Disc dur

De Viquipèdia

Per a altres significats, vegeu «Disc».

Interior d'un disc dur on s'aprecien els discs magnètics apilats, el capçal de lectura/escriptura superior

Un disc dur (en anglès Hard Disk Drive o HDD) és un dispositiu d'emmagatzemament no volàtil. S'hi guarden grans quantitats de dades digitals en la superfície magnetitzada dels varis discs (platter) que conté, els quals giren a gran velocitat. Forma part del maquinari de la majoria dels ordinadors actuals. Dins els diferents tipus de memòries és classificat com a memòria secundària.

Les característiques principals d'un disc dur són la seva capacitat d'emmagatzematge (actualment d'uns quants gigabytes (GB) a un terabyte (TB), la velocitat de transferència (throughput, en MB/s), i el temps d'accés (en ms), que alhora ve condicionat per la velocitat de rotació (revolució per minutrpm o rotacions per minut).

L'adjectiu dur se'ls hi aplica en contrast amb el floppy disk o disc flexible, anteriors als discs durs.

El 1956 els discs durs foren introduïts per primer cop al mercat de la mà d'IBM. Originalment foren desenvolupats per a ordinadors de propòsit general.

Al segle XXI, les aplicacions dels discs durs s'han ampliat fins incloure video càmeres, reproductors d'àudio, PDA's, càmeres de fer fotos i videoconsoles. El 2005 es va presentar el primer mòbil que incloïa disc dur, fabricat per Samsung i Nokia. La necessitat de sistemes d'emmagetzamament a gran escala i que fossin confiables, independents d'un dispositiu en particular, ha dut a l'introducció de noves configuracions, com RAID (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks), emmagatzemament vinculat a la xarxa (network attached storage o NAS). Noti's que tots aquests sistemes, tot i no aparèixer a primera vista com a computadors, són tots de fet computadors empotrats.

[edita] Capacitats segons format

[edita] Tecnologia

El disc dur desa les dades per magnetisme ferromagnètic de materials direccionals. Per representar o un 1 o un 0 (digits binaris). El disc dur obté l'informació segons la direcció de la magnetització del material. El típic disc dur està dissenyat per tenir un eix que se sosté en un o més discs circulars anomenats plats (platter), on les dades són gravades. Els plats són fets d'un material no magnètic, normalment vidre o alumini, i són recoberts amb una fina capa de material magnètic. Els discs més vells estaven fets d'òxid de ferro com a material magnètic, però normalment els discos utilitzen cobalt, basat en una aliatge.

Aquests plats estan dissenyats per agafar grans velocitats. L'informació és escrita als plats mentre estan rotant, mitjançant un mecanisme anomenat lectura i escriptura que opera molt aprop de la superfície magnètica. La capçalera (head) de lectura i escriptura s'utilitza per detectar i modificar la magnetització del material que es troba immediatament per sota d'ella. Hi ha una capçalera per cada disc magnètic a la superfície de l'eix, muntada sobre un braç comú. L'actuador de braç mou la capçalera en un arc radial a traves dels discs, cosa que permet que les capçaleres tinguin accés a gairebé tota la superfície del disc que gira. El braç es mou utilitzant una bobina de veu o un actuador (en els dissenys més antics) un motor de pas a pas.

La capa magnètica d'aquests plats està dividida en moltes regions submagnètiques molt petites, aquestes regions s'utilitzen per codificar una sola unitat binaria de la informació. En els discs durs d'avui dia totes aquestes regions magnètiques estan composades per uns pocs centenars de grans magnètics. Aquestes regions magnètiques formen un magnetisme bipolar el qual genera un alt camp magnètic localitzat i proper. La capçalera d'escriptura magnetitza una regió magnètica generant un fort i proper camp magnètic. Els discs durs utilitzen un electroimant per generar aquest àmbit, això com per llegir les dades mitjançant l'us de la inducció electromagnètica. Les versions posteriors de capçaleres inductives inclouen metall en gap (MIG) i una capçalera de pel·lícula prima. Les capçaleres d'avui dia, els elements de lectura i escriptura estan separats, però pròximament a la porció de capçalera parteix de un actuador de braç. La lectura es típicament l'element magnètic de resistència, mentre que l'escriptura es l'element de pel·lícula prima inductiva.

