U.D.5. EL DISCO DURO. SISTEMAS DE ARCHIVOS. FORMATO DE DISCO

Delia AlvisB2B

1.DEFINICIONES

Disco duro: sistema magnético donde se guardan indefinidamente o por un largo de tiempo, todos los datos y programas del ordenador.

Sistema de archivos: estructura la información guardada en una unidad de almacenamiento (normalmente un disco duro) para luego representarla textual o gráficamente. La mayoría de los sistemas operativos manejan su propio sistema de archivos.

Formato de disco: conjunto de operaciones informáticas, físicas o lógicas, que permiten restablecer un disco duro a su estado original, u óptimo para ser reutilizado o reescrito con nueva información. 

2.CONSTITUCIÓN Y PARTES DEL DISCO DURO

Atendiendo a su constitución física Carcasa: Normalmente de aluminio, aunque puede ser de otro material mientras que tenga la

suficiente resistencia. Placa de circuitos: Que es donde se integran los componentes electrónicos del disco duro. Conectores: Son los encargados de conectar el disco duro a la placa base y a la fuente de

alimentación. Platos o discos en donde se graban los datos. Cabezal de lectura/escritura. Motor que hace girar los platos. Electroimán que mueve el cabeza. Circuito electrónico de control incluye: interfaz con la computadora y memoria caché. Bolsita desecante (gel de sílice) para evitar la humedad. Caja, que ha de proteger de la suciedad.

ATENDIENDO A SU FORMATO DISCO LÓGICO

1. Pistas : Una circunferencia dentro de una cara .2. Sectores:  Cada una de las divisiones de una pista. 3. Cilindros: Conjunto de varias pistas; 4. Clusters: agrupación de varios sectores, que el conjunto de ellos forman la unidad mínima de

información que utilizan los sistemas operativos. Los partículas magnéticas de la superficie del disco se utilizan en grupos dispuestos en círculos

concéntricos denominados pistas ("Tracks"), que se numeran desde el exterior al interior comenzando por la cero .

En las unidades modernas se suele utilizar ambas superficies de cada plato ("Platter"), de los que puede haber varios en la misma unidad .  Las pistas de todos los platos equidistantes del eje conforman un cilindro ("Cylinder") y las cabezas de lectura/escritura están construidas de forma que todas están situadas sobre el mismo cilindro.

Cilindro

Cluster

Sector

Pista

3.TIPOS DE FORMATO QUE SE LE ASIGNAN A UN DISCO DURO. EXPLICA Y ANALIZA.

Son 2, el formato físico y el formato lógico, también llamado formateo rápido, es el tipo de formateo que se suele hacer, pero en este caso no se define ni el número ni la ubicación de los bloques , porque ya se ha hecho en el formateo físico.

El formato lógico, de alto nivel o también llamado sistema de archivos, puede ser realizado por los usuarios, aunque muchos vienen ya formateados de fábrica. El formato lógico implanta un sistema de archivos que asigna sectores a archivos. En los discos duros, para que puedan convivir distintos sistemas de archivos, antes de realizar un formato lógico hay que dividir el disco en particiones; más tarde, cada partición se formatea por separado.

El formateo de una unidad implica la eliminación de los datos, debido a que se cambia la asignación de archivos a clústers (conjunto de sectores contiguos, pero que el sistema distribuye a su antojo), con lo que se pierde la vieja asignación que permitía acceder a los archivos.

Cada sistema operativo tiene unos sistemas de archivos más habituales: Windows: FAT, FAT16, FAT32, NTFS, EFS, ExFAT. Habitualmente, un formateo completo hace las siguientes cosas:1. Borra toda la información anterior (incluyendo obviamente virus porque son software)2. Establece un sistema para grabar disponiendo qué y dónde se ubicará en el disco.3. Verifica el disco sobre posibles errores físicos o magnéticos que pueda tener lugar en el ordenador.

Atendiendo a su formato de disco físicoPistas, varios miles de círculos concéntricos por cada plato del disco duro que pueden organizarse verticalmente en cilindros.Sector, varios cientos por pista. El tamaño individual suele ser de 512 bytes.La única diferencia entre formato físico y lógico es que en el físico no hay cluster.

Formato físico Este tipo de formateo, también llamado Formateo de bajo nivel es el que define el tamaño de los

sectores, así como su ubicación en los discos. En los discos duros este tipo de formateo no suele ser necesario, ya que los discos vienen con el formateo físico hecho de fabrica.  Además, este formato no se suele perder, salvo por averías causadas por campos magnéticos, elevadas temperaturas o por un problema físico en el disco duro. 

Es un tipo de formateo muy lento, pudiendo llegar a tardarse en el varias horas (dependiendo, claro está, del tamaño del disco). 

Hay que aclarar que una vez realizado un formateo físico es totalmente imposible recuperar nada de lo que hubiera en el disco anteriormente. 

es realizado por software y consiste en colocar marcas en la superficie de óxido metálico magnetizable de Cromo o Níquel,  para dividirlo en pistas concéntricas y estas, a su vez, en sectores los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se desea leer. El tamaño estándar de cada sector es de 512bytes.

4.FUNCIONAMIENTO DE UN DISCO CONVENCIONAL

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.

5.TABLA DE ASIGNACIÓN DE ARCHIVOS

Diferencia entre FAT16, FAT32 y NTFS: FAT16 es un tipo de sistema de archivos FAT. Sucesor del FAT12, apareció en 1987. El tamaño de

la partición estaba limitado por la cuenta de sectores por clúster, que era de 8 bits. Esto obligaba a usar clústeres de 32 kilobytes con los usuales 512 bytes por sector. Así que el límite definitivo de FAT16 se situó en los 2 gigabytes.

