Intel D975XBX, hay que instalar los módulos en los soportes azules o negros para aprovechar el modo de Doble Canal.

 

 Fijación del radiador La última operación que hay que efectuar en la placa base es el montaje del sistema de refrigeración. Los Core 2 Duo conservan el mismo radiador que los antiguos Pentium 4 y Pentium D. Es aconsejable retirar la pasta disipadora que tiene en la base, aunque su funcionamiento sea correcto, y utilizar por ejemplo la Arctic Silver 5 para mejorar la conductividad. Es precisamente esa la que hemos elegido.

 El radiador que viene con el Core 2 Duo se fija a la placa base con cuatro pivotes de plástico que se meten en los orificios de la placa. Para bloquearlo hay que apretar fuerte los cuatro botones negros. Así, una varilla abre los ganchos metidos en los orificios de la placa base. Los cuatro botones están marcados con una flecha que indica un cuarto de vuelta. Para armar estos botones y poder bloquear el radiador, tienen que girarse en sentido contrario a las flechas. Para desmontar el radiador habrá que efectuar el cuarto de vuelta y levantar los botones. El sistema es bastante simple, pero los ganchitos de plástico no resisten muchos montajes y desmontajes seguidos. Antes de fijar definitivamente el sistema de refrigeración, hay que orientar el radiador (cilíndrico) de manera que los cables de alimentación del ventilador puedan llegar a la toma.

 Hay que precisar que el HSF que incluye el Core 2 Duo está equipado con cuatro cables. Uno de ellos, el PMW (Pulse Wide Modulatring), permite que el ventilador alcance un régimen de rotación más reducido que si se limita la alimentación a 12 voltios. El PC hace menos ruido gracias a la reducción de velocidad del ventilador. Este sistema es compatible con los ventiladores de tres cables pero, en ese caso, no es posible reducir de manera tan significativa la velocidad del ventilador.

 

 

Montaje de la placa base

Ahora que está preparada la placa base, hay que preparar la caja para colocarla. La placa base se fija con 9 enganches que hay que atornillar al fondo de la caja. No hay que olvidarse de sustituir la plaqueta genérica que viene con la torre por la específica de la placa base. Esta plaqueta se coloca simplemente en su espacio, que tiene un tamaño estándar.

La instalación de la placa base es una operación que requiere un mínimo de atención. Para preparar el terreno, es aconsejable liberar el espacio de la placa base y sobretodo retirar los cables de conexión frontal (audio, USB y Firewire). Hay que tener cuidado para no dejar que se meta ningún tornillo u otro objeto entre la placa y el fondo de la caja y hay que asegurarse de que ninguna patilla de la plaqueta se mete en un puerto (USB, Fire Wire, Ethernet o PS/2). Una vez que la placa base está bien colocada, solo hay que atornillarla. Lo ideal es empezar por el tornillo central, lo que permite fijarla pero dejando que tenga el juego suficiente para poder alinearla después con los otros tornillos. Es inútil apretar demasiado los tornillos, pues en ese caso los enganches podrían aflojarse si hubiese que desmontar la placa.

Los periféricos

Para montar el lector hay que retirar la parte frontal de la caja para desmontar la plaqueta metálica con blindaje EMI. Después, basta con situar el lector en una bahía 5¼. Solo queda colocar la placa corrediza que sirve de apoyo a la grabadora y fijarla bajando el tope. Si quiere montar una grabadora y un lector, uno de los dos tiene que ir ajustado como «master» y el otro como «slave». Cuando las unidades ópticas están montadas, solo queda volver a colocar el frontal de la caja.

El montaje del disco duro se hace en un santiamén: se fijan los raíles por ambas partes y se introduce el disco en uno de los tres espacios previstos a tal efecto. ¡No podría ser más fácil!

Conexiones de la caja

Es el momento de conectar la placa base a la caja. La primera etapa consiste en enchufar los diferentes conectores, como el power, reset, hdd led y power led. Los leds tienen un sentido para enchufarlos: el cable de color tiene que conectarse al enchufe positivo, que normalmente está marcado con el signo «+». En caso de error, basta con cambiarlo, pero como estos conectores suelen ser de difícil acceso, es mejor tratar de colocarlos correctamente desde el principio aunque lleve más tiempo. En el caso del Centurion 534 y del Intel D975XBX, la conexión de los puertos USB, FireWire y audio es muy simple.

