Discos magnéticos y unidades de discos

¿Qué lugar ocupan las unidades de
discos magnéticos y ópticos dentro del conjunto de
los periféricos más
comunes? Ir a…

¿Qué tipos de discos se usan en el
presente en las unidades de disco, disquete y CD, de los
equipos de computación? * Ir
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¿Cuáles son las propiedades y funciones de los
discos magnéticos? * Ir a…

¿Qué es un disco magnético, y
cómo se escribe o lee cada bit de un
sector? * Ir a…

¿Qué se denomina cilindro en la
organización física de un disco o
disquete? * Ir a…

¿De qué depende la cantidad de bytes
que puede almacenar un disquete o un disco
magnético? * Ir a…

¿Qué significa que un disco o disquete
es un medio de almacenamiento de
acceso directo? * Ir a…

¿Cómo se localiza un sector de un
disco/disquete, y por qué se dice que es
direccionable? * Ir a…

¿Qué son los tiempos de posicionamiento,
latencia y acceso en un disco o
disquete? * Ir
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¿Qué son tiempo y velocidad de
transferencia de datos? * Ir
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¿Cómo están construidos,
protegidos, y se accede a los discos
flexibles? * Ir a…

¿Qué funciones cumple
una unidad de disquetes ("Floppy Disk
Drive")? * Ir a…

ASPECTOS PARTICULARES DE DISCOS RIGIDOS Y UNIDADES DE
DISCO RIGIDO * Ir a…

¿Qué significa que un disco está
muy fragmentado? * Ir a…

¿Cómo están en el presente
organizados físicamente los sectores en las pistas de los
discos rígidos? * Ir a…

En un disco rígido actual, ¿cómo
localiza el cabezal más rápidamente un
cilindro? * Ir a…

¿Qué funciones realiza
una unidad de disco inteligente ATA-IDE o FAST
ATA? * Ir
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¿Qué son los números
"lógicos" de cilindro, cabeza, sector y el
LBA? * Ir a…

¿En qué consisten los métodos de
grabación MFM y RLL? * Ir a…

¿Qué es un disquete
"floptical"? * Ir a…

¿Qué son los disquetes y unidades
ZIP? * Ir a…

¿Qué lugar ocupan las unidades
de discos magnéticos y ópticos dentro del conjunto
de los periféricos más
comunes?

Los discos, sean rígidos, CDs, o disquetes se
consideran memoria auxiliar o secundaria, de gran
capacidad de almacenamiento en
relación con la memoria
principal, pero de acceso un millón de veces más
lento.

Determinamos dos clases de periféricos, de entrada (teclado,
unidad de discos, mouse,
escáner, módem, etc.): son dispositivos que sirven
para entrar del "exterior" datos a procesar
y programas para
procesarlos, cuyo destino será la memoria.
Periféricos de salida (monitor,
impresora,
unidad de discos, módem, etc.): son dispositivos
encargados de transferir al "exterior" la información proveniente de memoria, sean
datos
procesados o programas.

Las unidades de discos y de CD se designan
periféricos de almacenamiento
masivo. En una operación de entrada leen archivos de
datos o
programas
archivados en esos discos, los cuales luego llegarán a
memoria; y en
una operación de salida permiten archivar resultados que
estaban en memoria.

Desde CD-ROM y
semejantes sólo son posibles operaciones de
entrada.

¿Qué tipos de discos se usan
en el presente en las unidades de disco, disquete y CD, de los
equipos de computación?

Los distintos tipos de discos existentes para computación, tienen en común que se
emplea como soportes para almacenar grandes cantidades de
información (datos y programas),
en general durante largo tiempo. Difieren
en la tecnología de almacenamiento /
lectura, en la
cantidad de información que memorizan, en el tiempo que se
tarda en acceder y transferir datos requeridos, en la seguridad con que
mantienen la información durante un tiempo estimado,
y en el costo por
megabyte almacenado.

La siguiente clasificación se hace en
función del primero de los aspectos citados: la tecnología de
almacenamiento
y lectura,
determinante de los restantes.

¿Cuáles son las
propiedades y funciones de los
discos magnéticos?

Un disco magnético (rígido o flexible) es
sinónimo de soporte de almacenamiento externo,
complemento auxiliar de la memoria
principal RAM de una
computadora
(memoria electrónica interna de capacidad limitada,
un millón de veces más rápida de acceder que
un disco, pero volátil).

2. Tiene capacidad para almacenar masivamente
   grandes cantidades de información en reducidos espacios con el
   consiguiente bajo costo
   relativo por byte almacenado.
3. Es memoria "no
   volátil": guarda largo tiempo los bits
   almacenados aunque se retire el suministro de energía
   eléctrica, propiedad
   que la memoria
   principal carece.
4. Permite acceder en pocos segundos, casi
   directamente, al lugar donde se halla un bloque de datos a
   leer o escribir, sin necesidad de búsqueda en todos los
   bloques de datos que le preceden, como ocurre en una cinta
   magnética.

La información residente en un disco está
agrupada y clasificada constituyendo archivos o
ficheros ('files"), como quiera llamarse,
identificables por su nombre. Un archivo puede
contener datos o programas.

Con la tecnología actual de
los sistemas de
computación, gran parte de los procesos de
Entrada y Salida de datos tienen como origen y destino los discos
magnéticos (figura 2.1). Esto se manifiesta en
que:

• La mayoría de los programas están
  almacenados en disco, constituyendo archivos
  "ejecutables". Cuando se necesita un programa, una
  copia de éste pasa a memoria principal, para ser
  ejecutado.
• Generalmente pasa de disco a memoria una copia del
  archivo de
  datos que procesará un programa. Los
  resultados obtenidos van de memoria a disco, formando parte de
  dicho archivo o de
  otro.
• El disco sirve también para simular una
  "memoria
  virtual", de mucho mayor capacidad que la memoria
  principal existente.

Comúnmente, los disquetes son usados para
copias de resguardo ('backup"), y para transportar
archivos de
programas o de datos.

Los discos rígidos y disquetes so medios de
almacenamiento externos. Para ser leídos o escritos deben
insertarse en el periférico "unidad de disco"' ("disk
drive") que para los disquetes se denomina
"disquetera".

¿Qué es un disco
magnético, y cómo se escribe o lee cada bit de un
sector?

Un disco (sea flexible o duro) sirve de soporte
para archivos de
información. Almacena los bytes de estos archivos en uno o
varios sectore de pistas circulares (figura 2.2). Ellas son
anillos concéntricos separados lo menos posible
entre sí, existentes en sus dos caras recubiertas de una
fina capa superficial de material magnetizable (figura 2.4). Este
es del tipo usado en las cintas de audio, siendo que las
partículas ferromagnéticas que lo componen
conservan su magnetismo aunque
desaparezca el campo que las magnetizó.

El cuerpo del disco así recubierto en sus dos
caras, está constituido: en los disquetes por mylard
(flexible), y en los discos rígidos por aluminio o
cristal cerámico.

La estructura
física de
un disco, con sus pistas y sectores se indica en las figuras 2.2
y 2.3. Estas pistas, invisibles, se crean durante el
"formateo". Este proceso
consiste en grabar (escribir) magnéticamente los sucesivos
sectores que componen cada una de las pistas de un disco o
disquete, quedando así ellas magnetizadas.

Luego del formateo, en cada sector quedan grabados los
campos que lo constituyen (figura 2.11), entre los cuales se
halla el que permite identificar un sector mediante una serie de
números, y el campo de 512 bytes reservado para datos a
grabar o regrabar, lo cual tiene lugar cada vez que se ordena
escribir dicho sector.

La grabación se logra (figura 2.4) -como en un
grabador de audio- por la acción de un campo
magnético de polaridad reversible (N-S ó S-N), que
imanta la pista al actuar dicho campo sobre ella, al salir a
través de un corte ("entrehierro") realizado en un
diminuto núcleo ferromagnético (núcleo hoy
suplantado por una película delgada inductiva). El ancho
de este núcleo determina del ancho de la pista (0,1 mm o
menos).

Una bobina de alambre arrollada sobre este núcleo
genera dicho campo magnético, al circular por ella una
corriente eléctrica. El núcleo
ferromagnético y la bobina constituyen una cabeza
(head). Todas las pistas de una cara de un disco son escritas o
leídas por una misma cabeza, portada por un brazo
móvil. La cabeza queda inmóvil sobre la pista a
escribir o leer, mientras el disco gira frente a ella',
según se verá.

Como muestran las figuras 2.4 y 2.6 existe una cabeza
para cada cara de un disco. Los brazos que las soportan se mueven
juntos. 0 sea, que si la cabeza de la cara superior está
sobre una cierta pista, la otra cabeza estará en una pista
de la cara inferior, teniendo siempre ambas pistas el mismo
radio (una
está sobre la otra separadas por el espesor del
disco).

Sólo una cabeza puede estar activada por vez,
para leer o escribir sectores de la cara que le
corresponde.

En una escritura, a la cabeza seleccionada -muy
próxima o tocando la superficie del disco- le llega del
exterior -por dos cables- una señal eléctrica que
presenta dos niveles de tensión eléctrica (figuras
2.4 y 2.5).

Con el nivel bajo de tensión se produce una
circulación de corriente isn por la bobina que
envuelve la pieza, con lo cual ésta se convierte en un
poderoso imán, con sus extremos con un polo sur (S) y otro
norte (N).

El campo magnético que sale del entrehierro
magnetiza y orienta partículas de óxido de
hierro de la
superficie del disco o disquete, que pasan frente al entrehierro
al girar el disco, convirtiéndolas en microscópicos
imanes. Así, durante el tiempo que la señal
eléctrica citada está en el nivel bajo, se genera
-en el tramo de la pista que pasó frente a la cabeza- un
conjunto de pequeños imanes igualmente polarizados y
orientados, cuyo efecto sumado equivale a la existencia de un
imán permanente en la superficie de ese tramo de
pista.

El campo magnético de este imán así
creado por la cabeza se manifestará sobre esa superficie
magnetizada, superficie que es circular por estar fija la cabeza
y girar el disco.

Cuando la señal que excita la cabeza cambia del
nivel bajo al alto, se invierte rápidamente el sentido de
la corriente (ins) que circula por la bobina, por lo
cual cambia la polaridad magnética en los extremos del
núcleo (de SN a NS). Ahora, mientras dure esta polaridad
(el tiempo que la señal está alta), se generan
pequeños imanes en el tramo de la pista que pasó
frente a la cabeza, pero de polaridad contraria a los generados
cuando la ~ estaba baja. El efecto de los mismos equivale a un
imán superficial en ese tramo siguiente de la pista, cuya
polaridad es opuesta a la del imán superficial formado en
el tramo anterior.

