Unidad de disco duro

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Unidad de disco duro
Laptop-hard-drive-exposed.jpg
Funcionamiento interno de una unidad de disco duro de 2,5 pulgadas SATA
Fecha inventada 24 de diciembre de 1954; hace 62 años)1954-12-24)[a]
Inventado por IBM equipo dirigido por el Rey Johnson
Un HDD de 1997 desmontadas y etiquetada acostado encima de un espejo
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Un resumen de cómo funcionan las unidades de disco duro

A unidad de disco duro (DISCO DURO), disco duro, unidad de disco duro o disco fijo[b] es un dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza almacenamiento magnético para almacenar y recuperar digital información utilizando uno o más rígido rota rápidamente discos)platos) con material magnético. Los platos están emparejados con cabezas magnéticas, generalmente dispuestos en una mudanza actuador brazo, que leer y escribir datos en la superficie del plato.[2] Datos se accede en un acceso aleatorio manera, lo que significa esa persona bloques de de datos pueden ser almacenados u obtenido en cualquier orden y no sólo secuencialmente. Discos duros son un tipo de almacenamiento no volátil, retención de datos almacenados incluso cuando apagado.[3][4][5]

Introducido por IBM en 1956,[6] Discos duros se convirtió en el dominante almacenamiento de información secundario dispositivo para la computadoras de propósito general por la década de 1960. Continuamente mejorado, discos duros han mantenido esta posición en la era moderna de servidores y ordenadores personales. Más de 200 empresas han producido discos duros históricamente, aunque después de la consolidación de la industria extensa unidades más actuales son fabricadas por Seagate, Toshiba, y Western Digital. A partir de 2016, Producción de HDD (en bytes por año) está creciendo, aunque están disminuyendo los ingresos de ventas y envíos de unidad. Es la principal tecnología que compiten para almacenamiento de información secundario memoria Flash en forma de unidades de estado sólido (SSD), que tienen mayores tasas de transferencia de datos, mayor densidad de área de almacenamiento, mejor confiabilidad,[7] y mucho menor latencia y tiempos de acceso.[8][9][10][11] Mientras que los SSD tiene mayor costo por poco, SSDs son sustitución de discos duros donde la velocidad, consumo de energía, tamaño y durabilidad son importantes.[10][11]

Las principales características de un disco duro son su capacidad y rendimiento. Capacidad especificada en prefijos de la unidad correspondientes a potencias de 1000: 1terabyte Unidad (TB) tiene una capacidad de 1.000 gigabytes (GB, donde 1 gigabyte = 1 mil millones bytes). Por lo general, algunos de capacidad de un disco duro está disponible al usuario porque es utilizado por el sistema de archivos y el ordenador Sistema operativoy posiblemente incorporado redundancia para corrección de errores y la recuperación. Rendimiento es especificado por el tiempo necesario para mover las cabezas a una pista o cilindro (tiempo de acceso medio) más el tiempo que tarda el sector deseado para moverse debajo de la cabeza (promedio latencia de, que es una función de la física velocidad de rotación en revoluciones por minuto), y finalmente la velocidad a la que los datos son transmitidos (tarifa de datos).

Los dos más comunes factores de forma para discos duros modernos son 3.5-pulgadas, para equipos de escritorio y 2,5 pulgadas, sobre todo para los ordenadores portátiles. Discos duros están conectados a sistemas de estándar interfaz de cables como PATA (ATA paralelo), SATA (Serial ATA), USB o () SASSerie Unido SCSI) los cables.