Los cables son lo suficientemente largos, por lo que basta con conectarlos. Para la parte de audio, el Centurion propone tres tomas: AC97, HD Audio o «cable a cable». En nuestro caso, hemos utilizado el conector HD Audio, que corresponde directamente a la conexión de la placa base. En el caso de las cajas y las placas base de menor calidad, los enchufes de los conectores audio, FireWire y USB se conectan normalmente «cable a cable». Las instrucciones no suelen ser claras y, en caso de error, el riesgo de fundir el controlador o el periférico USB es elevado.

Conexión de los periféricos

La conexión del disco duro a la placa base es un juego de niños. Los cables SATA son finos y están equipados con un dispositivo antierror, por lo que no hay riesgo de equivocarse. Para las unidades ópticas, la cubierta IDE curva es más práctica que una cubierta plana, ya que interrumpe menos el flujo de aire y se adapta mejor a la forma de los espacios. El conector azul va a la placa base, mientras que el «master» y el «eslave» se pueden conectar libremente en los puertos negro y gris.

La conexión del disco duro a la placa base es un juego de niños. Los cables SATA son finos y están equipados con un dispositivo antierror, por lo que no hay riesgo de equivocarse. Para las unidades ópticas, la cubierta IDE curva es más práctica que una cubierta plana, ya que interrumpe menos el flujo de aire y se adapta mejor a la forma de los espacios. El conector azul va a la placa base, mientras que el «master» y el «eslave» se pueden conectar libremente en los puertos negro y gris.

Alimentación eléctrica

 La antepenúltima etapa consiste en montar el bloque que va a alimentar el conjunto. Hemos utilizado un modelo modular, lo que evita tener un paquete de cables inútiles. La instalación en el Centurión 534 no plantea problemas: se desliza en su hueco por el interior y se fija con 3 tornillos. En nuestro ejemplo, hemos conectado una línea molex para el lector DVD, una línea SATA para el disco duro y la alimentación PCI-Express. Todas están equipadas con un dispotivito antierror que hace imposible cualquier montaje erróneo. Lo mismo ocurre con el conector ATX 24 de 24 pines y el conector auxiliar ATX de 12 voltios con 8 pines.

 

Montaje de la tarjeta gráfica

Hemos dejado la tarjeta gráfica para el final para facilitar la colocación de los diferentes cables. Hay que colocarla en un slot PCI-Express 16x. La operación es simple, solo hay que empujarla dentro del slot hasta que el enganche blanco la bloquee. Una pieza de plástico articulada asegura la fijación a la caja. No hay que olvidar conectar la alimentación PCI-Express.

¡Terminado!

Solo queda conectar la pantalla, el teclado, el ratón, los altavoces, el sector y la red. En nuestro caso, todo se ha llevado a cabo sin problemas, todo ha funcionado desde el principio. Si todo sale así de bien en su configuración, solo tendrá que cerrar el panel lateral y proceder a instalar el OS. Por defecto, la D975XBX arranca con las unidades ópticas. Basta con meter el CD de Windows XP o Linux en el lector para empezar la instalación.

Reflexión.

Generalmente en las fabricas tienen líneas de ensamblaje automatizadas para armar las computadoras, Se puede montar utilizando componentes de hardware de diferentes fabricantes para conseguir una computadora a medida, conforme a sus necesidades.

 

Disco Duro

En informática, un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos.

 Interior de un disco duro; se aprecian dos platos con sus respectivos cabezales.

Historia.

Al principio los discos duros eran extraíbles, sin embargo, hoy en día típicamente vienen todos sellados (a excepción de un hueco de ventilación para filtrar e igualar la presión del aire).

El primer disco duro, aparecido en 1956, fue el Ramac I, presentado con la computadora IBM 350: pesaba una tonelada y su capacidad era de 5 MB. Más grande que una nevera actual, este disco duro trabajaba todavía con válvulas de vacío y requería una consola separada para su manejo.