De esta forma, en la escritura de
un disco, en concordancia con cada cambio de
nivel de la señal eléctrica binaria que
actúa sobre la bobina, cambia de dirección la corriente que circula por
ella, resultando una sucesión de imanes permanentes
(conformados a su vez por muchos imanes microscópicos)
sobre la superficie de la pista que se escribe, siendo cada
porción así imanada de polaridad contraria a la que
le sigue.

Como se verá al tratar la codificación RLL
(figura 2.26), cada uno de estos cambios codifica un uno que se
almacena en la pista, y la cantidad de ceros que le siguen
depende de la duración del nivel.

En síntesis: en una escritura,
luego que el material ferromagnético de una cara pasa
frente a la cabeza magnetizante quedan formados una
sucesión de imanes superficiales, los cuales conforman una
pista circular, por estar la cabeza fija, y girar la superficie
del disco. Los campos magnéticos de estos imanes se
manifestarán en la superficie de la pista, codificando
unos y ceros.

Ninguna porción de una pista puede quedar sin
magnetizar: forma parte de un imán NS o SN. Esto
también asegura, en una regrabación, el borrado de
la información grabada anteriormente sobre una
pista.

Si se re escribe un sector no es necesario realizar un
paso intermedio de borrar la información antes escrita. La
nueva escritura borra la anterior, igual que en un grabador de
audio o video.

Durante una lectura, la misma cabeza -en un
proceso
inverso al de grabación- sensará los campos
magnéticos sobre la superficie de la pista accedida, para
detectar cada cambio de
polarización cuando pasa de una porción de una
pista polarizada N-S a la siguiente, polarizada S-N, o sea cuando
se encuentran enfrentados dos polos norte o sur. Estos cambios
originarán corrientes en la bobina, que aparecerán
como breves impulsos eléctricos en los dos cables de la
bobina que salen desde la cabeza. Puesto que cada uno de estos
impulsos implica una inversión del campo magnético de la
pista, y que estos cambios fueron producidos en la escritura
cuando cambiaba el nivel de la señal eléctrica que
actuaba sobre la bobina (figura 2.5), se puede reconstruir esta
señal. Así es factible determinar (leer) los unos y
ceros que dieron lugar a los cambios de nivel, según la
codificación (MFM o RLL) empleada.

Esta operación es "no destructiva": pueden
obtenerse copias de los datos guardados sin que éstos se
alteren.

Las cabezas (dos por plato) están sobre una misma
vertical, constituyendo el "cabezal", y son portadas por
brazos de una "armadura" que las desplaza juntas entre platos
cuando pasan de una posición (pista) a otra.

Cuando se almacena un archivo, los
datos son grabados magnéticamente en sectores de
las pistas, en el campo para 512 bytes reservado en cada sector
durante el "formateo", como se describirá. La cabeza que
graba estos campos podrá luego volver a recorrerles, para
leer las señales magnéticas que grabó en
ellos, que representan la información
almacenada.

Para comprender cómo se generan dichas pistas en
un disco o disquete, podemos imaginar o realizar el siguiente
experimento. Sobre el plato de un tocadiscos colocamos una
cartulina de su mismo tamaño y lo hacemos girar. Luego
tomamos un lápiz mecánico y apoyamos suavemente la
punta de su mina sobre la cartulina, manteniendo
inmóvil la mano. Entonces, sobre la cartulina se
generará tina circunferencia visible. Si
después, mientras gira el plato, sobre un punto de dicha
circunferencia colocamos fija la punta del lápiz, pero sin
la mina, por debajo del lápiz pasarán los puntos de
la circunferencia antes generada. Esto equivale a un sensado
("lectura') de dicha circunferencia.

Igualmente, mientras una cabeza escribe, permanece
inmóvil en un punto (lo mismo si lee), generándose
una pista circular en la cara del disco que gira debajo' de ella,
a la par que deja señales magnéticas detestables en
porciones de la misma que grabó. El radio de la pista
es igual a la distancia de la cabeza al centro del
disco.

También, cuando se graba una cinta de audio, la
cabeza está fija, y describe una pista rectilínea,
dado que en este caso el medio magnético se mueve de igual
modo.

Así como en una cinta de audio pueden grabarse
dos o cuatro pistas paralelas, en un disco es factible generar
muchas pistas concéntricas separadas (de a una por
vez).

¿Qué se denomina
cilindro en la
organización física de un disco o
disquete?

En primera instancia, un disco o disquete guarda los
datos en sus caras; las caras se componen de pistas, y
éstas se dividen en sectores. Se verá
cómo se consideran y numeran estos espacios, a fin de
constituir una organización física de un
disco o disquete, eficiente para ser accedida en el menor tiempo
posible.

El hecho de que un disquete -o cada plato de un
rígido- tenga dos caras, amen de duplicar su capacidad de
almacenamiento, permite escribir o leer el doble de datos
antes de desplazar el cabezal a la pista siguiente o a
otra, accediendo a una cara y luego a la contraria.
Así se puede escribir o leer más datos en menos
tiempo.

Por moverse las dos cabezas, de una disquetera al
unísono, y estar ambas sobre la misma vertical (figuras
2.4 y 2.7), si la cabeza de la cara superior se posiciona
inmóvil a una cierta distancia del centro del disquete
-sobre un punto de la pista a la que se quiere acceder- entonces,
la otra cabeza se posicionará en la cara inferior, a igual
distancia del centro. De esta forma es factible grabar primero la
pista de la cara superior, y a continuación la pista de la
cara inferior, sin mover el cabezal, siendo que las dos pistas
están una sobre la otra, separadas por el espesor del
disquete.

Lo mismo puede decirse para las dos caras de cada plato
de un rígido (figura 2.8): si éste tiene más
de dos cabezas (una por cada cara de cada plato). Ellas se mueven
y posicionan juntas sobre una misma vertical. Si una cabeza
cualquiera accede inmóvil a un punto de una pista de la
cara que se lee o escribe, las restantes harán lo mismo en
las otras caras. Al girar juntos los platos, los puntos que en
cada cara pasan frente a la cabeza correspondiente
pertenecerán a pistas concéntricas de igual
radio.

En un rígido de dos platos (figura 2.8), y con 4
cabezas (para 4 caras), si una cabeza accede a una pista
cualquiera (indicada 20), las 3 cabezas restantes del cabezal
accederán necesariamente a pistas (indicadas 20) de igual
radio,
situadas en el espacio una sobre otra, pudiendo considerarse que
dichas pistas forman parte de la superficie de un cilindro
imaginario (designado 20), cuyo radio es el de
esas pistas.

Si luego el cabezal se posiciona a otra distancia del
centro del disco o disquete, accederá a otro cilindro
imaginario del mismo (como ser el 22), pudiéndose escribir
o leer cualquiera de las pistas de igual radio que lo
constituyen; y si se quiere, primero una, para luego continuar
con la otra u otras (en el caso del rígido).

Por lo tanto, cada vez que en un disco o disquete el
cabezal se posiciona para acceder a una pista, accede a un
"cilindro" imaginario que contiene pistas, una por cara.
Entonces, una vez que la cabeza de una cara escribió o
leyó
todos los sectores de una pista de esa cara, se puede hacer lo
mismo con las restantes pistas de dicho cilindro, sin que se
mueva el cabezal.

La electrónica de la disquetera o unidad de
disco rígido conmutará en un tiempo despreciable,
de una cabeza a otra. Por ejemplo, una vez que el cabezal del
disco rígido accedió al cilindro 20, luego de 4
vueltas puede leer o escribir todos los sectores de las 4 pistas
de ese cilindro.

De esta forma, se ahorra tiempo de acceso en la
escritura y lectura de archivos, en lugar de escribir todas
las pistas de una cara, y luego todas las pistas de la otra u
otras.

Conforme a lo descripto, cuando un cabezal se posiciona,
accede a un conjunto de pistas de igual radio, (tantas
como cabezas tenga el cabezal), que se consideran parte de la
superficie de un cilindro imaginado. Entonces, cada
cilindro de un disco o disquete está formado por
todas las pistas de igual radio (una por cara),
y contiene la información correspondiente a los sectores
que componen dichas pistas, información a la que se puede
acceder cuando el cabezal se posiciona en dicho
cilindro.

Con esta visión planteada en las figuras 2.7 y
2.8, un disco o disquete serían un conjunto de cilindros
-tantos como pistas por cara existan- metidos uno dentro de otro.
Cada cilindro a su vez se compone de pistas de igual radio,
tantas como caras (o sea cabezas) existan (2 y 4 en esas
figuras); siendo que las pistas contienen sectores.

La cantidad de cilindros de un disco o disquete,
se corresponde con el número de posiciones en las que se
puede posicionar el cabezal. Este, como se dijo, desplaza al
unísono todas las cabezas de escritura/lectura.

En las disqueteras, un motor "paso a
paso" hace que el cabezal salte de un cilindro al siguiente,
cuando se quiere pasar de una pista a la siguiente (o a cualquier
otra) que está en la misma cara. Como se verá, en
los rígidos el acceso de una pista a otra se lleva a cabo
por un mecanismo más complejo que busca la
pista.

Corrientemente suele hablarse de pista en lugar de
cilindro, pensando en una sola cara, aunque cilindro implica
una concepción espacial más completa, en
especial en lo referente a los todos los sectores de las patas de
un cilindro, los cuales pueden escribirse o leerse uno
tras otro sin la pérdida de tiempo que significa el
movimiento del
cabezal.

Por lo tanto, un disquete de 3 ½" pulgadas de 80
pistas por cara, tiene 80 cilindros de dos pistas cada uno. Estos
cilindros se enumeran de 0 a 79, desde el exterior hacia el
centro.

El número que identifica a un cilindro
permite localizar todas las pistas que lo constituyen. Por
ejemplo, el cilindro número 20 sirve para localizar en la
figura 2.7 las 2 pistas número 20 que pueden escribir o
leer las 2 cabezas del cabezal, ubicadas en ambas caras del
disquete.'