Contenido

  • 1 Historia
  • 2 Tecnología
    • 2.1 Grabación magnética
    • 2.2 Componentes
    • 2.3 Manejo y tasas de error
    • 2.4 Desarrollo futuro
  • 3 Capacidad
    • 3.1 Cálculo
    • 3.2 Uso del sistema de
    • 3.3 Unidades
  • 4 Evolución de los precios
  • 5 Factores de forma
  • 6 Características de rendimiento
    • 6.1 Tiempo de acceso a los datos
    • 6.2 Tiempo de búsqueda
    • 6.3 Latencia de
    • 6.4 Velocidad de transferencia de datos
    • 6.5 Otras consideraciones
  • 7 Acceso y las interfaces
  • 8 Integridad y la falta
  • 9 Segmentos de mercado
  • 10 Fabricantes y ventas
  • 11 Competencia de SSD
  • 12 Discos duros externos
  • 13 Representación visual
  • 14 Véase también
  • 15 Notas
  • 16 Referencias
  • 17 Lectura adicional
  • 18 Acoplamientos externos

Historia

File:HardDisk1.ogv Reproducir archivos multimedia
Video de funcionamiento de disco duro moderno (tapa retirada)
Artículo principal: historia de unidades de disco duro
Mejora de características de disco duro con el tiempo
Parámetro Comenzó con (1956) Convirtió a (2017) Mejora
Capacidad
(formato)		 3,75 MB[12] 12 terabytes[13] 3.2 millones a uno[14]
Volumen físico 68 pies cúbicos (1.9m3)[c][6] 2.1 pulgadas cúbicas (34cm3)[15][d] 56.000-to-one[16]
Peso 2.000 libras (910kg)[6] 2.2 onzas (62g)[15][e] 15.000 a uno[17]
Tiempo medio de acceso aprox. 600 milisegundos[6] 2,5 ms a 10 ms; Dependiente de RW RAM Acerca de
200-a-uno[18]
Precio US$ 9.200 por megabyte (1961)[19] US$ 0,032 por gigabyte en 2015[20] 300 millones a uno[21]
Densidad de datos 2.000pedacitos de por pulgada cuadrada[22] 1,3 terabits por pulgada cuadrada en 2015[23] 650 millones a uno[24]
Promedio de vida ~ 2000 horas MTBF[citación necesitada] ~ 22500 horas MTBF[citación necesitada] 11-a-uno[25]

En 1956, se introdujeron unidades de disco duro como almacenamiento de datos para IBM en tiempo real computadora de procesamiento de transacciones y fueron desarrollados para su uso con fines generales mainframe y minicomputadoras. La primera unidad de IBM, la RAMAC 350 en 1956, era aproximadamente del tamaño de dos refrigeradores de mediano tamaño y almacena los caracteres 5,000006 millones bits (3.75 megabytes)[12] en una pila de 50 discos.[26]

En 1962 la unidad de almacenamiento de disco IBM 350 RAMAC fue reemplazada por la unidad de almacenamiento de disco IBM 1301,[27] que consistió de 50 discos, cada uno de 1/8 de pulgada de espesor y 24 pulgadas de diámetro.[28] Mientras que el 350 de IBM utilizaron sólo dos cabezas de lectura/escritura que fueron actuadas neumáticamente[26] y movido en dos dimensiones, el 1301 fue una de las primeras unidades de almacenamiento de disco con una gran variedad de cabezas, una por plato, moviéndose como una sola unidad. Modo de cilindro las operaciones de lectura y escritura eran, y las cabezas volaron cerca de 250 micro pulgadas (alrededor de 6 μm) sobre la superficie del plato. Movimiento de la cabeza matriz dependía de un sistema sumador binario de actuadores hidráulicos que asegura posicionamiento repetible. El gabinete 1301 era aproximadamente del tamaño de tres refrigeradores caseros colocados lado a lado, almacenar el equivalente de unos 21,000008 millones de bits bytes. Tiempo de acceso era alrededor de un cuarto de segundo.

También en 1962, IBM introdujo el modelo 1311 unidad de disco, que era del tamaño de una lavadora y almacenar 2 millones de caracteres en un extraíble paquete de discos. Los usuarios podrían comprar paquetes adicionales y el intercambio de ellos como sea necesario, mucho como carretes de cinta magnética. Modelos más últimos de unidades pack desmontable, de IBM y otros, se convirtió en la norma en la mayoría de las instalaciones equipo y alcanzaron capacidades de 300 megabytes por la década de 1980. Discos duros no removibles fueron llamados unidades de "disco fijo".

