ESTRUCTURA FÍSICA DE UN DISCO DURO:
El disco duro esta compuesto por las siguientes estructuras:
Platos:
También llamados discos. Estos discos están elaborados de aluminio o vidrio recubiertos en su superficie por un material ferromagnético apilados alrededor de un eje que gira gracias a un motor, a una velocidad muy rápida. El diámetro de los platos oscila entre los 5cm y 13 cm.
Cabezal de lectura/escritura:
Es la parte del disco duro que lee y escribe los datos del disco. La mayoría de los discos duros incluyen una cabeza de lectura/escritura a cada lado del plato o disco, pero hay algunos discos de alto desempeño tienen dos o mas cabezas sobre cada que tienen dos o más cabezas sobre cada superficie esto de manera que cada cabeza atienda la mitad del disco reduciendo la distancia del desplazamiento radial.
Impulsor de Cabezal:
Es un motor que mueve los cabezales sobre el disco hasta llegar a la pista adecuada, donde esperan que los sectores correspondientes giren bajo ellos para ejecutar de manera efectiva la lectura/escritura.
Pistas:
La superficie de un disco esta dividida en unos elementos llamadas pistas concéntricas, donde se almacena la información. Las pistas están numeradas desde la parte exterior comenzando por el 0. Las cabezas se mueven entre la pista 0 a la pista más interna.
Cilindro:
Es el conjunto de pistas concéntricas de cada cara de cada plato, los cuales están situadas unas encima de las otras. Lo que se logra con esto es que la cabeza no tiene que moverse para poder acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro. Dado que las cabezas de lectura/escritura están alineadas unas con otras, la controladora de disco duro puede escribir en todas las pistas del cilindro sin mover el rotor. Cada pista esta formada por uno o más cluster.
Sector:
Las pistas están divididas en sectores, el número de sectores es variable. Un sector es la unidad básica de almacenamiento de datos sobre los discos duros. Los discos duros almacenan los datos en pedazos gruesos llamados sectores, la mayoría de los discos duros usan sectores de 512 bytes cada uno. Comúnmente es la controladora del disco duro quien determina el tamaño de un sector en el momento en que el disco es formateado, en cambio en algunos modelos de disco duro se permite especificar el tamaño de un sector.

Cluster:
Es un grupo de sectores, cuyo tamaño depende de la capacidad del disco.
A continuación se muestra una tabla que representa esta relación:
GEOMETRÍA DEL DISCO DURO:
ESTRUCTURA LÓGICA DE UN DISCO DURO:
La estructura lógica de un disco duro esta formado por:
· Sector de arranque.
· Espacio particionado.
· Espacio sin particionar.
Sector de arranque: Es el primer sector de un disco duro en él se almacena la tabla de particiones y un programa pequeño llamado Master Boot. Este programa se encarga de leer la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa, en caso de que no existiese partición activa mostraría un mensaje de error.
Espacio particionado: Es el espacio del disco que ha sido asignado a alguna partición.
Espacio sin particionar: Es el espacio del disco que no ha sido asignado a ninguna partición.
· A su vez la estructura lógica de los discos duros internamente se pueden dividir en varios volúmenes homogéneos dentro de cada volumen se encuentran una estructura que bajo el sistema operativo MS-DOS es el siguiente:
Sector de arranque (BOOT).
Tabla de asignación de ficheros (FAT)
Una o más copias de la FAT
Directorio raíz.
Zona de datos para archivos y subdirectorios.
Cada zona del volumen acoge estructuras de datos del sistema de archivos y también los diferentes archivos y subdirectorios. No es posible decir el tamaño de las diferentes estructuras ya que se adaptan al tamaño del volumen correspondiente.
A continuación vamos a definir cada una de las estructuras mostrada en el cuadro.
1.-Sector de arranque (BOOT): En el sector de arranque se encuentra la información hacerca de la estructura de volumen y sobre todo del BOOTSTRAP-LOADER, mediante el cual se puede arrancar el PC desde el DOS. Al formatear un volumen el BOOT se crea siempre como primer sector del volumen para que sea fácil su localización por el DOS.
2.-Tabla de asignación de ficheros (FAT): La FAT se encarga de informar al DOS que sectores del volumen quedan libres, esto es por si el DOS quiere crear nuevos archivos o ampliar archivos que ya existen. Cada entrada a la tabla se corresponde con un número determinado de sectores que son adyacentes lógicamente en el volumen.
3.-Uno o más copias de la FAT: El DOS permite a los programas que hacen el formateo crear una o varias copias idénticas de la FAT, esto va a ofrecer la ventaja de que se pueda sustituir la FAT primaria en caso de que una de sus copias este defectuosa y así poder evitar la perdida de datos.
4.-Directorio Raíz: El directorio raíz representa una estructura de datos estática, es decir, no crece aún si se guardan más archivos o subdirectorios. El tamaño del directorio raíz esta en relación al volumen, es por eso que la cantidad máxima de entradas se limita por el tamaño del directorio raíz que se fija en el sector de arranque.