Entonces si se quiere ser riguroso, en relación
con una cara de un disquete (figura 2.7) en lugar de decir por
ejemplo "pista 20" debe decirse "pista del cilindro 20"; y con
más precisión, si se trata de la cara superior, o
cara 0, se debe indicar "cilindro 20, cabeza (head)
0".

También puede aparecer como "cilindro 20, pista
0", aunque parezca mejor indicar "pista 20 de la cara
0".

A su vez, la pista que está debajo de
ésta, en la cara inferior, o cara 1, es la "pista 1 del
cilindro 20", identificable como "cilindro 20, cabeza
1".

El sector 15 de esta pista se identifica como "cilindro
20, cabeza 1, sector 15".

En una unidad de disco rígido con varios platos
(figura 2.8), la cabeza (cara) superior del plato más alto
se designa 0, la inferior del mismo plato con el número 1;
luego siguen las 2 y 3 del plato siguiente, etc. El cilindro de
número 20 sirve para localizar cualquiera de las 4 pistas
de número 20, correspondientes a las 4 caras (cabezas) de
los 2 platos, siendo que cada una se diferencia por el
número (0,1, 2, ó 3) de la cabeza que accede a la
misma. Se indica en esa figura la forma de direccionar 4 sectores
de número 15 pertenecientes a cada una de esas pistas.
Así, un sector se indica "cilindro 20, cabeza (head) 3,
sector 15", ó "cilindro 2, pista 3, sector 15".

Los cilindros de discos o disquetes se enumeran desde 0
(el de mayor radio, el más exterior) en forma creciente
hacia el interior, correspondiendo el número mayor a
más interno.

Suponiendo que todos los sectores de las pistas de un
cilindro se leen (o escriben) en forma secuencias, o sea por
orden numérico creciente, primero el controlador ordena a
la cabeza de la cara 0 de dicho cilindro acceder a cada uno de
los sectores de dicha pista. Luego ordena que la cabeza de la
cara 1 del mismo cilindro acceda a los sectores de esta pista, y
así sucesivamente sin que el cabezal se mueva, cada cabeza
activada lee (o escribe) los sectores de la pista que desfilan
frente a ella en la cara.

Según lo tratado, en definitiva, en disquetes y
discos la información se organiza físicamente como
sigue:

• La menor unidad de almacenamiento que se puede
  escribir o leer en forma independiente es el sector',
  que agrupa 512 bytes (para el DOS y otros sistemas
  operativos).
• Un cierto número de sectores -accesibles sin
  variar la posición de una cabeza- conforma una
  pista Un número dado de pistas -accesibles sin
  variar la posición del cabezal en las caras de un disco
  o platos de un disco rígido- constituyen un
  cilindro.
• Tres números deben usarse para escribir o leer
  datos: número de cilindro, número de cabeza
  (head), y número de sector. En inglés corresponden a las siglas
  CHS.

¿De qué depende la
cantidad de bytes que puede almacenar un disquete o un disco
magnético?

Todas las pistas de un disquete guardan la misma
cantidad de bits y tienen igual número de sectores
(figura 2.3), como se ha querido hacer notar, por lo que en las
pistas más internas los bits están más
"apretados" que en las de mayor radio, o sea que en las internas
se tiene una mayor densidad de bits grabados por pulgada
de pista (bits per inch = bpi). No ocurre lo mismo en
los discos rígidos actuales, como se
tratará.

La densidad depende
del tipo de material magnetizable de las caras, del ancho del
entrehierro de las cabezas, y de la técnica de
codificación de bits empleada para grabar (MFM, RLL, o
ARLL, a desarrollar).

Una pista grabada en una viejo disquete de 5 ¼"
con dos caras ("sides") y doble densidad
(indicado 2S/2D), puede tener por pista 9 sectores de 512 Bytes.
O sea que se tendrá 512 x 9 = 4608 Bytes/pista.

Además de la cantidad de sectores por pista, en
el cálculo
de la capacidad de un disco interviene el número total de
pistas (cilindros) que tiene en cada cara. Para el disquete en
cuestión este número es 40 pistas por cara.
Entonces, la capacidad de almacenamiento por cara será
4608 x 40 = 184.320 Bytes. Puesto que se usan las dos caras, la
capacidad total de estos disquetes era de 184.320 x 2 = 368.640
Bytes = 360 KB.

El número de pistas (cilindros) por cara depende
de la cantidad de pistas ("tracks") que puedan grabarse
por pulgada ("tracks per inch" = tpi) o centímetro,
medidas en sentido radial (figura 2.9). En el disquete analizado
la densidad de
pistas es de 48 tpi.

Por lo tanto, en el cálculo de
la capacidad total de almacenamiento de un disco magnético
intervienen:

1. De la densidad lineal
   de cada pista (indicada en bpi), la cual determina el
   número de sectores de una determinada longitud que
   existirán por pista. Para el DOS esta longitud debe ser
   de 512 bytes.
2. De la densidad radial
   de pistas (indicada en tpi), que define el total de pistas
   (cilindros) por cara.

Son corrientes los disquetes de 5 ¼" en los que
el material magnético admite en cada pista el doble de
bits por inch que los de] tipo 2S/2D citados. En éstos,
una pista puede tener 15 sectores de 512 Bytes, o sea 15 x 5l2 =
7.680 Bytes por pista. Además poseen el doble de densidad
radial de pistas: 96 tpi, resultando concretamente 80 pistas por
cara. Se conocen como 2S/HD, o sea dos caras y alta densidad
("high density"). Resulta así 7680 x 80 = 614.400 Bytes
por cara, y para las dos caras un total de:

614.400 x 2 = 1.228.800 Bytes = 1,2 Megabytes (MB)'

Estos son los disquetes de 5 ¼" que aún se
siguen usando.

Los disquetes de 3 ½" contienen cobalto en el
material magnético. Los primeros fueron del tipo 2DD (dos
caras y doble densidad), con 9 sectores/pista, o sea 512×9 = 4608
Bytes/pista. Tenían 135 tpi, por lo cual son posibles 80
pistas/cara.

Entonces resultaban: 4608 x 80 = 368.640 Bytes por cara;
y en total 368.640 x 2 = 737.280 Bytes = 720 KB.

En 3 ½" se popularizaron los del tipo 2HD,
de alta densidad, también de 135 tpi, (80 pistas) pero de
18 sectores por pista. La capacidad total será el doble
que el anterior: 18 x 512 x 80 x 2 = 1.474560 Bytes = 1,44
MB.

Igual método de
cálculo
se aplica a discos rígidos. Así, un
rígido de 8 platos, con 1024 pistas (cilindros) por cara,
y 63 sectores (de 512 Bytes) por pista, tendrá una
capacidad por cara de 63 x 512 x 1.024 = 33.030.144 Como tiene 8
platos = 16 caras, la capacidad neta total será:
33.030.144 x 16 = 520 MB.

Generalizando, la capacidad neta de un disco o disquete
puede calcularse como:

Capacidad = Sectores por pista x Tamaño sector
(Bytes ) x Pistas (cilindros) por cara x Nro de
caras.

No es aconsejable forzar la capacidad máxima que
admite cada tipo de disquete, so pena de que a mediano plazo
pueda comenzar a perder datos almacenados.

Debe tenerse presente, que la capacidad que aparece
indicada en discos rígidos es "bruta", no ocupable
totalmente con archivos. Se pierde en promedio del orden de un
20%, puesto que en cada sector se deben escribir bits con el
número que lo identifica, junto con información de
control, amen de
los bits de final e inicio que se usan para separar los sectores
contiguos entre sí (figura 2.24). Vale decir, que dicha
capacidad se refiere a un disco "virgen", sin formatear. Esto se
ejemplifica en el pie de página anterior relacionado con
el disquete 2S/2D de 1,2 MB, o sea el de 5 ¼".

¿Qué significa que un
disco o disquete es un medio de almacenamiento de acceso
directo?

Tal denominación proviene del hecho de que el
cabezal llega directamente a la pista (cilindro) deseada,
sin búsquedas. Luego, con el disco girando, deben pasar
bajo la cabeza activada los sectores que anteceden al sector
buscado. Esto si bien implica una búsqueda secuencial, la
misma es de corta duración, por el relativo pequeño
número de sectores de una pista, y por la velocidad de
giro del disco, como se detalla luego.

Si bien se trata de una búsqueda secuencias breve
en comparación con la que debe hacerse en una cinta
magnética para ubicar datos, de lo anterior resulta que en
un disco magnético los datos de un sector son de acceso
"casi – directo".

¿Cómo se localiza
un sector de un disco/disquete, y por qué se dice que es
direccionable?

Durante una operación de E/S, el controlador de
la unidad de disco o de la disquetera debe recibir tres
números: el del cilindro que contiene la pista donde
está ese sector, el de la cabeza (head) que accede a esa
pista, y el número del sector dentro de la pista. Dichos
números en inglés
conforman un CHS.

En cada unidad existe una cabeza de
lectura/escritura para cada cara de un disco. El
controlador ordenará activar para escritura/lectura
sólo la cabeza de la cara indicada, y dará
la orden de posicionarla sobre el cilindro (pista)
seleccionado, siendo que todas las cabezas avanzan al
unísono.

Al comienzo de cada sector de un disco están
escritos dichos tres números de CHS, formando un
número compuesto, que es su "dirección", necesario para localizarlo,
direccionarlo, como quiera decirse. Por este motivo se dice que
un disco o disquete son dispositivos de memoria auxiliar
direccionables.

¿Qué son los
tiempos de posicionamiento,
latencia y acceso en un disco o disquete?

Para acceder a un sector que está en una cara de
un disco, primero el cabezal debe trasladarse hasta el cilindro
que contiene la pista donde se encuentra dicho sector, y luego
debe esperarse que al girar el disco ese sector quede debajo de
la cabeza. Por lo tanto, deben tener lugar dos
tiempos:

1. El brazo con la cabeza correspondiente a esa cara se
   sitúa en pocos milisegundos (tiempo "seek", de
   posicionamiento) directamente sobre el cilindro
   seleccionado, o sea sobre la pista del cilindro correspondiente
   a esa cara. Se considera un valor
   promedio para este tiempo. En la figura 2.10.a este tiempo es
   el necesario para que la cabeza pase de la pista 17 a la
   4.
2. Una vez que la cabeza se posicionó sobre dicha
   pista, los sectores de ésta desfilarán debajo de
   esa cabeza. Cada uno es leído hasta encontrar
   aquél cuyo número coincida con el enviado a la
   controladora, en cuyo caso su campo de datos será
   escrito o leído.