Algunos discos duros de alto rendimiento fueron fabricadas con una cabeza por pista (p. ej. IBM 2305 en 1970) para que ningún momento se perdió físicamente mover las cabezas a una pista.[29] Conocido como unidades de disco de cabeza fija o cabeza por pista que eran muy costosos y no están en producción.[30]

En 1973, IBM introdujo a un nuevo tipo de disco duro denominada "Winchester". Su característica que distinguía principal era que las cabezas del disco no retiraron totalmente de la pila de platos de disco cuando la unidad estaba apagada. En cambio, las cabezas se permitieron a la "tierra" en un área especial de la superficie del disco sobre la desaceleración, "despegando" otra vez cuando el disco fue encendido más adelante. Esto grandemente había reducido el costo del mecanismo actuador de cabeza, pero impidió quitar sólo los discos de la unidad como se hizo con el disco del día. En cambio, los primeros modelos de unidades de "Tecnología Winchester" contó con un módulo de disco extraíble, que incluye el paquete de disco y el cabezal, dejando el actuador motor en la unidad sobre retiro. Más adelante "Winchester" abandonado el concepto de medios extraíbles y regresó a discos fijo.

Como la primera unidad de paquete extraíble, las primeras unidades de "Winchester" utilizan platos de 14 pulgadas (360 mm) de diámetro. Unos años más tarde, diseñadores fueron explorando la posibilidad de que discos físicamente más pequeñas puedan ofrecer ventajas. Unidades con discos de ocho pulgadas fijo aparecieron, y luego unidades que utilizan una 5 1⁄4en (130 milímetros) factor de forma (un montaje ancho equivalente a la utilizada por contemporáneo unidades de disco ópticas). Estos últimos fueron pensados principalmente para el mercado de la entonces incipiente de computadora personal (PC).

Comenzó la década de 1980, discos duros eran una característica adicional muy cara y rara en PC, pero por la década de 1980 su costo se había reducido hasta el punto donde eran estándares en todos los ordenadores más baratos.

La mayoría de discos duros en la década de 1980 fueron vendidos a los usuarios finales de PC como un subsistema adicional externa. El subsistema no fue vendido bajo el nombre del fabricante de coche sino bajo el subsistema nombre del fabricante como Sistemas de Corvus y Tallgrass Technologies, o en nombre de la PC del fabricante como el Perfil de Apple. El IBM PC/XT en 1983 incluyó un disco duro interno de 10 MB y discos duros internos pronto después de eso proliferan en los ordenadores personales.

Discos duros externos permanecidos popular para mucho más en el Apple Macintosh. Muchos ordenadores Macintosh realizados entre 1986 y 1998 se presentó un SCSI puerto en la parte posterior, simplificando la expansión externa. Ordenadores Macintosh compactos más antiguos no tenían unidades de disco duro accesibles para el usuario (de hecho, la Macintosh 128K, Macintosh 512K, y Macintosh Plus no cuentan con una bahía de disco duro en todos), así sucesivamente los discos SCSI externos de modelos eran la única opción razonable para ampliar cualquier almacenamiento interno.

El Inundaciones de Tailandia de 2011 dañar las plantas de fabricación y disco duro afectado negativamente un costo entre 2011 y 2013.[31]

Impulsado por la creciente densidad de área desde su invención, discos duros han mejorado continuamente sus características; algunos destacados aparecen en la tabla anterior. Al mismo tiempo, uso ampliado del mercado computadoras mainframe de finales de los años 1950, a la mayoría almacenamiento masivo aplicaciones, incluyendo computadoras y aplicaciones como el almacenamiento de contenido de entretenimiento.

