Disc Durs

Que son els disc durs

El primer que haurem de fer és definir què és un disc dur. Un disc dur és un dispositiu per a lemmagatzematge de dades de forma no volàtil, és a dir, per emmagatzemar les dades digitals utilitza un sistema de gravació magnètica. D'aquesta manera és possible mantenir la informació enregistrada en un suport de forma permanent (per això no és volàtil). També es denominen discos HDD o Hard Disk Drive.El disc dur està format per un o diversos plats rígids introduïts a una caixa hermètica i units per eix comú que gira a gran velocitat. Sobre cadascun dels ànecs, que normalment tenen les dues cares destinades a l'emmagatzematge, se situen sengles capçals de lectura/escriptura.

Components de un disc dur

Abans de conèixer el funcionament d'un disc dur cal enumerar i definir els diferents components físics que tenen un disc dur:Plats: serà on es guarda la informació. Estan disposats de forma horitzontal i cada plat consta de dues cares o superfícies magnetitzades, una cara superior i una altra inferior. Això normalment estan construïts en metall o vidre. Per emmagatzemar la informació disposen de cel·les on és possible magnetitzar-les de forma positiva o negativa (1 o 0).
Capçal de lectura: és l'element que fa la funció de lectura o escriptura. Hi haurà un d'aquests capçals per cada cara o superfície de plat, per tant, si tenim dos plats hi haurà quatre caps lectors. Aquests caps no fan contacte amb els plats, si això passés el disc quedaria ratllat i es corrompien les dades. Quan els plats giren, es crea una pel·lícula fina d'aire que impedeix el comptat entre això i el cap lector (aproximadament 3 nm de separació).
Braç mecànic: seran els elements encarregats de subjectar els caps lectors. Permeten l'accés a la informació dels plats desplaçant els caps lectors de forma lineal des de l'interior a l'exterior. el desplaçament d'aquests és molt ràpid, encara que a causa de ser elements mecànics tenen força limitacions quant a la velocitat de lectura.
Motors: comptarem amb dos motors dins un disc dur, un per fer girar els plats, normalment a una velocitat entre 5000 i 7200 revolucions per minut (rpm). I també en tindrem un altre per al moviment dels braços mecànics
Circuit electrònic: a més d'elements mecànics, el disc dur també conté un circuit electrònic que s'encarrega de gestionar les funcions de posicionament del capçal i la lectura i l'escriptura d'aquest. Aquest circuit s'encarrega de comunicar el disc dur amb la resta de components de l'ordinador, traduint les posicions de les cel·les dels plats a adreces comprensibles per la memòria RAM i CPU.
Memòria cau: els discs durs actuals compten amb un xip de memòria integrada al circuit electrònic que fa de pont d'intercanvi d'informació des dels plats físics fins a la memòria RAM. És com un memòria intermèdia dinàmic per alleugerir l'accés a la informació física.
Ports de connexions: a la part posterior del disc, i fora de l'encapsulat, hi ha els ports de connexió. Normalment estan format pel connector del bus cap a la placa base, el connector de 12 V d'alimentació i en cas dels IDE amb les ranures de jumpers per a la selecció de mestre/esclau

Tecnologies de connexió

El disc dur ha d'anar connectat a la placa base de l'ordinador. Hi ha diferents tecnologies de connexió que proporcionarà unes característiques o presses als discs durs.

IDE

També conegut com ATA o PATA (Paralel ATA). Ha estat fins fa poc el mètode estàndard de connexió dels discs durs als nostres ordinadors. Permet connectar dos o més dispositius mitjançant un bus paral·lel que aquesta forma per 40 o 80 cables.A aquesta tecnologia també se'l coneix com a DMA (Direct Memory Access), ja que permet la connexió directa entre la memòria RAM i el disc dur.Per connectar dos dispositius a un mateix bus caldrà que aquests estiguin configurats com a mestres o esclaus. D'aquesta manera la controladora sabrà a qui l'ha d'enviar o llegir les seves dades i que no hi hagi encreuament d'informació. Aquesta configuració es fa mitjançant un jumper al propi dispositiu.Mestre: ha de ser el primer dispositiu connectat al bus, normalment s'ha de configurar un disc dur en mode mestre davant d'un lector de DC/DVD. També s'ha de configurar un disc dur amb moto mestre si aquest té el sistema operatiu instal·lat.
Esclau: serà el dispositiu secundari connectat a un bus IDE. Per existir un esclau, abans hi ha d'haver un mestre.
La velocitat màxima de transferència de connexió IDE és de 166 MB/s. també anomenada Ultra ATA/166.