A les unitats modernes, la mida petita de les regions magnètiques creen el perill que el seu estat magnètic es perdi a causa dels efectes tèrmics. Per contrarestar aquest perill, els plats estan recoberts amb dues capes paral·leles magnètiques, separades per 3 àtoms de capa gruixuda.

El controlador de disc permet a la CPU entrar en contacte amb el disc dur. El firmware modern és capaç de programar eficientment lectures i escriptures de les superfícies del disc i reparar-ne sectors que eventualment poguessin fallar.

A més, la majoria de fabricants de discs durs i plaques mare avui dia recolzen la S.M.A.R.T, un sistema per mitjà del qual es poden predir imminents errors de disc, alertant l'usuari per mirar de prevenir pèrdues d'informació.

[edita] Sistemes del protecció

Gairebé tots els discs durs porten un sistema de protecció hermètic que el protegeix de la pols, condensacions i altres formes de contaminació. Els capçals de lectura/escriptura estan en un "air bearing", que és un coixí d'aire només algunes micres per sobre de la superfície del disc. La superfície i l'entorn interior del disc han de mantenir-se immaculats per mirar de prevenir l'acumulació de brutícia a l'espai entre els capçals i el disc.

El sistema de protecció consisteix en posar aire a pressió a dintre del disc per ajudar els capçals a mantenir-se a la mateixa distancia de la superfície del disc quan aquesta gira. Un disc dur necessita certa quantitat d'aire a pressió per operar correctament. La connexió del disc amb l'exterior i la pressió es fa mitjançant un petit forat en el sistema de protecció (més o menys ½ mm de diàmetre), normalment amb un filtre de carboni a l'interior (filtre de respiració). Si la pressió de l'aire és massa baixa, no hi haurà prou espai per al capçal i aquest no estarà a la alçada adient, causant el risc que es trenqui i s'origini una pèrdua d’informació.

[edita] Subparts

Hi ha diversos conceptes per a referir-se a zones del disc: Plat: Cadascun dels discos que hi ha dintre del disc dur. Cara: Cadascun dels dos costats d'un plat Cap: Nombre de capçal; equival a donar el nombre de cara, ja que hi ha un capçal per cara. Pista: Una circumferència dintre d'una cara; la pista 0 està en la vora exterior. Cilindre: Conjunt de diverses pistes; són totes les circumferències que estan alineades verticalment (una de cada cara). Sector : Cadascuna de les divisions d'una pista. La grandària del sector no és fix, sent l'estàndard actual 512 bytes. Antigament el nombre de sectors per pista era fix, la qual cosa desaprofitava l'espai significativament, ja que en les pistes exteriors poden emmagatzemar-se més sectors que en les interiors.

[edita] Història

El primer disc dur (1960) va ser el IBM 3501, amb una alta capacitat per concentrar els bytes de manera que la placa base es converteix en una mica més. Entre el primer disc dur, el Ramac I, introduït per IBM en 1956, i els minúsculs discos durs actuals, l'evolució ha estat fins a més dramàtica que en el cas de la densitat creixent dels transistors, governada per la llei de Moore. El Ramac I pesava una tona i la seva capacitat era de 5 MB. Más gran que una nevera actual, aquest disc dur treballava encara amb vàlvules al buit i requeria una consola separada per al seu maneig. El seu gran mèrit consistia en el qual el temps requerit per a l'accés a una dada no depenia de la ubicació física del mateix. En les cintes magnètiques, en canvi, per a trobar una informació donada, era necessari enrotllar i desenrotllar els rodets fins a trobar la dada buscada.

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Disc dur

[edita] Referències

1. ↑ Seagate Elite 47, shipped 12/97 per 1998 Disk/Trend Report - Rigid Disk Drives
2. ↑ Quantum Bigfoot TS, shipped 10/98 per 1999 Disk/Trend Report - Rigid Disk Drives
3. ↑ The Quantum Bigfoot TS used a maximum of 3 platters, other earlier and lower capacity product used up to 4 platters in a 5.25" HH form factor, e.g. Microscience HH1090 circa 1989.
4. ↑ http://www.tomshardware.com/2007/04/17/hitachi_7k1000_terabyte_hard_drive/ Hitachi's 7K1000 Terabyte Hard Drive
5. ↑ Hitachi announces 500GB laptop drive. 080103 http://www.macworld.com
6. ↑ Samsung unveils 160GB iPod-sized drive. 070808 macnn.com
7. ↑ SDK Starts Shipments of 1.3-Inch PMR-Technology-Based HD Media