Tecnología

Sección transversal magnético & modulación de la frecuencia datos binarios codificados

Grabación magnética

Vea también: almacenamiento magnético

Un disco duro moderno registra datos por magnetización una capa delgada de material ferromagnético[f] en un disco. Cambios secuenciales en la dirección de la magnetización representan datos binarios pedacitos de. Se leen los datos del disco mediante la detección de las transiciones en la magnetización. Los datos del usuario se codifican mediante un esquema de codificación, tales como funcionar-longitud limitada codificación,[g] que determina cómo los datos se representan por las transiciones magnéticas.

Un diseño de disco duro típico consiste en una eje tiene discos de plano circulares, también llamados platos, que llevan a cabo los datos grabados. Los platos están hechos de un material no magnético, generalmente de aleación de aluminio, vidrio o cerámica y están recubiertos con una capa superficial de material magnético típicamente 10-20 nm en profundidad, con una capa exterior de carbono para protección.[33][34][35] Para referencia, una pieza estándar de papel de copia es 0.07-0.18 milímetros (70.000-180.000 nm).[36]

Diagrama de etiquetado de los componentes principales de una computadora disco duro
Grabación de magnetisations únicos de bits en bandeja disco duro de 200 MB (grabación hecha visible con MagView CMOS). [37]
Grabación longitudinal (estándar) y grabación perpendicular diagrama de

Los platos de discos duros contemporáneos son girar a velocidades diferentes de 4.200RPM en dispositivos portátiles eficientes, a 15.000 rpm para servidores de alto rendimiento.[38] El primer HDD rota a 1.200 r.p.m.[6] y, durante muchos años, 3.600 rpm era la norma.[39] A partir de diciembre de 2013, los platos de discos duros más de consumo giran a 5.400 rpm o 7.200 rpm.[40]

Información se escribe a y leer de un plato que gira más allá de dispositivos llamados cabezales de lectura y escritura que se colocan para operar muy cerca de la superficie magnética, con su altura de vuelo a menudo en el rango de decenas de nanómetros. El cabezal de lectura y escritura se utiliza para detectar y modificar la magnetización del material pasando inmediatamente debajo de él.

En discos modernos, hay una cabeza para cada superficie de disco magnético en el eje, montado en un brazo común. Un brazo actuador (o brazo de acceso) mueve las cabezas en un arco (más o menos radialmente) a través de los platos como que giran, permitiendo que cada cabeza de acceder a casi toda la superficie del plato que gira. El brazo se mueve con una bobina de voz actuador o en algunos más viejos diseños una motor paso a paso. Discos duros comienzos escribió datos en algunas constantes bits por segundo, resultando en todas las pistas tienen la misma cantidad de datos por pista pero usan de unidades modernas (desde la década de 1990) zona bit grabación – aumentar la velocidad de escritura de interno a externo zona y así almacenar más datos por pista en las zonas externas.

En discos modernos, el tamaño pequeño de las regiones magnéticas crea el peligro de que su estado magnético podría ser perdido debido efectos térmicostérmicamente inducida por inestabilidad magnética que es comúnmente conocida como el "límite superparamagnético". Para contrarrestar esto, los platos están recubiertos con dos capas magnéticas paralelas, separadas por una capa de 3-el átomo del elemento magnético rutenio, y las dos capas están magnetizadas en la orientación opuesta, reforzándose así mutuamente.[41] Otra tecnología utilizada para superar efectos térmicos para permitir mayores densidades de grabación es grabación perpendicular, primero enviado en 2005,[42] y a partir de 2007 la tecnología fue utilizada en muchos discos duros.[43][44][45]

En 2004, un nuevo concepto fue introducido para permitir que más aumento de la densidad de datos en la grabación magnética, utilizando medios de grabación de acoplados capas magnéticas blandas y duras. Eso supuesto intercambio primavera media, también conocido como intercambio de medios compuestos acoplados, permite buena posibilidad debido a la naturaleza de la escritura-ayuda de la capa blanda. Sin embargo, la estabilidad térmica es determinada solamente por la capa más dura y no influenciada por la capa blanda.[46][47]