Su gran mérito consistía en el que el tiempo requerido para el acceso era relativamente constante entre algunas posiciones de memoria, a diferencia de las cintas magnéticas, donde para encontrar una información dada, era necesario enrollar y desenrollar los carretes hasta encontrar el dato buscado, teniendo muy diferentes tiempos de acceso para cada posición.

La tecnología inicial aplicada a los discos duros era relativamente simple. Consistía en recubrir con material magnético un disco de metal que era formateado en pistas concéntricas, que luego eran divididas en sectores. El cabezal magnético codificaba información al magnetizar diminutas secciones del disco duro, empleando un código binario de «ceros» y «unos». Los bits o dígitos binarios así grabados pueden permanecer intactos años. Originalmente, cada bit tenía una disposición horizontal en la superficie magnética del disco, pero luego se descubrió cómo registrar la información de una manera más compacta.

El mérito del francés Albert Fert y al alemán Peter Grünberg (ambos premio Nobel de Física por sus contribuciones en el campo del almacenamiento magnético) fue el descubrimiento del fenómeno conocido como magnetorresistencia gigante, que permitió construir cabezales de lectura y grabación más sensibles, y compactar más los bits en la superficie del disco duro. De estos descubrimientos, realizados en forma independiente por estos investigadores, se desprendió un crecimiento espectacular en la capacidad de almacenamiento en los discos duros, que se elevó un 60% anual en la década de 1990.

En 1992, los discos duros de 3,5 pulgadas alojaban 250 Megabytes, mientras que 10 años después habían superado 40 Gigabytes (40000 Megabytes). En la actualidad, ya contamos en el uso cotidiano con discos duros de más de 3 terabytes (TB), (3000000 Megabytes)

En 2005 los primeros teléfonos móviles que incluían discos duros fueron presentados por Samsung y Nokia, aunque no tuvieron mucho éxito ya que las memorias flash los acabaron desplazando, sobre todo por asuntos de fragilidad y superioridad.

 Antiguo disco duro de IBM (modelo 62PC, «Piccolo»), de 64,5 MB, fabricado en 1979

Características de un disco duro.

Las características que se deben tener en cuenta en un disco duro son:

• Tiempo medio de acceso: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista y el sector deseado; es la suma del Tiempo medio de búsqueda (situarse en la pista), Tiempo de lectura/escritura y la Latencia media (situarse en el sector).
• Tiempo medio de búsqueda: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en la pista deseada; es la mitad del tiempo empleado por la aguja en ir desde la pista más periférica hasta la más central del disco.
• Tiempo de lectura/escritura: Tiempo medio que tarda el disco en leer o escribir nueva información: Depende de la cantidad de información que se quiere leer o escribir, el tamaño de bloque, el número de cabezales, el tiempo por vuelta y la cantidad de sectores por pista.
• Latencia media: Tiempo medio que tarda la aguja en situarse en el sector deseado; es la mitad del tiempo empleado en una rotación completa del disco.
• Velocidad de rotación: Revoluciones por minuto de los platos. A mayor velocidad de rotación, menor latencia media.
• Tasa de transferencia: Velocidad a la que puede transferir la información a la computadora una vez la aguja está situada en la pista y sector correctos. Puede ser velocidad sostenida o de pico.

Otras características son:

• Caché de pista: Es una memoria tipo Flash dentro del disco duro.
• Interfaz: Medio de comunicación entre el disco duro y la computadora. Puede ser IDE/ATA, SCSI, SATA, USB, Firewire, Serial Attached SCSI
• Landz: Zona sobre las que aparcan las cabezas una vez se apaga la computadora.

Estructura Fisica.

Dentro de un disco duro hay uno o varios discos (de aluminio o cristal) concéntricos llamados platos (normalmente entre 2 y 4, aunque pueden ser hasta 6 ó 7 según el modelo), y que giran todos a la vez sobre el mismo eje, al que están unidos. El cabezal (dispositivo de lectura y escritura) está formado por un conjunto de brazos paralelos a los platos, alineados verticalmente y que también se desplazan de forma simultánea, en cuya punta están las cabezas de lectura/escritura. Por norma general hay una cabeza de lectura/escritura para cada superficie de cada plato. Los cabezales pueden moverse hacia el interior o el exterior de los platos, lo cual combinado con la rotación de los mismos permite que los cabezales puedan alcanzar cualquier posición de la superficie de los platos.