SATA

Aquest és l'actual estàndard de comunicació als PC actuals. En aquest cas es fa servir un bus sèrie en lloc de paral·lel per transmetre les dades. És força més ràpid que el tradicional IDE i més eficient. A més, permet connexions en calent dels dispositius i compta amb busos molt més petits i manejables.L'estàndard actual es troba al SATA 3 que permet transferències de fins a 600 MB/s

SCSI (Small Computer System Interface):

Aquesta interfície de tipus paral·lel està dissenyada per a discs durs de gran capacitat demmagatzematge i grans velocitats de rotació. Aquest mètode de connexió s'ha utilitzat tradicionalment per a servidors i clústers de disc dur de gran emmagatzematge.Un controlador SCSI pot treballar simultàniament amb 7 discs durs en una connexió tipus margarida de fins a 16 dispositius. Si màxima velocitat de transferència és de 20 Mb/s

SAS (Serial attached SCSI):

És l'evolució de la interfície SCSI i igual que el SATA, és un bus que funciona en sèrie, encara que encara se segueixen utilitzant ordres de tipus SCSI per interactuar amb els discs durs. Una de les seves propietats, a més de les que proporciona SATA, és que es poden connectar diversos dispositius en un mateix bus ia més és capaç de proporcionar una taxa en transferència constant per a cadascun. És possible connectar més de 16 dispositius i compta amb idèntica interfície de connexió que els discs SATA.La seva velocitat és menor que SATA, però amb més capacitat de connexió. Una controladora SAS es pot comunicar amb un disc SATA, però una controladora SATA no es pot comunicar amb un disc SAS.

Factors de forma utilitzats

Pel que fa als factors de forma, hi ha diversos tipus mesurats en polzades: 8, 5´25, 3´5, 2´5, 1´8, 1 i 0´85. Tot i que el més utilitzats són els de 3,5 i 2,5 polzades.3,5 polzades:Les seves mides són de 101,6 x 25,4 x 146 mm. És la mateixa mida que tenen els lectors de CD, encara que aquestes són més altes (41,4 mm). Aquests discs durs són els que utilitzem pràcticament a tots els ordinadors de sobretaula.2,5 polzades:Les mides són de 69,8 x 9,5 x 100 mm, i són les mides típiques d'una lectora de disquet. Aquests discos durs són utilitzats per als equips portàtils, més compactes, petits i lleugers.

Estructura física i lògica

Estructura física del contingut

Pista (track)Cadascuna de les cares del disc està dividida en anells concèntrics, des de l'interior fins a l'exterior de cada cara. La pista 0 representa la vora exterior del disc dur.CilindreSón el conjunt de diverses pistes. Un cilindre el formen totes les circumferències alineades en forma vertical de cadascun dels plats i cares. Formarien un cilindre imaginari al disc dur.SectorLes pistes estan dividides en trossos d'arc anomenats sectors. En aquests trams és on s'emmagatzemen els blocs de dades. La mida dels sectors no és fixa, encara que el més normal és trobar-lo amb una capacitat de 510 B (bytes), cosa que vénen a ser 4 KB. Antigament la mida dels sectors per cada trepitjava era fixa, cosa que feia que les pistes exteriors amb més diàmetre quedessin desaprofitades en tenir buits buits. Això va canviar amb la tecnologia ZBR (enregistrament de bits per zones) que permet utilitzar l'espai de forma més eficient, en variar la quantitat de sectors en funció de la mida de la pista, (pistes de més ràdio, més sectors)ClústerTambé anomenat unitat d'assignació, és una agrupació de sectors. Cada fitxer ocuparà un determinat nombre de clústers, i cap altre fitxer no podrà estar emmagatzemat en un determinat clúster.Per exemple, si tenim un clúster de 4096 B i un arxiu de 2700 B aquest ocuparà un sol clúster ia més sobrarà espai al. Però no s'hi podrà emmagatzemar cap fitxer més. Quan formatem un disc dur, podem assignar una determinada mida de clúster a aquest, entre més petita sigui la mida de clúster millor serà assignat l'espai en ell, especialment per a arxius petits. Tot i que, per contra, més difícil serà l'accés a les dades per al cap lector.S'aconsegueix que per a unitats d'emmagatzematge de grans dimensions l'ideal són clústers de 4096 KB.