Hardware de Disco

Los discos son de varios tipos. Los más comunes son los discos magnéticos (discos duros y flexibles). Se caracterizan por el hecho de que las operaciones de lectura y escritura son igual de rápidas, lo que los hace ideales como memoria secundaria (como paginación o sistemas de archivos, por ejemplo). Algunas veces se utilizan arreglos de estos discos para ofrecer un almacenamiento altamente confiable. Para la distribución de programas, datos y películas, son también importantes varios tipos de discos ópticos (CD-ROMs, CD-grabable y DVD). En las siguientes secciones describiremos primero el hardware y luego el software para estos dispositivos.
Discos magnéticos
Los discos magnéticos se organizan en cilindros, cada uno de los cuales contiene tantas pistas como cabezas apiladas en forma vertical. Las pistas se dividen en sectores. El número de sectores alrededor de la circunferencia es por lo general de 8 a 32 en los discos flexibles, y hasta varios cientos en los discos duros. El número de cabezas varía entre 1 y 16. Los discos antiguos tienen pocos componentes electrónicos y sólo producen un flujo de bits serial simple. En estos discos el controlador realiza la mayor parte del trabajo. En otros discos, en especial los discos IDE (Electrónica de Unidad Integrada) y SATA (ATA Serial), la unidad de disco contiene un microcontrolador que realiza un trabajo considerable y permite al controlador real emitir un conjunto de comandos de nivel superior. A menudo el controlador coloca las pistas en caché, reasigna los bloques defectuosos y mucho más. Una característica de dispositivo que tiene implicaciones importantes para el software controlador del disco es la posibilidad de que un controlador realice búsquedas en dos o más unidades al mismo tiempo. Éstas se conocen como búsquedas traslapadas. Mientras el controlador y el software esperan a que se complete una búsqueda en una unidad, el controlador puede iniciar una búsqueda en otra unidad. Muchos controladores también pueden leer o escribir en una unidad mientras buscan en otra u otras unidades, pero un controlador de disco flexible no puede leer o escribir en dos unidades al mismo tiempo (para leer o escribir, el controlador tiene que desplazar bits en una escala de tiempo en microsegundos, por lo que una transferencia ocupa la mayor parte de su poder de cómputo). Esta situación es distinta para los discos duros con controladores integrados, y en un sistema con más de una de estas unidades de disco duro pueden operar de manera simultánea, al menos en cuanto a la transferencia de datos entre el disco y la memoria de búfer del controlador. Sin embargo, sólo es posible una transferencia entre el controlador y la memoria principal. La capacidad de realizar dos o más operaciones al mismo tiempo puede reducir el tiempo de acceso promedio de manera considerable. En la figura 5-18 se comparan los parámetros del medio de almacenamiento estándar para la IBM PC original con los parámetros de un disco fabricado 20 años después, para mostrar cuánto han cambiado los discos en 20 años. Es interesante observar que no todos los parámetros han mejorado tanto. El tiempo de búsqueda promedio es siete veces mejor de lo que era antes, la velocidad de transferencia es 1300 veces mejor, mientras que la capacidad aumentó por un factor de
50,000. Este patrón está relacionado con las mejoras relativamente graduales en las piezas móviles, y densidades de bits mucho mayores en las superficies de grabación.