 Componentes de un disco duro. De izquierda a derecha, fila superior: tapa, carcasa, plato, eje; fila inferior: espuma aislante, circuito impreso de control, cabezal de lectura / escritura, actuador e imán, tornillos.

Cada plato posee dos caras, y es necesaria una cabeza de lectura/escritura para cada cara. Si se observa el esquema Cilindro-Cabeza-Sector de más abajo, a primera vista se ven 4 brazos, uno para cada plato. En realidad, cada uno de los brazos es doble, y contiene 2 cabezas: una para leer la cara superior del plato, y otra para leer la cara inferior. Por tanto, hay 8 cabezas para leer 4 platos, aunque por cuestiones comerciales, no siempre se usan todas las caras de los discos y existen discos duros con un número impar de cabezas, o con cabezas deshabilitadas. Las cabezas de lectura/escritura nunca tocan el disco, sino que pasan muy cerca (hasta a 3 nanómetros), debido a una finísima película de aire que se forma entre éstas y los platos cuando éstos giran (algunos discos incluyen un sistema que impide que los cabezales pasen por encima de los platos hasta que alcancen una velocidad de giro que garantice la formación de esta película). Si alguna de las cabezas llega a tocar una superficie de un plato, causaría muchos daños en él, rayándolo gravemente, debido a lo rápido que giran los platos (uno de 7.200 revoluciones por minuto se mueve a 129 km/h en el borde de un disco de 3,5 pulgadas).

 Interior de un disco duro; se aprecia la superficie de un plato y el cabezal de lectura/escritura retraído, a la izquierda.

Direccionamiento.

Hay varios conceptos para referirse a zonas del disco:

• Plato: cada uno de los discos que hay dentro del disco duro.
• Cara: cada uno de los dos lados de un plato.
• Cabeza: número de cabezales.
• Pistas: una circunferencia dentro de una cara; la pista 0 está en el borde exterior.
• Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente (una de cada cara).

• Sector : cada una de las divisiones de una pista. El tamaño del sector no es fijo, siendo el estándar actual 512 bytes, aunque próximamente serán 4 KiB. Antiguamente el número de sectores por pista era fijo, lo cual desaprovechaba el espacio significativamente, ya que en las pistas exteriores pueden almacenarse más sectores que en las interiores. Así, apareció la tecnología ZBR (grabación de bits por zonas) que aumenta el número de sectores en las pistas exteriores, y utiliza más eficientemente el disco duro.

El primer sistema de direccionamiento que se usó fue el CHS (cilindro-cabeza-sector), ya que con estos tres valores se puede situar un dato cualquiera del disco. Más adelante se creó otro sistema más sencillo: LBA (direccionamiento lógico de bloques), que consiste en dividir el disco entero en sectores y asignar a cada uno un único número. Éste es el que actualmente se usa.

 Cilindro, Cabeza y Sector

Tipos de conexión.

Si hablamos de disco duro podemos citar los distintos tipos de conexión que poseen los mismos con la placa base, es decir pueden ser SATA, IDE, SCSI o SAS:

• IDE: Integrated Device Electronics ("Dispositivo electrónico integrado") o ATA (Advanced Technology Attachment), controla los dispositivos de almacenamiento masivo de datos, como los discos duros y ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) Hasta aproximadamente el 2004, el estándar principal por su versatilidad y asequibilidad. Son planos, anchos y alargados.
• SCSI: Son interfaces preparadas para discos duros de gran capacidad de almacenamiento y velocidad de rotación. Se presentan bajo tres especificaciones: SCSI Estándar (Standard SCSI), SCSI Rápido (Fast SCSI) y SCSI Ancho-Rápido (Fast-Wide SCSI). Su tiempo medio de acceso puede llegar a 7 milisegundos y su velocidad de transmisión secuencial de información puede alcanzar teóricamente los 5 Mbps en los discos SCSI Estándares, los 10 Mbps en los discos SCSI Rápidos y los 20 Mbps en los discos SCSI Anchos-Rápidos (SCSI-2). Un controlador SCSI puede manejar hasta 7 discos duros SCSI (o 7 periféricos SCSI) con conexión tipo margarita (daisy-chain). A diferencia de los discos IDE, pueden trabajar asincrónicamente con relación al microprocesador, lo que posibilita una mayor velocidad de transferencia.
• SATA (Serial ATA): El más novedoso de los estándares de conexión, utiliza un bus serie para la transmisión de datos. Notablemente más rápido y eficiente que IDE. Existen tres versiones, SATA 1 con velocidad de transferencia de hasta 150 MB/s (hoy día descatalogado), SATA 2 de hasta 300 MB/s, el más extendido en la actualidad; y por último SATA 3 de hasta 600 MB/s el cual se está empezando a hacer hueco en el mercado. Físicamente es mucho más pequeño y cómodo que los IDE, además de permitir conexión en caliente.
• SAS (Serial Attached SCSI): Interfaz de transferencia de datos en serie, sucesor del SCSI paralelo, aunque sigue utilizando comandos SCSI para interaccionar con los dispositivos SAS. Aumenta la velocidad y permite la conexión y desconexión en caliente. Una de las principales características es que aumenta la velocidad de transferencia al aumentar el número de dispositivos conectados, es decir, puede gestionar una tasa de transferencia constante para cada dispositivo conectado, además de terminar con la limitación de 16 dispositivos existente en SCSI, es por ello que se vaticina que la tecnología SAS irá reemplazando a su predecesora SCSI. Además, el conector es el mismo que en la interfaz SATA y permite utilizar estos discos duros, para aplicaciones con menos necesidad de velocidad, ahorrando costes. Por lo tanto, las unidades SATA pueden ser utilizadas por controladoras SAS pero no a la inversa, una controladora SATA no reconoce discos SAS.

 Pista (A), Sector (B), Sector de una pista (C), Clúster (D)

Factor de Forma.

El más temprano "factor de forma" de los discos duros, heredó sus dimensiones de las disqueteras. Pueden ser montados en los mismos chasis y así los discos duros con factor de forma, pasaron a llamarse coloquialmente tipos FDD "floppy-disk drives" (en inglés).

La compatibilidad del "factor de forma" continua siendo de 3½ pulgadas (8,89 cm) incluso después de haber sacado otros tipos de disquetes con unas dimensiones más pequeñas.

• 8 pulgadas: 241,3×117,5×362 mm (9,5×4,624×14,25 pulgadas).
  En 1979, Shugart Associates sacó el primer factor de forma compatible con los disco duros, SA1000, teniendo las mismas dimensiones y siendo compatible con la interfaz de 8 pulgadas de las disqueteras. Había dos versiones disponibles, la de la misma altura y la de la mitad (58,7mm).
• 5,25 pulgadas: 146,1×41,4×203 mm (5,75×1,63×8 pulgadas). Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Seagate en 1980 con el mismo tamaño y altura máxima de los FDD de 5¼ pulgadas, por ejemplo: 82,5 mm máximo.
  Éste es dos veces tan alto como el factor de 8 pulgadas, que comúnmente se usa hoy; por ejemplo: 41,4 mm (1,64 pulgadas). La mayoría de los modelos de unidades ópticas (DVD/CD) de 120 mm usan el tamaño del factor de forma de media altura de 5¼, pero también para discos duros. El modelo Quantum Bigfoot es el último que se usó a finales de los 90'.

• 3,5 pulgadas: 101,6×25,4×146 mm (4×1×5.75 pulgadas).
  Este factor de forma es el primero usado por los discos duros de Rodine que tienen el mismo tamaño que las disqueteras de 3½, 41,4 mm de altura. Hoy ha sido en gran parte remplazado por la línea "slim" de 25,4mm (1 pulgada), o "low-profile" que es usado en la mayoría de los discos duros.

• 2,5 pulgadas: 69,85×9,5-15×100 mm (2,75×0,374-0,59×3,945 pulgadas).
  Este factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988 y no se corresponde con el tamaño de las lectoras de disquete. Este es frecuentemente usado por los discos duros de los equipos móviles (portátiles, reproductores de música, etc...) y en 2008 fue reemplazado por unidades de 3,5 pulgadas de la clase multiplataforma. Hoy en día la dominante de este factor de forma son las unidades para portátiles de 9,5 mm, pero las unidades de mayor capacidad tienen una altura de 12,5 mm.