Componentes

Disco duro con discos y cubo del motor elimina exposición bobinas de estator color cobre que rodea un rodamiento en el centro del eje motor. Naranja raya a lo largo del lado del brazo es delgado cable de circuito impreso, cojinete del huso está en el centro y el actuador se encuentra en la parte superior izquierda

Un disco duro típico tiene dos motores eléctricos; motor del huso que hace girar los discos y un actuador (motor) que posiciona el cabezal de lectura y escritura en los discos de spinning. El motor de disco tiene un rotor externo conectado a los discos; las bobinas del estator son fijos en su lugar. Enfrente el actuador en el extremo del cabeza soporte brazo es la cabeza de lectura y escritura; cables finos de circuito impreso conectan las cabezas de lectura y escritura electrónica amplificador montado en el eje del actuador. El brazo de soporte de la cabeza es muy ligera, pero también rígido; en discos modernos, aceleración en la cabeza alcanza 550 g.

Cabeza de la pila con una bobina del actuador de las cabezas izquierda y lectura/escritura a la derecha
Primer plano de un solo cabezal de lectura escritura, mostrando el lado hacia el plato.

El actuador es un imán permanente y bobina móvil motor balancea la cabeza a la posición deseada. Una posición en cuclillas es compatible con una placa de metal neodimio-hierro-boro (Punta) de alto flujo imán. Debajo de esta placa es la bobina móvil, a menudo se denomina la bobina de voz por analogía a la bobina en altavoces, que se une al cubo del actuador y debajo de eso es un segundo imán NIB, montado en la placa inferior del motor (algunas unidades tienen solamente un imán).

La bobina de voz de sí mismo es formada como una punta de flecha y de cobre doble revestido alambre magneto. La capa interna es aislamiento, y el externo es termoplástico, que enlaza la bobina juntos después se hiere en un formulario, haciéndolo autosuficiente. Las porciones de la bobina a lo largo de los dos lados de la punta de flecha (centro que punto en el soporte del actuador) luego interactúan con el campo magnético del imán fijo. Corriente que fluye radialmente hacia afuera a lo largo de un lado de la punta de flecha y radialmente hacia adentro en el otro produce el fuerza tangencial. Si el campo magnético fuera uniforme, cada lado generaría fuerzas contrapuestas que se anulan mutuamente. Por lo tanto, la superficie del imán es Polo Norte mitad y mitad Polo Sur, con la radial línea divisoria en el medio, haciendo que los dos lados de la bobina para ver campos magnéticos opuestos y producen fuerzas que se suman en lugar de cancelar. Las corrientes a lo largo de la parte superior e inferior de la bobina producen fuerzas radiales que no giran la cabeza.

Electrónica del disco duro controlar el movimiento del actuador y la rotación del disco y realizar lecturas y escrituras en demanda de la controlador de disco. Retroalimentación de la electrónica de la unidad se logra por medio de segmentos del disco dedicado a servo retroalimentación. Se trata de cualquiera de los dos círculos concéntricos completos (en el caso de la tecnología de servo dedicado), o segmentos intercalan con datos reales (en el caso de la tecnología de servo integrado). La retroalimentación servo optimiza la relación señal a ruido de los sensores GMR ajustando la bobina de voz del brazo de accionamiento. El giro del disco también utiliza un servo motor. Firmware de los discos modernos es capaz de programar lecturas y escribe eficientemente sobre las superficies de plato y la herramienta sectores de los medios de comunicación que han fracasado.