El tiempo que dura esta búsqueda secuencial es el
tiempo de latencia o demora rotacional (en promedio
es el tiempo de media vuelta). Si el sector buscado estaba en la
posición señalada con "X" (figura 2.10 a) cuando la
cabeza llegó a la pista indicada, este tiempo es el que
tarda en llegar hasta la cabeza, para comenzar a ser leído
(figura 2.10 b).

La suma de estos dos tiempos promedio conforma el
tiempo de acceso, o sea es el tiempo que transcurre desde
que la controladora ordena al cabezal posicionarse sobre un
cilindro, hasta que la cabeza indicada accede al sector buscado.
La duración de este tiempo sólo depende del tipo de
unidad de disco que se trate:

T acceso = t
promedio posicionamiento + t
promedio latencia

En un disquete -conforme a los valores
estimados antes al pie de página- este tiempo será
del orden de (70 + 100) mseg. = 170 mseg.

En un disco rígido es mucho menor: hoy es
común tener 10 mseg de seek, y 7 mseg de latencia (a 4500
r.p.m.) en total 17 mseg. Existen discos que esos totales son
menores.

Los fabricantes especifican el tiempo de posicionamiento
en vez del promedio total. También suelen "fabricar" un
tiempo de acceso que pondera la mejora electrónica obtenida por la acción
de un caché de disco (a tratar), cuando se ordena leer una
sucesión de sectores ubicados en una misma pista o
cilindro, y suponen en forma optimista que esto ocurrirá
en el 40% de los accesos ordenados.

¿Qué son
tiempo y velocidad de
transferencia de datos?

Suponiendo una lectura, una vez que el sector requerido
está frente a la cabeza activada -luego de transcurrir los
tiempos de posicionamiento y
de latencia- ella debe leer bit por bit dicho sector,
pasando estos bits en serie hacia la electrónica, y luego hacia la interfaz del
disco o disquete. El destino final de los bits que conforman el
campo de datos de un sector, es la zona de memoria principal
(buffer) reservada para esos datos. A esta zona esos bits
leídos llegan en paralelo (de 16 ó 32 por vez) a
través del bus que une la interfaz con
la memoria principal.

Sea un disco de 32 sectores por pista, que gira a 3.600
r.p.m. = 60 r.p.seg. » 1 revolución/ 16 mseg.

Un sector cualquiera de los 32 de una pista será
recorrido por la cabeza en 1/32 de revolución, o sea en 16 mseg/32 = 0,5 mseg.
Durante este tiempo de lectura, los bits del campo de datos
(que forman 512 bytes) se van transfiriendo hacia la electrónica (IDE o SCSI) de la
unidad de disco, a medida que la cabeza los va leyendo. O
sea que durante dicho tiempo se están enviando a
razón de 512/0,5 bytes/mseg. = 1024 bytes/mseg = 1.024.000
bytes/seg., casi 1 MB/seg.

Este valor
constituye la velocidad de transferencia
interna.

Inversamente, en una escritura del disco, a medida que
frente a la cabeza seleccionada pasa el campo de datos del
sector, la unidad (IDE ó SCSI) le debe enviar en serie los
bits a escribir, los cuales fueron llegando a esta unidad (de a
bytes) por el bus, desde memoria
principal. Puesto que el disco gira a igual velocidad en
lectura o escritura, el tiempo de escritura o lectura del
campo de datos será el mismo, y por lo tanto
también la velocidad de
transferencia interna será igual en la escritura o
lectura.

Como se planteó, estos MB/seg definen la
velocidad de transferencia interna, que suele ser indicada
como la "velocidad de transferencia" por los fabricantes
de unidades de disco. Debe tomarse ésta como la velocidad
con que una cabeza puede leer o escribir "al vuelo" los bits
de un sector, siendo esta velocidad una medida de la
velocidad máxima a la que se pueden transferir bits
entre disco y memoria (o viceversa).

Esto es porque si consideramos el trayecto total que
deben recorrer los datos en una operación de entrada
(lectura de disco) o salida (escritura del mismo), no se puede
dejar de lado el tiempo que insume su transferencia a
través del bus (ISA, VESA o PCI) que
comunica la porción central con el registro port de
datos ubicado en la electrónica (como la ATA-IDE).
Asimismo, importa la velocidad de respuesta de esta interfaz. Si
ella o el bus no son lo suficiente
rápidos, la velocidad real de transferencia de datos hacia
o desde un disco a memoria puede ser bastante menor que la
máxima citada.

La velocidad de transferencia interna será la
velocidad de transferencia real sólo si a medida
que la cabeza lee (o escribe) los datos de un sector, ellos se
van transfiriendo hacia memoria (desde memoria) sin demoras.
Conforme a lo anterior resulta que la velocidad de transferencia
de un disco depende:

• De la velocidad de transferencia interna de la unidad
  de disco (dependiente de la densidad, y las
  r.p.m.).
• Del tiempo de respuesta de la interfaz controladora
  (EIDE, SCSI), y de la existencia de un caché en
  ella.
• De la velocidad del bus al cual la
  interfaz se conecta (hoy día debe ser PCI).

El tiempo de transferencia entre disco y memoria se
halla dividiendo los bytes de un sector (512), por la velocidad
de transferencia, y es por lo menos lo que tarda la cabeza en
pasar por la zona de datos del sector.

Un disquete de 3 ½" y 1,44 MB, 80 cilindros y 18
sectores por pista gira a 300 r.p.m. o sea 200 mseg por vuelta
(como se calculó). Por lo tanto, un sector será
recorrido en (200/18) mseg = 11 mseg. La velocidad de
transferencia interna será: 512 Bytes/11 mseg = 50 KB/seg.
que también será la velocidad de transferencia
puesto que aunque la controladora esté conectada a un bus
ISA, este permite hasta 8 MB/seg. (máximo).

En general, a igualdad de
velocidad de giro, si se aumenta la densidad lineal
(número de bits por cm de pista) se transferirán
más bits por segundo. Hoy día esta densidad va
en aumento en los nuevos modelos de
discos rígidos, dado que con los actuales tipos de cabeza
desarrollados se pueden grabar y detectar más bits
por cm de pista, por lo que cada vez resultan mayores
velocidades de transferencia interna de bits. Esto debe tener
como correlato interfaces (IDE o SCSI) que tengan listos
rápidamente los datos a escribir o los leídos en un
disco, y buses, con un ancho de banda apto para soportar tales
velocidades de transferencia entre la interfaz y
memoria.

También en muchos casos se ha aumentado la
velocidad de giro de los rígidos, lo cual a su vez trae
aparejado una mayor velocidad de transferencia.

Teniendo en cuenta los tiempos descriptos, el tiempo
total de entrada/salida que se tarda en atender una orden de
lectura (o escritura) que llegó al controlador de la
unidad de disco será:

T E/S = t
posicionamiento + t
latencia + t
transferencia

Se trata que este tiempo sea lo más corto
posible, pues la escritura y lectura de archivos en disco
(rígido) es una actividad frecuente en un sistema de
computación.

¿Cómo están
construidos, protegidos, y se accede a los discos
flexibles?

Un disco flexible o "disquete" o "floppy", como quiera
llamarse, consiste en un disco de material plástico tipo
mylard, cubierto con una capa de material magnetizable en ambas
caras (figura 2.4). Está contenido en un sobre que sirve
para protegerlo del polvo, rayaduras, huellas digitales y golpes
(figuras 2.18 y 2.19).

Los disquetes son removibles de la disquetera
(designadas A ó B) en la que están
insertados.

Cuando un disquete se introduce en una disquetera, puede
ser accedido en cualquiera de las dos- caras por la
correspondiente cabeza, pero una sola cara será
leída o escrita por vez. Mientras no se dé una
orden de escritura o lectura, el disquete no gira, y las cabezas
no tocan sus caras. Si tal orden ocurre, luego de una espera de
casi medio segundo, para que tome velocidad, el disco gira (a
razón de 300 r.p.m. en el interior del "sobre" protector,
con la consiguiente elevación de temperatura).
Sólo gira mientras lee o escribe, rozando entonces cada
cabeza la pista accedida. Esto, sumado a las partículas de
polvo siempre presentes, hace que la vida útil de un disco
flexible común sea corta en comparación con la de
un disco rígido.' La flexibilidad de un disquete ayuda a
que no sea afectado cuando las cabezas tocan sus caras. Se estima
que la información almacenada en un disquete puede
mantenerse con seguridad en el
mismo durante 3 ó 4 años, siendo conveniente
re-escribirla una vez por año, pues la
magnetización de las pistas se va debilitando con el
tiempo.

Un disquete no debe exponerse al calor, campos
magnéticos (de transformadores,
fotocopiadoras, teléfono, monitor), ni
ser doblado. Las etiquetas deben escribirse antes de ser
adheridas.

Los disquetes de 5 ¼ pulgadas conocidos como
"floppys" (figura 2.18) están contenidos en un sobre cuyo
interior está recubierto por una capa de teflón
para disminuir los efectos del rozamiento.

El sobre presenta aberturas para distintos fines. Las
aberturas de lectura/ escritura permiten que, dentro de la
disquetera, la cabeza correspondiente a cada cara pueda acceder a
cualquier pista de la misma. El agujero central servirá
para que en la disquetera un eje ("spindle") lo tome y haga
girar. Si se cubre con cinta adhesiva la muesca de
protección contra escritura, no podrán grabarse
nuevos datos en los archivos almacenados por accidente o error.
En estas condiciones el disquete sólo puede ser
leído.

Al girar un disquete, cada vez que coincide un agujero
existente en el mismo con otro agujero "índice" del sobre,
es indicación de comienzo de cualquier pista que se quiera
escribir o leer.

Existen distintos tipos de discos de 5 ¼" de
distinta capacidad, antes descriptos.

El disquete de 3 ½ pulgadas, (figura 2.19)
está dentro de un sobre de plástico rígido
que lo protege mejor del polvo, humo, etc. Este en su parte
superior tiene un obturador de protección con resorte, que
dentro de la disquetera de 3 ½" se abre, para que las dos
cabezas accedan al disco flexible.

Estas mejoras hacen que los disquetes de 3 ½"
duren más que los de 5 ¼". La protección
contra escritura indebida se realiza con otro obturador de dos
posiciones, deslizable por el usuario según indican dos
flechas que vienen dibujadas en el plástico. Si el
pequeño agujero cuadrado está abierto, el disquete
está protegido; si se lo ve cerrado, el disquete
podrá escribirse. En ambos casos siempre podrá
leerse.