• 1,8 pulgadas: 54×8×71 mm.
  Este factor de forma se introdujo por Integral Peripherals en 1993 y se involucró con ATA-7 LIF con las dimensiones indicadas y su uso se incrementa en reproductores de audio digital y su subnotebook. La variante original posee de 2GB a 5GB y cabe en una ranura de expansión de tarjeta de ordenador personal. Son usados normalmente en iPods y discos duros basados en MP3.

• 1 pulgadas: 42,8×5×36,4 mm.
  Este factor de forma se introdujo en 1999 por IBM y Microdrive, apto para los slots tipo 2 de compact flash, Samsung llama al mismo factor como 1,3 pulgadas.

• 0,85 pulgadas: 24×5×32 mm.
  Toshiba anunció este factor de forma el 8 de enero de 2004 para usarse en móviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC slot compatible con disco duro optimizado para vídeo y almacenamiento para micromóviles de 4G. Toshiba actualmente vende versiones de 4GB (MK4001MTD) y 8GB (MK8003MTD) 5 y tienen el Record Guinness del disco duro más pequeño.

Los principales fabricantes suspendieron la investigación de nuevos productos para 1 pulgada (1,3 pulgadas) y 0,85 pulgadas en 2007, debido a la caída de precios de las memorias flash, aunque Samsung introdujo en el 2008 con el SpidPoint A1 otra unidad de 1,3 pulgadas.

El nombre de "pulgada" para los factores de forma normalmente no identifica ningún producto actual (son especificadas en milímetros para los factores de forma más recientes), pero estos indican el tamaño relativo del disco, para interés de la continuidad histórica.

   

Estructura lógica.

Dentro del disco se encuentran:

• El Master Boot Record (en el sector de arranque), que contiene la tabla de particiones.
• Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de archivos.

Funcionamiento mecánico.

Un disco duro suele tener:

• Platos en donde se graban los datos.
• Cabezal de lectura/escritura.
• Motor que hace girar los platos.
• Electroimán que mueve el cabezal.
• Circuito electrónico de control, que incluye: interfaz con la computadora, memoria caché.
• Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad.
• Caja, que ha de proteger de la suciedad, motivo por el cual suele traer algún filtro de aire.

Integridad.

Debido a la distancia extremadamente pequeña entre los cabezales y la superficie del disco, cualquier contaminación de los cabezales de lectura/escritura o las fuentes puede dar lugar a un accidente en los cabezales, un fallo del disco en el que el cabezal raya la superficie de la fuente, a menudo moliendo la fina película magnética y causando la pérdida de datos. Estos accidentes pueden ser causados por un fallo electrónico, un repentino corte en el suministro eléctrico, golpes físicos, el desgaste, la corrosión o debido a que los cabezales o las fuentes sean de pobre fabricación.

 Cabezal del disco duro

El eje del sistema del disco duro depende de la presión del aire dentro del recinto para sostener los cabezales y su correcta altura mientras el disco gira. Un disco duro requiere un cierto rango de presiones de aire para funcionar correctamente. La conexión al entorno exterior y la presión se produce a través de un pequeño agujero en el recinto (cerca de 0,5 mm de diámetro) normalmente con un filtro en su interior (filtro de respiración, ver abajo). Si la presión del aire es demasiado baja, entonces no hay suficiente impulso para el cabezal, que se acerca demasiado al disco, y se da el riesgo de fallos y pérdidas de datos. Son necesarios discos fabricados especialmente para operaciones de gran altitud, sobre 3.000 m. Hay que tener en cuenta que los aviones modernos tienen una cabina presurizada cuya presión interior equivale normalmente a una altitud de 2.600 m como máximo. Por lo tanto los discos duros ordinarios se pueden usar de manera segura en los vuelos. Los discos modernos incluyen sensores de temperatura y se ajustan a las condiciones del entorno. Los agujeros de ventilación se pueden ver en todos los discos (normalmente tienen una pegatina a su lado que advierte al usuario de no cubrir el agujero. El aire dentro del disco operativo está en constante movimiento siendo barrido por la fricción del plato. Este aire pasa a través de un filtro de recirculación interna para quitar cualquier contaminante que se hubiera quedado de su fabricación, alguna partícula o componente químico que de alguna forma hubiera entrado en el recinto, y cualquier partícula generada en una operación normal. Una humedad muy alta durante un periodo largo puede corroer los cabezales y los platos.