Manejo y tasas de error

Unidades modernas hacen uso extensivo de códigos de corrección de error (ECCs), particularmente Corrección de errores Reed-Solomon. Estas técnicas almacenan bits extras, determinadas por fórmulas matemáticas, para cada bloque de datos; los bits adicionales permiten muchos errores que corregir invisiblemente. Los pedacitos adicionales se ocupan espacio en el disco duro, pero permiten mayores densidades de grabación empleado sin causar errores incorregibles, dando por resultado mucho mayor capacidad de almacenamiento de información.[48] Por ejemplo, un típico 1TB disco duro con sectores de 512 bytes proporciona capacidad adicional de 93GB para la ECC datos.[49]

En las unidades más recientes, a partir de 2009,[¿necesita actualización?] baja densidad paridad-Compruebe los códigos (LDPC) fueron suplantando Reed-Solomon; Los códigos LDPC permiten funcionamiento cerca el Límite de Shannon y así proporcionar la más alta densidad de almacenamiento disponible.[50]

Unidades de disco duro típico intento de "reasignación" de los datos en un sector físico que está fallando en un sector físico repuesto suministrado por "sector repuesto piscina" la unidad (también llamado "pool de reserva"),[51] al depender de la ECC para recuperar datos almacenados mientras que la cantidad de errores en un sector dañado es aún bajo bastante. El S.M.A.R.T. Característica (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) cuenta el número total de errores en el disco duro entero fijado por ECC (aunque no en todos los discos duros como el Smart relacionados con atributos "Hardware ECC recuperado" y "Suave corrección de ECC" no son apoyados), y el número total de reasignaciones del sector, como la ocurrencia de este tipo de errores puede predecir un Fallo de disco duro.

El "No-ID Format", desarrollado por IBM a mediados de la década de 1990, contiene información acerca de qué sectores son malos y donde se han localizado sectores reasignados.[52]

Sólo una pequeña fracción de lo errores detectados se termina como no subsanables. Por ejemplo, la especificación para un disco SAS de empresa (modelo 2013) según esta fracción para ser un error sin corregir en cada 1016 bits,[53] y otro disco de empresa SAS de 2013 especifica similares tasas de error.[54] Otro disco SATA de la empresa moderna (a partir del 2013) especifica una tasa de error de menos de 10 no recuperable leer errores en cada 1016 brocas.[55][¿necesita actualización?] Un disco de empresa con un Fibre Channel interfaz, que utiliza sectores 520 bytes para apoyar la Campo de integridad de datos norma para combatir la corrupción de datos, especifica tasas de error similares en 2005.[56]

El peor tipo de errores son aquellos que sin pena ni gloria y aún no son detectados por el firmware del disco o del sistema operativo. Estos errores son conocidos como corrupción de datos silenciosa, algunas de las cuales pueden ser causados por mal funcionamiento de la unidad de disco duro.[57]

Desarrollo futuro

Unidad de disco duro de vanguardia densidades desde 1956 a 2009 comparado con la ley de Moore

La tasa de avance de densidad fue similar a la ley de Moore (duplicando cada dos años) a través de 2010:60 % por año durante 1988-1996, 100% durante 1996-2003 y el 30% durante 2003 – 2010.[58] Gordon Moore (1997) llama "flabbergasting," el aumento de la[59] observando más tarde que el crecimiento no puede continuar para siempre.[60] Adelanto de densidad se redujo a 10% por año durante 2011 – 2014,[58] debido a la dificultad en la migración de perpendicular a las nuevas tecnologías de grabación.[61]

Densidad es la inversa del tamaño de la celda de bit, para que un aumento de densidad corresponde a una disminución en tamaño de celda de bit. En 2013, una producción de escritorio 3TB HDD (con cuatro platos) habría tenido una densidad de cerca de 500 Gbit/en2 que habría ascendido a un poco de la célula que comprende unos 18 granos magnéticos (11 por 1.6 granos).[62] Puesto que el progreso de la densidad areal de mediados de la década de 2000 ha sido cada vez más cuestionado por un superparamagnético trilema con tamaño de grano, grano magnético fuerza y capacidad de la cabeza para escribir.[63] Para mantener la señal aceptable de ruido granos más pequeños se requieren; granos más pequeños uno pueden revertir)inestabilidad electrotérmica) a menos que su fuerza magnética es mayor, pero cabeza materiales de escritura conocidos son incapaces de generar un campo magnético suficiente para escribir el medio. Varias nuevas tecnologías de almacenamiento magnético se están desarrollando para superar o al menos disminuir este trilema y así mantener la competitividad de los discos duros con respecto a productos tales como memoria Flash-base unidades de estado sólido (SSD).