¿Qué funciones cumple
una unidad de disquetes ("Floppy Disk Drive")?

Anteriormente se hizo mención al posicionamiento
de las cabezas sobre el cilindro al cual se quiere acceder
(figuras 2.4 y 2.7) cuando el disquete está girando, y a
las corrientes eléctricas que circulan en la cabeza que
está escribiendo o leyendo (figura 2.5), etc.

Estas acciones
básicas de la "unidad de disquete" o "disquetera" ("drive"
A 0 B) sirven a su objetivo de
escribir o leer una pequeña superficie (sector) del
disquete inserto en este periférico (figura 2.21) Para
tales acciones la
disquetera presenta en esencia:

• Mecanismos de sujección y eyección del
  sobre protector (con el botón frontal), y para desplazar
  la ventana de protección.
• Motor para girar el disco.
• Otro motor "paso a
  paso"', para hacer avanzar de pista en pista (de un cilindro al
  siguiente), a la armadura que porta las dos cabezas (ampliada
  más en detalle y abierta a la derecha de la figura
  2.21). Las cabezas así se mueven en movimiento
  radial rectilíneo -hacia delante o atrás- hasta
  el cilindro seleccionado.
• Sensores para detectar presencia de disquete, y si
  está protegido contra escritura en su
  cubierta.
• Bus de conexión a su interfaz, conocida como
  "controladora".
• Circuitos que constituyen la electrónica de
  este periférico, para accionar los elementos anteriores,
  conforme a las señales eléctricas que recibe de
  la controladora (interfaz) de las disqueteras (A y B), a
  través de conductores del bus de conexionado
  citado.

Las señales que llegan a la disquetera desde la
interfaz (figura 2.21) ordenan, entre otras acciones:

• Poner en marcha el motor de giro
  de la unidad seleccionada (sea la A ó B).
• Posicionar (mediante el motor paso a
  paso) la armadura en un determinado cilindro del
  disquete.
• Seleccionar cuál de las dos cabezas se
  activará.

A su vez por cables de dicho bus de conexión, la
electrónica puede enviar hacia la interfaz señales,
como:

• Aviso de inicio de pista (cuando el agujero
  correspondiente del disquete coincide con el del
  sobre).
• Aviso de escritura protegida.
• Aviso que datos leídos son enviados a la
  interfaz.

Como resultado de estas señales, si todo
está en orden, puede tener lugar la transferencia
serie de bits leídos en un sector de un disquete
hacia la interfaz (o en sentido contrario en una escritura de un
sector) a través de uno de los cables del bus de
conexionado citado.

ASPECTOS PARTICULARES DE DISCOS
RIGIDOS Y UNIDADES DE DISCO RIGIDO

Temas anteriores ponían de manifiesto características comunes de disquetes y
discos rígidos. En lo que sigue se tratan aspectos propios
de los rígidos.

Los discos magnéticos rígidos o duros
difieren de los disquetes por su gran capacidad de almacena
miento, por la mayor rapidez con que se accede a los datos, y por
la mayor velocidad con que se los transfiere desde o hacia la
memoria. Ello es fruto de su mayor densidad superficial
(más bits por pista y más pistas por
centímetro radial), de su mayor velocidad de
rotación, de un sistema
más veloz de posicionamiento del cabezal, y de una
controladora más inteligente.

Por ser de material duro, un rígido no presenta
las deformaciones de un disquete y permite una mayor
precisión en el acceso a cada pista. Al respecto, un
servomecanismo permite ubicar y seguir cada pista, lo cual
permite una mayor contabilidad,
dada la proximidad entre las pistas contiguas.

El término "duro" ("hard disk" =
HD) se refiere a que está constituido por platos
rígidos de aluminio, o de
vidrio con
implante cerámico en el presente. Existen discos
rígidos fijos como los que están en una caja
hermética en el interior del gabinete de una PC, y
también los hay removibles, los cuales son
transportables. Las unidades de disco, según el tipo que
sean, pueden contener uno o más discos (figura 2.6).
Típicamente en una PC de escritorio son uno o dos platos,
de un diámetro de 3 ½ pulgadas.

Por fabricarse los platos bajo normas estrictas,
y variar muy poco de tamaño con la temperatura,
el material magnético que los recubre permite 3000 tpi o
más, a la par que 50.000 o más bytes por pista (o
sea 100 ó más sectores por pista). También
ha influido en esto la aplicación de
magnetización perpendicular a la superficie de la
capa magnetizable (figura 2.23), en lugar de la
polarización de superficie (figura 2.5). Resulta
así una elevada capacidad de almacenaje (500 MB – 1 GB o
más) en uno o dos platos pequeños, y unidades
compactas. Además, por la gran velocidad de giro, y por
tener el cabezal movimiento
rápido en discos de pequeño radio, se tiene
comparativamente cortos tiempos de acceso. Más sectores
por cilindro posibilitan que un archivo entre en
un solo cilindro, para que el cabezal en lo posible no deba
cambiar a otro cilindro, resultando más rápida la
escritura y posteriores lecturas; a la par que reduce la
fragmentación de archivos en varios cilindros, con la
pérdida de tiempo que ello ocasiona.

Las cabezas "magneto-resistivas" (MR) basadas en una
resistencia
variable con el campo magnético del disco, no usan bobina,
y permiten mayor densidad de grabación.

Los discos rígidos de las XT de la década
del ‘80 al presente han aumentado su capacidad de 10 MB a 2
Gigas o más; y su velocidad de transferencia de 100 KB a
10 MB por seg. Han disminuido su tiempo de acceso, de casi 100
mseg a menos que 10 mseg. Su costo por MB
almacenado pasó de U$S 150 a centavos de
dólar.

La estructura en
cilindros, pistas y sectores, así como la escritura o
lectura de las mismas es similar a la de los disquetes, y
de hecho se han tratado al describir los disquetes. Pero en los
discos duros
cada cabeza se sitúa a unas pocas millonésimas de
milímetro (menos que el grosor de un cabello) por sobre la
pista que recorre, sin rozarla. Así se evita el
desgaste de la superficie del disco debido a la fricción
de la cabeza. Cada cabeza flota como un navío
catamarán en un colchón de aire producido
por la gran velocidad de giro de los platos. Se reservan pistas
de un cierto cilindro para estacionar las cabezas cuando el
motor se detiene.
Actualmente existen discos con cabezas de semicontacto, o
de proximidad, que están en contacto con la
superficie de la cara durante cortos tiempos, para sensar mejor
variaciones de campos magnéticos.

En los discos, el "tiempo medio entre fallas
(MTBF)" es una estimación estadística de cuánto en promedio
durará antes de que falle. Por ejemplo, si MTBF = 87.600
horas implica que podría llegar a funcionar 10 años
sin parar, libre de fallas que impidan su funcionamiento, aunque
la garantía de devolución por este tipo de fallas,
es típicamente de un año; siendo además que
un disco se puede volver obsoleto en 2 ó 3
años.

El hecho de que un rígido esté contenido
en una caja cerrada y sobrepresurizada, evita en gran medida que
queden partículas abrasivas de suciedad entre una cabeza y
una cara, que reducen su vida útil.

Otra diferencia con las disqueteras, es que los platos
de un rígido deben girar sin parar mientras el disco
está en uso, aunque no se lean o escriban archivos. Puesto
que las cabezas no tocan las caras, no hay problemas de
desgaste, y tampoco se pierde tiempo hasta que los platos
alcancen la velocidad de rotación requerida.

En un disco con varios platos, la forma de numerar los
cilindros y caras es similar a la descripta antes para un
disquete. Igualmente como en éste, las cabezas de
escritura/lectura se mueven al unísono, y sólo se
puede escribir o leer una pista de una cara por vez,
seleccionando la cabeza correspondiente a esa cara.'

También existen diferencias entre rígidos
y disquetes en relación con ciertos campos de las pistas y
sectores, aunque en esencia la
organización de cilindros, pistas y sectores se
conserva.

En el presente, los siguientes parámetros sirven
para comparar y decidir el tipo de disco a usar:

• Capacidad de almacenamiento
• Fabricante
• Tipo de unidad (IDE, SCSI)
• Tiempo promedio de posicionamiento de una pista a
  otra al azar
• Velocidad de transferencia
• Revoluciones por minuto (la latencia a 7200 r.p.m.
  dura la mitad que a 3600 r.p.m.)
• Tamaño y performance del caché para
  disco incorporado a la unidad
• Costo por MB almacenado

¿Qué significa que un disco
está muy fragmentado?

El DOS va llenando un disco con archivos, intentando
ocupar sectores sucesivos de un mismo cilindro, aunque "no sabe"
si esto ocurre realmente, o si un archivo está parte en un
cilindro y parte en el siguiente, dado que el DOS ignora que un
disco tiene cilindros y pistas, como se explicó
antes.

Esto trae aparejado más demoras en la lectura y
escritura de archivos, las cuales se incrementan si un archivo
está distribuido en varios cilindros distintos (pues el
cabezal debe realizar muchos movimientos de posicionamiento para
ir de un cilindro a otro). Asimismo, una vez que un disco fue
escrito hasta el final, el DOS amplía archivos en sectores
que fueron dejados libres por haberse borrado en forma total o
parcial otros archivos.

Resulta así una distribución azarosa de porciones de
archivos por distintos cilindros, conocida como
"fragmentación" externa. Esta tiene lugar al cabo de
cierto tiempo, cuando se guardan, borran, y vuelven a escribir
archivos, e inevitablemente cuando un disco está por
colmar su capacidad. En definitiva, el DOS fue pensado para
aprovechar al máximo la capacidad de un disco, dejando en
segundo lugar la optimización del tiempo de lectura de los
archivos.

Si un disco está muy fragmentado, cuando se debe
leer un archivo se pierde mucho tiempo, pues el cabezal debe ir
de un cilindro a otro donde están grabados sectores de
dicho archivo.

Esto no ocurre si todos los sectores de un archivo
están en un mismo cilindro. Para lograr esta distribución con todos los archivos de un
disco, se recurre a un programa para
"desfragmentar", cuando se nota que un disco duro se
ha vuelto muy lento.

¿Cómo están
en el presente organizados físicamente los sectores en las
pistas de los discos rígidos?