5.-Zona de datos para archivos y subdirectorios: Es la parte del disco duro donde se almacenan los datos de un archivo. Esta zona depende casi en su totalidad de las interrelaciones entre las estructuras de datos que forman el sistema de archivos del DOS y del camino que se lleva desde la FAT hacia los diferentes sectores de un archivo.
CARACTERÍSTICAS QUE DESCRIBEN EL DESEMPEÑO DE UN DISCO DURO
Los fabricantes de discos duros miden la velocidad en términos de tiempo de búsqueda, tiempo de acceso, latencia y tasa de transferencia de datos:
1.-Capacidad de almacenamiento: Se refiere a la cantidad de información que se pueda almacenar o grabar en un disco duro. Su medida en la actualidad en GB aunque también en TB.
2.-Velocidad de rotación: Es la velocidad a la que giran los platos del disco cuya regla es que a mayor velocidad de rotación mayor será la transferencia de datos, pero a su vez será mayor ruidos y también mayor calor generado por el disco. La velocidad de rotación se mide en revoluciones por minuto (RPM).
3.-Tiempo de acceso: Es el tiempo medio necesario que tarda la cabeza del disco en acceder a los datos. Es la suma de varias velocidades:
· El tiempo que tarda el disco en cambiar de una cabeza a otra cuando busca datos.
· El tiempo que tarda la cabeza lectora en buscar la pista con los datos saltando de una en otra.
· El tiempo que tarda la cabeza en buscar el sector correcto en la pista.
Por lo tanto el tiempo de acceso es la combinación de tres factores.
3.1.-Tiempo de búsqueda: Es el intervalo tiempo que el toma a las cabezas de lectura/escritura moverse desde su posición actual hasta la pista donde esta localizada la información deseada. Como la pista deseada puede estar localizada en el otro lado del disco o en una pista adyacente, el tiempo de búsqueda varía en cada búsqueda.
Un tiempo de búsqueda bajo es algo muy importante para un buen rendimiento del disco duro.
3.2.-Latencia: Cada pista de un disco duro contiene múltiples sectores, una vez que la cabeza de lectura/escritura encuentra la pista correcta las cabezas permanece en el lugar inactivas hasta que el sector pasa por debajo de ellas, este tiempo de espera se llama latencia. La latencia promedio es el tiempo para que el disco una vez que esta en la pista correcta encuentre el sector deseado, es decir, es el tiempo que tarda el disco en dar media vuelta.
3.3.-Command Overhead: Es el tiempo que le toma a la controladora procesar un requerimiento de datos.
4.-Tasa de transferencia de datos: Esta medida indica la cantidad de datos que un disco puede leer o escribir en la parte más exterior del disco en un periodo de un segundo.
5.-Memoria Caché: Es una memoria que va incluida en la controladora del disco duro, de modo que todos los datos que se leen y escriben en el disco duro se almacenan primeramente en esta memoria.
FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO DURO:
El funcionamiento de un disco duro se da de la siguiente manera:
1.-Primero cada superficie magnética de los discos tiene asignado uno de los cabezales de lectura/escritura de la unidad como se sabe según la geometría de disco hay un cabezal de lectura/escritura para cada cara del plato.
2.-El conjunto de cabezales se puede desplazar linealmente desde el exterior hasta el interior de la pila de platos o discos mediante un brazo mecánico que los transporta.
3.-Para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos es necesario que la pila de platos gire, este giro se va a realizar a una velocidad constante y no va a parar mientras esté encendido el computador.
3.1.-Para los discos flexibles el giro se produce solo cuando se este efectuando una operación de lectura/escritura, el resto del tiempo permanece en reposo como ocurre con los disquetes. En los CD-ROM ocurre algo similar pero la velocidad de giro no va a ser constante.
4.-Al realizar una operación de lectura en el disco duro se desplaza los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos, espera a que el primer dato que gira con los platos llegue al lugar donde están los cabezales y finalmente lee los datos con el cabezal correspondiente; para la operación de escritura en el disco duro es similar a la anterior.
A continuación se va a describir al detalle el desarrollo de una operación de lectura/escritura.
· Cuando un software indique al sistema operativo a que deba leer o escribir en un archivo, el sistema operativo solicita que el controlador de disco rígido que traslade los cabezales de lectura/escritura a la tabla de asignación de archivos (FAT).
· El sistema operativo lee la FAT para así determinar en que punto comienza un archivo en el disco o que partes del disco es el que están disponibles para guardar un nuevo archivo.
· Los cabezales escriben datos en los platos al alinear partículas magnéticas sobre la superficie de estos.
· Los cabezales leen datos al detectar las polaridades de las partículas que ya se han alineado.
· Es posible guardar un solo archivo en partes diferentes sobre varios platos comenzando por una primera parte disponible que se pueda encontrar. Después que el sistema operativo escribe un nuevo archivo en el disco, se graba una lista de todas las partes del archivo en la FAT.