FAT32 es un tipo de sistema de archivos FAT. Sucesor del FAT16.Su objetivo fue superar el límite de tamaño de una partición que tenía el FAT16 y mantener la compatibilidad con MS-DOS.El tamaño máximo de un archivo en FAT32 es de 4 gigabytes menos 1 byte.

NTFS Es un sistema de archivos diseñado específicamente para Windows NT, y utilizado por las versiones recientes del sistema operativo Windows. Ha reemplazado al sistema FAT utilizado en versiones antiguas de Windows y en DOS.

Ventajas del FAT32:* En su momento fue una ventaja que se puedan usar particiones de más de 2 GB, con respecto al FAT16. Su máximo es de 2 Terabytes.* Menor tamaño de clúster que un FAT16, lo que representa, en general, un ahorro de 33% de espacio en disco duro.* Se puede usar en disquetes (el NTFS no).

Desventajas de FAT32:* Con respecto NTFS (usado en Windows XP en adelante), el FAT32 no tiene cifrado de archivos como sí lo tiene el NTFS. * No pueden establecerse permisos para cada archivo, sólo para carpetas.* Tamaño máximo de archivo del FAT32: 4 GB (una limitación fuerte en la actualidad, dado que las películas pueden ocupar más de 4 GB). 

Ventajas y desventajas del NTF:desventajas :*Utiliza gran cantidad de espacio en disco para sí mismo.*No es compatible con sistemas operativos como DOS, Windows 95, 98 ni ME.*No puede ser usado en disquetes.*La conversión a NTFS es unidireccional, por lo tanto, no se puede volver a convertir en FAT al actualizar la unidad.ventajas con respecto al FAT son:*Compatibilidad mejorada con los metadatos.*Uso de estructura de datos avanzadas (árboles-B), optimizando el rendimiento, estabilidad y aprovechando espacio en disco, pues acelera el acceso a los ficheros y reduce la fragmentación.*Mejora de la seguridad*Listas de control de acceso*El registro de transacciones (journaling), que garantiza la integridad del sistema de ficheros.

GRÁFICOS DE FAT16, FAT32 Y NTFS

http://www.zator.com/Hardware/H8_1_2a1.htm

6.Investiga y analiza los nuevos discos duros que han aparecido en el mercado. Describe las ventajas e inconvenientes con los discos duros convencionales.

Los nuevos discos SSD (del inglés Solid State Drive) o discos sólidos son dispositivos de almacenamiento de datos que usan una memoria no volátil, como la memoria flash, o laSDRAM, para almacenar datos, en lugar de los platos giratorios magnéticos encontrados en los discos duros convencionales. 

Ventajas de los discos en estado sólido:Arranque más rápido.Gran velocidad de escrituraMayor rapidez de lectura – Incluso más de 10 veces más que los discos duros tradicionales más rápidos gracias a RAIDs internos en un mismo SSD.Baja latencia de lectura y escritura, cientos de veces más rápido que los discos mecánicos.Lanzamiento y arranque de aplicaciones en menor tiempo – Resultado de la mayor velocidad de lectura y especialmente del tiempo de búsqueda. Pero solo si la aplicación reside en flash y es más dependiente de la velocidad de lectura que de otros aspectos.Menor consumo de energía y producción de calor – Resultado de no tener partes mecánicas.Sin ruido – La misma carencia de partes mecánicas los hace completamente inaudibles.Mejorado el tiempo medio entre fallos hasta 2 millones de horas, muy superior al de los discos duros que no llegan a 1 millónSeguridad – permitiendo una muy rápida “limpieza” de los datos almacenados.Rendimiento deterministico - a diferencia de los discos duros mecánicos, el rendimiento de los SSD es constante y determinista a través del almacenamiento entero. El tiempo de “búsqueda” constante, y el rendimiento no se deteriora mientras el medio se llena.Menor peso y (dependiendo del tipo) tamaño.Resistente – Soporta golpes y vibraciones sin estropearse y sin descalibrarse como pasaba con los antiguos Discos DurosBorrado más seguro e irrecuperable de Datos

DesventajasPrecio – Los precios de las memorias flash son considerablemente más altos, y la principal razón de su baja demanda.Menor recuperación – Después de un fallo mecánico los datos son completamente perdidos pues la celda es destruida, mientras que en un disco duro normal que sufre daño mecánico los datos son frecuentemente recuperables usando ayuda de expertos.Capacidad – A día de hoy, tienen menor capacidad que la de un disco duro convencional que llega a los 2 Terabytes.

7.Y para finalizar, responde a la siguiente pregunta y razona la respuesta. ¿Las unidades de asignación o clústeres que se crean cuando se hace el formato lógico, están

contiguos? Acláralo con un ejemplo Lo que está contiguo son los sectores, los clusters no pueden estar seguidos porque cada cluster

puede almacenar solo 1 archivo a la vez. Imaginemos que tenemos un cluster de 16k y un archivo de 8 k, ese cluster quedaría ocupado y se

desperdiciarían 8k. si el archivo es de 18k se ocuparían 2 clusters y se desperdiciarían 14k. Este es un ejemplo de porque no utilizamos particiones grandes en los FAT.

Si los clusters estuvieran seguidos habría un límite de almacenamiento, porque si fueran ordenados, solo se podría acceder al cluster 2 habiendo llenado la capacidad del 1, pero al estar desordenados, no contiguos esa limitación no existe.