La organización de la figura 2.3 con igual
número de sectores en cada pista, desperdicia capacidad de
almacenamiento, pues las pistas exteriores podrían tener
más que el doble de sectores que las más internas,
de menor radio. La mayor densidad de bits de éstas (bpi)
determina y limita el número de sectores que
tendrán otras pistas más alejadas del
centro.

En la mayoría de las unidades de disco actuales
(tipo IDE o SCSI) se emplea igual densidad de grabación en
todas las pistas (constant density recording = CDR), y
"grabación zonal" ("zone recording'), que consiste
en formar desde el centro del disco hacia afuera, varias zonas de
cilindros, cada una con más sectores por pista que la mas
interna anterior. Así se logra hasta un 50%, más de
capacidad que con la otra disposición.

En un disco rígido actual,
¿cómo localiza el cabezal más
rápidamente un cilindro?

Hoy día las unidades de disco rígido de
más de 80 MB, no usan como las disqueteras un motor paso a
paso para ubicar el cabezal en cada pista de un cilindro. El
cabezal (figura 2.10.a) no avanza en línea recta, sino que
gira alrededor de un eje, como el brazo de los tocadiscos con
púa. La armadura se mueve de forma parecida al de la
bobina de un parlante ("voice coil" identifica este
sistema de
posicionamiento). Sobre la armadura se tiene una bobina, la cual
está sometida a un fuerte campo magnético creado
por un imán permanente que está fijo fuera de la
armadura. Cuando el sistema de
control
envía una determinada corriente por la bobina, ésta
también genera un pequeño campo magnético,
que al accionar con el campo existente, creado por el imán
permanente, hace mover bobina, y por ende la armadura hasta la
pista (cilindro) seleccionada. Si la cabeza no se encuentra justo
sobre dicha pista, tiene lugar un ajuste fino automático
de su posición, merced a la existencia de
información extra de servocontrol escrita
(servowriter) antes de cada sector o en una cara de un
plato dedicada a esa información, donde no se almacenan
archivos. Si estas señales al ser sensadas no tienen la
amplitud suficiente, la controladora varía la corriente de
la bobina hasta que el cabezal esté justo sobre la pista.
Esto permite la localización exacta de cada pista, con
independencia
de cualquier variación de las dimensiones de los platos
por la temperatura.
Resulta así que las cabezas hacen un "seguimiento" de las
pistas, de donde deviene su denominación "track
following system". A tal efecto el sistema realiza
en forma automática periódicas autocalibraciones
(cada 5 ó 25 minutos) con los discos girando, actualizando
datos sobre variaciones en la memoria de la controladora IDE o
SCSI.

Cuando la unidad de disco se apaga, el cabezal se
estaciona automáticamente (automatic head parking)
fuera de las pistas con datos, merced a que un resorte lleva la
armadura a una posición fija, que el campo del imán
permanente ayuda a mantener. Al encender el equipo, la fuerza que se
origina al circular corriente por la bobina de la armadura (para
posicionar el cabezal) estira dicho resorte y mueve la
misma.

¿Qué
funciones realiza una unidad de disco inteligente ATA-IDE o FAST
ATA?

Unidades de discos rígidos anteriores, adecuadas
al estándar ST506, requerían una interfaz –
controladora cuya circuitería estaba en una plaqueta
insertable en un zócalo ("slot"), con
funciones análogas a las descriptas al tratar la interfaz
– controladora de disquetera (figuras 2.22 a y b). Los discos con
unos 30 MB de capacidad podían compartir una plaqueta con
las unidades de disquetes; pero capacidades mayores
requerían una plaqueta dedicada, que ocupaba un
zócalo más.

Por las razones que se expondrán, fue necesario
que la interfaz – controladora esté localizada junto a la
unidad de disco rígido, integrada con la
electrónica de este periférico (figuras 2.25), de
donde provienen las siglas IDE de "integrated drive
electronics". Las siglas ATA – AT Attachment son
sinónimas de IDE. Dadas las actuales capacidades de
los discos rígidos, y las velocidades de acceso y de
transferencia de una unidad de disco rígido
(drive), se requiere que la electrónica ligada a
ella sea "inteligente", conteniendo un microcontrolador, con un
programa en su
ROM, y una RAM veloz para
buffer del periférico.

El microcontrolador maneja los sistemas con
servowriter citados anteriormente, corrige sobre la marcha
errores de lectura de un sector, maneja un caché de disco,
simula hacia el exterior un disco compatible con el sistema operativo
y BIOS
existentes, y realiza rápidamente otras tareas complejas.
También incluye la mayoría de las funciones de la
interfaz controladora descriptas anteriormente para la unidad de
disquetes. La proximidad física entre la
interfaz y las cabezas evita retardos e interferencias (ruidos
eléctricos) en la lectura o
escritura, que se produciría si se quiere transmitir a
gran velocidad información entre la electrónica de
la unidad de disco y una interfaz más alejada, como la
existente para una unidad ST506.

Una unidad IDE es una buena solución de
compromiso entre velocidad y costo para
sistemas
monotarea corrientes. No requiere de una plaqueta interfaz
especial en la "mother" como la SCSI. Acorde con lo anterior, la
electrónica de una unidad "inteligente" de disco IDE
incorpora funciones tratadas en la interfaz – controladora de
disquetera, en particular en lo concerniente a la existencia de
registros
direccionables ("ports") para enviarle un block de comandos y para
recabar el estado de
la unidad' mediante la ejecución de subrutinas del
BIOS. El
microcontrolador de la unidad de disco detecta y lleva a cabo
estos comandos (del
tipo posicionar las cabezas en un cilindro, leer o escribir un
sector, etc.) mediante la ejecución de instrucciones
contenidas en su ROM.

Como se anticipó, debido a las limitaciones en la
velocidad de los buses, a fin de lograr una mayor velocidad de
transferencia de datos entre memoria principal y el port de datos
o viceversa, ésta no se hace por ADM, sino por AIM, a
través del registro AX,
opción conocida como Programmed Input/Output (PIO).
Para tal fin, se deben ejecutar instrucciones de subrutinas del
BIOS.

En relación con el port de datos, en la
electrónica de la unidad existe un "sector buffer",
o sea un buffer con capacidad para un sector del disco, para dar
tiempo a la corrección de datos leídos, que realiza
el microcontrolador, usando el área ECC del sector (figura
2.24). Sólo si los datos son correctos, se realiza la
transferencia hacia memoria, para lo cual la circuitería
que cumple funciones de interfaz controladora activa una
línea IRQ, para que una subrutina -mediante AIM sucesivos
de 2 bytes (hoy pueden ser 4 bytes)- pase los 512 bytes de
datos.

Según se planteó, luego de acceder al
disco para leer un sector solicitado, y sin que se mueva el
cabezal, se van leyendo los siguientes sectores de la pista o
cilindro (pues es probable que luego se solicita su lectura), los
cuales pasan al cache de disco, constituido por una memoria DRAM
manejada por el microcontrolador. Si se ordena escribir un
sector, por sucesivos AIM llegan desde memoria al "sector buffer"
512 bytes para ser escritos, a través del port de datos
citado. En caso que se envíen datos para ser escritos en
sectores sucesivos, los mismos pueden guardarse transitoriamente
en el caché citado.

Una unidad IDE realiza funciones de interfaz (figuras
2.25), siendo conectada a las líneas de datos, direcciones
e IRQ del bus, mediante un cable plano terminado en un conector
con agujeros para 40 terminales, para conectarse a igual
número de "agujas" ("pines") vinculadas a chips de
adaptación al bus ("host adapter"). Dichas "agujas"
pueden estar en la plaqueta "multifunción" que
también contiene la controladora de disquetera, citada al
tratar ésta, o en la "mother", según sea el
modelo de esta
última.

El bus ISA, tratado en la Unidad 1, puede enviar como
máximo menos de 8 Mbytes/seg. en grupos de 2
bytes, lo cual no es apto para las unidades IDE actuales, pues
limita la velocidad de transferencia. Hoy día pueden
transferirse grupos de 4
bytes.

Esta velocidad puede aumentarse si se conecta un drive
IDE preparado para un bus como el PCI, a la "mother"
directamente, o usando la plaqueta "multifunción" para
dicho bus. La electrónica IDE se presenta ante la ROM
BIOS como una
unidad ST-506 normalizada, y permite operar más de un
disco rígido.

Mas en detalle (figura 2.25.a), a la electrónica
IDE le llegan comandos, que
ordenan leer o escribir un sector, del cual se indican sus
números de CHS. Merced a la ejecución de subrutinas
del BIOS estos
comandos que
estaban en memoria principal, pasan al registro AX de la
UCP, y de éste a los registros "ports
de comandos" de la
interfaz IDE, a través del bus de datos que llega a
ésta.

La electrónica IDE, después de recibir
estos comandos realiza las siguiente acciones
(figura 2.25.b):

• Traduce dichos comandos en señales para que el
  cabezal se posicione en el cilindro elegido; y que luego la
  pista correspondiente a la cabeza seleccionada sea leída
  por ésta hasta encontrar el sector buscado.
• La cabeza lee el número identificatorio de
  cada sector que encuentra en la pista que va leyendo, el cual
  es transmitido a la electrónica IDE, para determinar si
  es o no el comienzo del sector buscado, a fin de escribir o
  leer -según sea la orden- los datos en la zona
  correspondiente del sector buscado.
• Si es una orden de lectura, todos los bits del
  sector son leídos en serie por la cabeza. A medida que
  son leídos se realiza la verificación ECC
  (semejante a la CRC) y pasan al sector buffer de la
  electrónica, para ser corregidos de ser
  necesario.
• En caso de que dicha lectura sea correcta, la
  sección interfaz de la electrónica activa su
  línea IRQ del bus, para que la UCP interrumpa el
  programa en
  ejecución, y ejecute una subrutina del BIOS para hacer
  AIM, de modo de ir sacando del sector buffer los
  datos.

La ejecución de esta subrutina permite que por
sucesivos AIM, los datos del sector buffer se transfieran (de a 2
bytes) a la zona buffer de memoria principal a través del
bus, direccionando el port de datos.