Cabezal de disco duro IBM sobre el plato del disco

Para los cabezales resistentes al magnetismo grandes (GMR) en particular, un incidente minoritario debido a la contaminación (que no se disipa la superficie magnética del disco) llega a dar lugar a un sobrecalentamiento temporal en el cabezal, debido a la fricción con la superficie del disco, y puede hacer que los datos no se puedan leer durante un periodo corto de tiempo hasta que la temperatura del cabezal se estabilice (también conocido como “aspereza térmica”, un problema que en parte puede ser tratado con el filtro electrónico apropiado de la señal de lectura).

Los componentes electrónicos del disco duro controlan el movimiento del accionador y la rotación del disco, y realiza lecturas y escrituras necesitadas por el controlador de disco. El firmware de los discos modernos es capaz de programar lecturas y escrituras de forma eficiente en la superficie de los discos y de reasignar sectores que hayan fallado.

  

Presente y futuro.

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" (GP - Green Power), los cuales hacen un uso más eficiente de la energía.

Comparativa de Unidades de estado sólido y discos duros.

Una unidad de estado sólido o SSD (acrónimo en inglés de solid-state drive) es un dispositivo de almacenamiento de datos que puede estar construido con memoria no volátil o con memoria volátil. Las no volatiles son unidades de estado sólido que como dispositivos electrónicos, estan construidos en la actualidad con chips de memoria flash. No son discos, pero juegan el mismo papel a efectos prácticos aportando mas ventajas que inconvenientes tecnológicos. Por ello se está empezando a vislumbrar en el mercado la posibilidad de que en el futuro ese tipo de unidades de estado sólido terminen sustituyendo al disco duro para implementar el manejo de memorias no volatiles en el campo de la Ingenieria informática. 

Esos soportes son muy rápidos ya que no tienen partes móviles y consumen menos energía. Todos esto les hace muy fiables y físicamente duraderos. Sin embargo su costo por GB es aún muy elevado respecto al mismo coste de GB en un formato de tecnologia de Disco Duro siendo un indice muy importante cuando hablamos de las altas necesidades de almacenamiento que hoy se miden en orden de Terabytes.

A pesar de ello la industria apuesta por este vía de solucion tecnológica para el consumo doméstico  aunque se ha de considerar que estos sistemas han de ser integrados correctamente tal y como se esta realizando en el campo de la alta computacion. Unido a la reducción progresiva de costes quizás esa tecnología recorra el camino de aplicarse como metodo general de archivo de datos informáticos energéticamente respetuosos con el medio natural si optimiza su funcion lógica dentro de los sistemas operativos actuales.

Los discos que no son discos: Las Unidades de estado sólido han sido categorizadas repetidas veces como "discos", cuando es totalmente incorrecto denominarlas así, puesto que a diferencia de sus predecesores, sus datos no se almacenan sobre superficies cilíndricas ni platos. Esta confusión conlleva habitualmente a creer que "SSD" significa Solid State Disk, en vez de Solid State Drive

Unidades híbridas.

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 menor. En el mercado actual (2011), Seagate ofrece su modelo "Momentus XT" con esta tecnología.

Fabricantes.

Los recursos tecnológicos y el saber hacer requeridos para el desarrollo y la producción de discos modernos implica que desde 2007, más del 98% de los discos duros del mundo son fabricados por un conjunto de grandes empresas: Seagate (que ahora es propietaria de Maxtor), Western Digital (propietaria de Hitachi, a la que a su vez fue propietaria de la antigua división de fabricación de discos de IBM) y Fujitsu, que sigue haciendo discos portátiles y discos de servidores, pero dejó de hacer discos para ordenadores de escritorio en 2001, y el resto lo vendió a Western Digital. Toshiba es uno de los principales fabricantes de discos duros para portátiles de 2,5 pulgadas y 1,8 pulgadas. TrekStor es un fabricante alemán que en 2009 tuvo problemas de insolvencia, pero que actualmente sigue en activo. ExcelStor es un pequeño fabricante chino de discos duros.