• De manera inversa, luego de una orden de
  escritura, los bytes a escribir en el sector van
  llegando (de a dos) por el bus (desde la memoria) al port de
  datos, y de éste al sector buffer, luego de lo cual se
  activa la línea IRQ. Luego los bits pasan en serie hacia
  la cabeza, para que los escriba en el sector.
• A medida que escribe o lee los bits de un sector,
  realiza el cálculo
  del ECC (figura 2.24), cuyo valor graba
  a continuación de la zona de datos en una
  escritura.
• Realiza en una lectura o escritura, el manejo y
  control de
  errores, codificando en un registro port
  el tipo de error ocurrido.

En definitiva, subrutinas del BIOS al enviar comandos a
los ports de la interfaz (IDE, SCSI u otra) dan origen a lecturas
y escrituras en el disco, siendo que los tiempos de las
señales involucradas están determinados por los
circuitos de
la interfaz Estos tiempos son más cortos en los
últimos modelos.

El tiempo denominado "I/O read and write cycle
time", es determinante de la velocidad de transferencia,
siendo el mínimo lapso que puede mediar entre dos
escrituras o lecturas sucesivas del registro port de
datos de la interfaz ATA (IDE) de una unidad de disco
rígido; registro que tiene un tamaño de 16 bits = 2
bytes.

Por ejemplo, de los 5 modos PIO (Programmed Input
Output), para hacer AIM, en el PIO modo 0 que es el más
lento, dicho tiempo de ciclo es de 600 nanoseg. Conocido este
tiempo, puede deducirse que la máxima velocidad de
transferencia para este modo es de 3,3 MB/seg., como se indica a
continuación.

Suponiendo que teóricamente en forma
ininterrumpida se leen o escriben 2 bytes del port de datos cada
600 nseg = 0,0000006 seg., en un segundo podrían hacerse
1/0,0000006 transferencias de 2 bytes por AIM. 0 sea, que
podrían transferirse 2/0,0000006 bytes/seg.
» 3.333.333,33
bytes/seg. »
3,3 MB/seg., dado que 1 MB = 1.048.576 bytes. Lo anterior
equivale a decir que en un segundo se transferirían: 3,3 x
2048 sectores = 6758 sectores, siendo que 2048 sectores de 512
bytes = 0,5 KB conforman 1 MB. En el presente existen unidades
IDE estándar ATA-2, con PIO modo 4, tiempo de ciclo de 120
nseg, lo cual implica una velocidad de transferencia
máxima teórica de 16,5 MB/seg. (5 veces mayor que
el modo 0).

Cabe mencionar que esta velocidad de transferencia
máxima para PIO es la misma que para ADM modo 3, dado que
depende del tiempo de ciclo con que opera la unidad IDE. Si en
lectura o escritura deben mediar 120 nseg entre dos
direccionamientos al port de datos de 16 bits, este tiempo de
ciclo debe respetarse, ya sea que los direccionamientos se hagan
para efectuar transferencias por AIM (PIO) o ADM
(DMA).

Que la transferencia entre memoria y dicho port (o
viceversa) convenga hacerla por AIM o ADM, dependerá del
sistema operativo
en uso, y si se trabaja o no en "multitasking".

Las unidades con electrónica que sigue el
estándar E-IDE ó Fast ATA (1 ó 2) permiten
además comandos para escritura o lectura
múltiple, los que dan lugar al "Block
Mode".

Enviando a los ports correspondientes uno de estos
comandos y la cantidad de sectores a transferir (de 2 a 128) se
evita que la electrónica active la línea de
interrupción IRQ, con cada sector que debe ser pasado del
sector buffer a memoria o en sentido inverso. Con esto se evitan
las pérdidas de tiempo involucradas en cada
interrupción (guardar registros de la
UCP en la pila, llamar y ejecutar una subrutina, y volver a
restaurar dichos registros en la
UCP). Así, hasta 128 sectores pueden ser transferidos con
un solo comando, con lo cual es factible ganar un máximo
de 30% de tiempo.

Es factible conectar más de una unidad IDE a un
bus de una PC (sean dos discos rígidos, un rígido y
una lectora de CD, etc.),
debiendo actuar el más rápido de ellos como
"master", y el otro como "slave". Esto se define conectando los
"jumpers" (puentes de contacto) como indica el manual de
instalación.

Direccionando y escribiendo el valor (1
ó 0) de un bit del registro drive/head, se selecciona si
un comando es para el "master" o el "slave".

Los adaptadores E IDE (Enhanced IDE, o sea IDE
mejorado), permiten conectar cuatro unidades de disco (fijas o
removibles), amen de tener mayor velocidad de
transferencia.

¿Qué
son los números "lógicos" de cilindro, cabeza,
sector y el LBA?

No hace mucho, el disco más grande que
podía manejar una PC con interfaz IDE era de 500 MB.
Correspondía a un disco de 1024 cilindros, 16 cabezas
(heads) y 63 sectores de 512B = 0,5 KB, con lo cual la capacidad
era exactamente de 1024 x 16 x 63 x 0,5 = 504 MB = 528 millones
de bytes.

Este límite se debe en principio, a que por un
lado, cuando la subrutina del BIOS debe enviar al drive IDE los
números de cilindro, cabeza (head) y sector, abreviados en
inglés
CHS, para los mismos tiene establecidos 10, 8 y 6 bits,
respectivamente, número de bits que también
están reservados en la Tabla de Particiones. Por lo tanto,
para el BIOS y la Tabla de Particiones, los números
máximos que se pueden formar son:

210 = 1024 cilindros; 28 =
256 cabezas; 26 = 64 sectores, que son
63, pues el sector 0 no se usa.

A su vez, un drive IDE o EIDE para CHS está
limitado a 16, 4 y 6 bits respectivamente. Resulta así,
que los números máximos que puede manejar
son:

216 = 65536 cilindros; 24=
16 cabezas; 26 = 64 sectores, que van hasta el
número 63

Compatibilizando ambas limitaciones, resultan 1024
cilindros, 16 cabezas y 63 sectores, que hacen el límite
de los 504 MB calculados; aunque El BIOS por separado
permitiría 1024 x 256 x 63 x 0,5 = 8 GB, mientras que por
su parte, una interfaz IDE permitiría una capacidad de
hasta 65536 x 16 x 63 x 0,5 = 128 GB.

En 1994 las normas IDE de
1984 pasaron a ser las E-IDE. A fin de maximizar la
compatibilización entre BIOS e IDE para poder operar
con discos de mayor capacidad que 504 MB, se crearon algunos
artificios matemáticos que pueden ser llevados a cabo por
la UCP ejecutando subrutinas de un BIOS actualizado, o por el
microprocesador
de la unidad IDE ejecutando subrutinas de su firmware.

Para plantear esto, se denomina CHS lógico
(cuyas siglas son L-CHS) a los números de CHS que
se envían a una unidad de disco IDE (o SCSI), al
ejecutarse una subrutina del BIOS. Este L-CHL al ser recibido por
la unidad IDE debe ser convertido por ésta en un CHS
físico (F-CHS o P-CHS en inglés), que son los números de CHS
a partir de los cuales la unidad IDE accede al sector
seleccionado.

En discos con capacidad menor o igual que 504 MB,
coincidirán los números de L-CHS y de F-CHS. Esto
es los números de CHS que surgen del BIOS son los mismos
que usa la unidad IDE para ubicar un sector.

Una forma de compatibilizar discos de más de 504
MB es la siguiente. Sea un disco de 1 GB que físicamente
presenta 2 platos (4 cabezas), y cuyas pistas tienen un
número distinto de sectores, que aumenta desde el centro
hacia el borde, superando los 63, como se trató más
atrás. Este disco para la unidad IDE se
caracterizaría físicamente como equivalente a un
disco de 4096 cilindros, 4 cabezas, y 63 sectores de 0,5 KB por
pista, dado que 8192 x 4 x 63 x 0,5 = 1 GB. La geometría
del disco real resulta así invisible al exterior. Si se
divide 8192 por N=8 resulta 1024, y si se multiplica 4 por N=8
resulta 32. De este modo, un disco que tuviera 1024 cilindros, 16
cabezas y 63 sectores por pista también tendría
1024 x 32 x 63 x 0,5 = 1 GB, pero los valores
1024 y 32 son compatibles para subrutinas del BIOS, según
se describió.

La unidad IDE se encarga de trasladar cada número
de sector, cabeza y sector del disco lógico que suponen
las subrutinas del BIOS, en otro número de sector, cabeza
y sector para el disco físico de 8192 x 4 x 63 x 0,5
También es factible que dicha traslación sea
llevada a cabo por dichas subrutinas del BIOS actualizado. Esto
se conoce como ECHS (Extended CHS translation) o "large". Existen
varias formas de realizar esto.

No debe confundirse los números lógicos de
cilindro, pista y sector -que simula el drive de un disco para un
sistema operativo
(y para la ROM BIOS)- con el formateo lógico, destinado a
reservar sectores que serán usados por dicho sistema, ni
con la estructura
lógica
con que el DOS "ve" a un disco (antes tratada).

El LBA es otro mecanismo para operar discos con
más de 504 MB. Las unidades de disco SCSI y las IDE
permiten que se identifique los sectores mediante números
consecutivos, comenzando desde 0 (donde está la tabla de
particiones), siendo que físicamente se tiene
números de cilindro, cabeza y sector. Esto es, esas
subrutinas en lugar de enviar números de cilindro, cabeza
y sector para acceder a un sector, pueden enviar un número
que lo identifica denominado LBA (Logic Block Address o
sea dirección lógica
del bloque). Una unidad IDE o EIDE con la opción de operar
con CHS o LBA, requiere asignar LBA 0 al cilindro 0, cabeza 0,
sector 1. En un disco de 504 MB el LBA del último sector
sería 1.065. 456. La técnica LBA permite acceder a
unos 228 sectores (de 0,5 KB), o sea 137 GB en un IDE.
El uso de LBA puede implementarse en un BIOS actualizado o en una
unidad IDE, y no siempre significa una mejor performance de un
disco. Muchos sistemas
operativos pueden operar directamente con LBA, pero el DOS y
otros sistemas deben
usar la geometría
CHS.

¿En
qué consisten los métodos de
grabación MFM y RLL?

Según se expuso antes (figuras 2.4 y 2.5), una
cabeza (bobina) mientras graba magnetiza en la pista grupos de
pequeñas partículas microscópicas de
óxido de hierro (no una
sola), dando lugar a pequeños imanes que originan campos
magnéticos en la superficie del disco, cuya
polarización (S-N o N-S) depende del sentido de la
corriente de la bobina. En las figuras 2.26 b, e, h aparecen
pistas grabadas dibujadas rectilíneas, siendo que en las
mismas se enfrentan dos polos iguales cuando cambia de nivel la
señal eléctrica que se aplica a la cabeza (figuras
2.26 a, d, g), lo cual hace cambiar el sentido de la corriente
que circula.

Cuando la misma cabeza debe leer, sensa dichos campos,
detectando campos magnéticos existentes debidos a imanes
enfrentados (norte contra norte, sur contra sur).
Vale decir, no detecta si existe o no campo magnético,
sino inversiones en el flujo (campo) magnético,
cuando se enfrentan dos polos iguales. En una lectura, al
pasar la cabeza por cada una de estas inversiones,
se genera en la bobina una corriente eléctrica
que da lugar a una señal constituida por un breve pulso
eléctrico (figura 2.26 c, f, i). Los pulsos así
generados, al ser decodificados por la electrónica
correspondiente, permiten reconstruir la señal que
excitó la bobina de la cabeza durante la escritura de la
pista, y así decodificar los ceros y unos en el sector
leído.

El número máximo de inversiones
sucesivas de flujo magnético por centímetro o
pulgada cuadrada debe permitir escrituras o lecturas seguras.
Está limitado por las características del material
magnético, por el ancho del entrehierro, y la sensibilidad
de la cabeza.

Para un número máximo dado de tales
inversiones,
de lo que se trata, en principio, es codificar la mayor
cantidad de unos y ceros por centímetro de pista,
habiéndose desarrollado para tal fin varios métodos,
que implicaron sucesivas mejoras en la densidad de
almacenamiento. En todos ellos -como se planteó- en una
escritura, cada cambio de
nivel de la señal eléctrica que se aplica a una
cabeza, produce una inversión en el flujo
magnético de la superficie de la pista que está
siendo escrita. Por lo tanto, se busca codificar la mayor
cantidad de unos y ceros con el menor número de cambios de
nivel en dicha señal.

Los tres métodos de
codificación que se discutirán tienen en
común:

• Los unos y ceros a grabar están separados
  igual intervalo de tiempo entre sí; y
• Cada bit de valor uno a
  escribir le corresponde siempre en la pista una inversión del campo magnético;
  mientras que en correspondencia con cada cero a escribir, no
  existe ninguna inversión de campo. Pero esta
  convención sin más no permite en la lectura
  detectar cuántos ceros sucesivos han sido
  grabados.

Una codificación emplea inversiones de
flujo extras para separar bits, y otra las usa sólo para
separar ceros. Estas inversiones
usadas para demarcar bits -que en correspondencia requieren
cambios de nivel en las señales eléctricas que se
aplican a una cabeza- se denominan "clocks", en el sentido que
sirven para autosincronismo, a fin de poder
determinar tiempos de duración de bits.

En la grabación de disquetes se usa
principalmente el método de
codificación conocido como MFM (Modulación
de Frecuencia Modificada). En los rígidos la
técnica anterior se ha reemplazado por otra conocida como
RLL ("Run Lenght Limited", traducible como
"longitud limitada de ceros corridos" o sea sucesivos), que
permite hasta un 50% más de densidad de grabación.
Ambas codificaciones son mejoras sucesivas del denominado
método
de grabación FM ("Frecuencia Modulada").

En la grabación FM (figuras 2.26 a, b, c) se
emplea siempre una inversión de flujo antes de cada bit a
escribir, sea uno o cero; y además se debe emplear otra
inversión por cada bit de valor uno a escribir,
inversión que se da a mitad de camino entre la
inversión que indica su comienzo y la del comienzo del bit
siguiente. 0 sea, que para escribir un uno se requiere dos
cambios de nivel en la señal que recibe la cabeza: un
cambio para
indicar que empieza un bit, y otro para señalar que se
trata de un uno.
A diferencia, la escritura de un cero implica sólo un
cambio de
nivel, para indicar el comienzo de dicho bit, siendo que la
ausencia de otro cambio inmediatamente después identifica
que se trata de un cero.
La denominación FM se debe a que en la codificación
de unos sucesivos, resulta una frecuencia de pulsos mayor que la
existente para ceros sucesivos, o sea que existen dos frecuencias
distintas para unos y ceros.

Dado que en la codificación FM, para grabar un
uno se necesita dos inversiones de campo magnético en la
pista, fue reemplazada por la MFM, que pen-nite codificar un wio
con una sola inversión de campo, siendo que sólo
usa inversión para indicación de comienzo de bit,
cuando un cero está precedido por otro cero.

Esta convención permite codificar, como se
ejemplifica, la misma secuencia de unos y ceros como la
ejemplificada (11111010000) con la mitad de inversiones de flujo
que con FM. Por lo tanto en MFM se puede duplicar el
número de bits por pulgada de pista, para una cantidad
máxima de inversiones posibles por pulgada (que depende
del material magnético usado).

Para los discos rígidos de gran capacidad fue
necesario aumentar la densidad de grabación, para lo cual
se creó la codificación RLL 2,7 que permite
con un menor número de inversiones de flujo codificar una
mayor cantidad de bits (hasta 50% más que con MFM). A tal
fin, una sucesión de bits a escribir se descompone, a
partir del primero, en sucesivos grupos de bits
cuya codificación en RLL 2,7 se recuadra en la figura
2.26.

Esta recodificación el número de unos a
grabar, y por ende, inversiones de flujo, siendo que en MFM
también se necesitan inversiones cuando hay ceros
consecutivos (en RLL sólo se usan para los unos). En
nuestro ejemplo, los datos a escribir 11111010000 se descomponen
en los grupos 11 11 10
10 000 codificados en la figura 2.26 g, como
100010000100010000010O. En RLL sólo se produce una
inversión de flujo si hay un uno, sin emplear inversiones
de comienzo de bit para los ceros en ninguna
circunstancia.

La lectura de una pista exige una electrónica
sofisticada, como la IDE o SCSI, para determinar correctamente,
en función del tiempo transcurrido, cuántos ceros
existen entre la detección de dos "unos".

La figura 2.26 g permite apreciar que si bien la
codificación RLL requiere el doble de los bits originales
a escribir, el número de inversiones de flujo es menor que
en MFM, resultando en comparación una ganancia en la
densidad de bits almacenados, que estadísticamente puede
llegar al 50%.

Las siglas 2,7 de la codificación RLL 2,7
resultan de la tabla anterior. Después de un uno puede
haber dos ceros como mínimo, y tres ceros como
máximo. Antes de un uno como máximo pueden darse
cuatro ceros. Por consiguiente, entre dos unos, como
mínimo pueden haber dos ceros, y como máximo siete
ceros. Ocho o más ceros seguidos, se descomponen en grupos
de tres ceros, cada uno codificable como 000100. Existen
también las codificaciones RLL 1,7 y RLL 3,9
también conocidas como ARLL (Advanced RLL), que
permiten hasta un 90% de ganancia de densidad en relación
con MFM.

¿Qué es un disquete
"floptical"?

Si bien la denominación "floptical"
-proveniente de floppy y optical- parecería indicar un
disquete flexible removible que es escrito o leído
mediante láser, el floptical es un disquete flexible
magnético, que se graba y lee de la forma vista
(figura 2.5). O sea con una cabeza (figura 2.28) que para
escribir cada pista genera campos magnéticos N-S y S-N
según el sentido de la corriente que circula por una
bobina; y que en una lectura detecta inversiones del campo sobre
la superficie de una pista Dichas inversiones producen corrientes
en la bobina, generándose tensiones eléctricas que
permiten recuperar los unos y ceros almacenados.

La particularidad de un floptical es que usa
láser y óptica
auxiliar para posicionar el cabezal sobre cada pista
(figura 2.28). Este, como se dijo, escribe o lee
información por medios
magnéticos, de la forma descripta.

Esta sofisticación es necesaria a los fines de
poder operar
con una densidad radial de 1245 t.p.i (pistas por pulgada) contra
135 t.p.i de los disquetes comunes de 1,44 MB, para que un
floptical pueda guardar 21 MB Asimismo, un floptical se lee y
escribe unas tres veces más rápido que un disquete
común (floppy). Ello se debe a que es posible acceder
a un cilindro (pista) del mismo en 65 mseg, contra 150 mseg del
segundo (tiempos promedio), y que su velocidad de rotación
es 720 r.p.m. (el doble que la de un floppy).

Por otra parte, una unidad para floptical también
puede leer o escribir disquetes comunes, dado que cada cabeza
presenta dos entrehierros: uno muy estrecho para disquetes
floptical, y otro más ancho para floppys.

Para que el servo óptico posicione el cabezal en
la pista seleccionada, al lado de cada pista magnética que
almacena información (la cual puede ser formateada y
reformateada), existe otra "servo pista" no borrable (grabada o
estampada de fábrica) sobre la cual incide luz láser
puntual. Parte de esta luz se refleja en
dicha servo pista, y la información de control que ella
contiene es enviada al servo sistema, para que posicione
constantemente la cabeza en la pista magnética
seleccionada.

Existen servos más elaborados, con seguimiento
óptico por holografías en la superficie del
floptical.

¿Qué son los disquetes y unidades
ZIP?

Las unidades ZIP (Zip Dlrive"), por las capacidades de
sus disquetes, por su confiabilidad, y por su velocidad de
transferencia están a mitad de camino entre las unidades
de disquete y las de disco duro,
aunque más próximas a esta última.
Así, su velocidad de giro es del orden de 3000 r.p.m, lo
cual redunda en una mayor velocidad de transferencia.

El gabinete del ZIP drive es externo al gabinete de
la computadora
(figura 2.29).

La conexión del ZIP drive generalmente se hace en
el port paralelo que usa la impresora,
debiéndose desconectar ésta de dicho port, y
volverla a conectar al gabinete del ZIP drive en un conector
preparado. Los disquetes para ZIP drive son flexibles, y pueden
almacenar en sus dos caras magnetizables 100/200 MB,
empleándose comúnmente para back-up del disco
rígido. Las cabezas de escritura/lectura están en
contacto con las superficies de ambas caras, siendo más
pequeñas en tamaño que las usadas en una
disquetera, lo cual permite grabar y sensar con densidades de
grabación mayores.

Bibliografía:

Introducción general a la informática: Periféricos y redes locales, M. C.
Ginzburg

Trabajo realizado por:

Leandro Vanden Bosch

Estudiante de Ing. Informática,
Universidad
Abierta Interamericana;
Buenos Aires,
Argentina.