Un Western Digital 3,5 pulgadas 250 GB SATA HDD.

Decenas de ex-fabricantes de discos duros han terminado con sus empresas fusionadas o han cerrado sus divisiones de discos duros, a medida que la capacidad de los dispositivos y la demanda de los productos aumentó, los beneficios eran menores y el mercado sufrió un significativa consolidación a finales de los 80 y finales de los 90. La primera víctima en el mercado de los PC fue Computer Memories Inc.; después de un incidente con 20 MB defectuosos en discos en 1985, la reputación de CMI nunca se recuperó, y salieron del mercado de los discos duros en 1987. Otro notable fracaso fue el de MiniScribe, quien quebró en 1990: después se descubrió que tenía en marcha un fraude e inflaba el número de ventas durante varios años. Otras muchas pequeñas compañías (como Kalok, Microscience, LaPine, Areal, Priam y PrairieTek) tampoco sobrevivieron a la expulsión, y habían desaparecido para 1993; Micropolis fue capaz de aguantar hasta 1997, y JTS, un recién llegado a escena, duró sólo unos años y desapareció hacia 1999, aunque después intentó fabricar discos duros en India. Su vuelta a la fama se debió a la creación de un nuevo formato de tamaño de 3” para portátiles. Quantum e Integral también investigaron el formato de 3”, pero finalmente se dieron por vencidos. Rodime fue también un importante fabricante durante la década de los 80, pero dejó de hacer discos en la década de los 90 en medio de la reestructuración y ahora se concentra en la tecnología de la concesión de licencias; tienen varias patentes relacionadas con el formato de 3,5“.

• 1988: Tandon vendió su división de fabricación de discos duros a Western Digital, que era un renombrado diseñador de controladores.
• 1989: Seagate compró el negocio de discos de alta calidad de Control Data, como parte del abandono de Control Data en la creación de hardware.
• 1990: Maxtor compró MiniScribe que estaba en bancarrota, haciéndolo el núcleo de su división de discos de gama baja.
• 1994: Quantum compró la división de almacenamiento de Digital Equipment otorgando al usuario una gama de discos de alta calidad llamada ProDrive, igual que la gama tape drive de Digital Linear Tape
• 1995: Conner Peripherals, que fue fundada por uno de los cofundadores de Seagate junto con personal de MiniScribe, anunciaron un fusión con Seagate, la cual se completó a principios de 1996.
• 1996: JTS se fusionó con Atari, permitiendo a JTS llevar a producción su gama de discos. Atari fue vendida a Hasbro en 1998, mientras que JTS sufrió una bancarrota en 1999.
• 2000: Quantum vendió su división de discos a Maxtor para concentrarse en las unidades de cintas y los equipos de respaldo.
• 2003: Siguiendo la controversia en los fallos masivos en su modelo Deskstar 75GXP, pioneer IBM vendió la mayor parte de su división de discos a Hitachi, renombrándose como Hitachi Global Storage Technologies, Hitachi GST.
• 2003: Western Digital compró Read-Rite Corp., quien producía los cabezales utilizados en los discos duros, por 95,4 millones de dólares en metálico.
• 2005: Seagate y Maxtor anuncian un acuerdo bajo el que Seagate adquiriría todo el stock de Maxtor. Esta adquisición fue aprobada por los cuerpos regulatorios, y cerrada el 19 de mayo de 2006.
• 2007: Western Digital adquiere Komag U.S.A., un fabricante del material que recubre los platos de los discos duros.
• 2009: Toshiba adquiere la división de HDD de Fujitsu y TrekStor se declara en bancarrota, aunque ese mismo año consiguen un nuevo inversor para mantener la empresa a flote.
• 2011: Western Digital adquiere Hitachi GST y Seagate compra la división de HDD de Samsung.

 Un Seagate 3,5 pulgadas 1 TB SATA HDD

 

Reflexión.

Un disco duro (o rígido) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital; es donde en la mayoría de los casos se encuentra almacenado el sistema operativo de la computadora. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. Hay distintos estándares para comunicar un disco duro con la computadora; los interfaces más comunes son Integrated Drive Electronics (IDE, también llamado ATA) , SCSI generalmente usado en servidores, SATA, este último estandarizado en el año 2004.