En 2013, Seagate un tal tecnología, Tejas de grabación magnética (SMR).[64] Además, SMR viene con complejidad de diseño que pueda causar la performance de escritura reducida.[65][66] Las nuevas tecnologías de grabación que, a partir de 2016, permanecen todavía bajo desarrollo incluyen grabación magnética asistida por calor (HAMR),[67][68] grabación magnética asistida por microondas (MAMR),[69][70] grabación magnética bidimensional (TDMR),[62][71] patrón de bits de grabación (BPR),[72] y "corriente perpendicular al plano" Magnetorresistencia gigante Cabezas (CPP/GMR).[73][74][75]

La tasa de crecimiento de la densidad ha caído por debajo de la tasa de ley de Moore histórico del 40% al año, y la desaceleración se espera que persista hasta al menos 2020. Dependiendo de supuestos sobre la viabilidad y la sincronización de estas tecnologías, la mediana prevista por analistas y observadores de la industria para 2020 y más allá de densidad crecimiento está 20% por año con un rango de 10 – 30%.[76][77][78][79] El límite posible para la tecnología HAMR en combinación con BPR y SMR puede ser 10 Tbit/en2,[80] que sería 20 veces mayor que los 500 Gbit/en2 representado por el escritorio de producción 2013 discos duros. A partir de 2015, HAMR HDDs han retrasado varios años y se espera que en 2018. Requieren una arquitectura diferente, con cabezas rediseñadas de los medios de comunicación y lectura y escritura, nuevos láseres y nuevos transductores ópticos de campo cercano.[81]

Capacidad

La capacidad de un disco duro, como se informó por un sistema operativo para el usuario final, es menor que la cantidad indicada por el fabricante, que tiene varias razones: el sistema operativo mediante un espacio, el uso de algún espacio para redundancia de datos y espacio de uso para estructuras del sistema de archivo. La diferencia en capacidad registrados en unidades de SI verdadero vs. prefijos binarios puede conducir a una falsa impresión de que falta capacidad.

Cálculo

Discos duros modernos parecen su controladora de host como un conjunto contiguo de bloques lógicos, y la capacidad de la unidad de bruto se calcula multiplicando el número de bloques por el tamaño de bloque. Esta información está disponible de la especificación del fabricante producto y de la unidad de sí mismo a través del uso de las funciones del sistema operativo que invocar comandos de bajo nivel en coche.[82][83]

La capacidad bruta de los discos duros mayores se calcula como el producto del número de cilindros de por la zona de grabación, el número de bytes por sector (comúnmente 512) y la cuenta de zonas de la unidad.[citación necesitada] Algunas modernas unidades de disco SATA también informe sector de cabeza de cilindro Capacidades (CHS), pero éstos no son parámetros físicos porque los valores reportados están limitados por interfaces de sistema operativo histórico. El esquema de C, H, R se ha sustituido por direccionamiento de bloque lógico (LBA), un esquema de direccionamiento lineal simple que localiza bloques por un índice de tipo entero, que comienza en LBA 0 para el primer bloque y después se incrementa.[84] Cuando utiliza el método de C, H, R para describir discos grandes modernos, el número de cabezas a menudo se establece en 64, aunque una unidad de disco duro típico, a partir de 2013, tiene entre uno y cuatro platos.

En modernas unidades de disco duro, capacidad para la gerencia del defecto no está incluido en la capacidad de publicación; sin embargo, en muchos primeros discos duros de varios sectores fueron reservados como repuestos, reduciendo así la capacidad disponible del sistema operativo.

Para RAID subsistemas, requisitos de integridad y tolerancia a fallos de datos también reducen la capacidad de realizar. Por ejemplo, un arreglo de discos RAID 1 tiene aproximadamente la mitad la capacidad total como resultado de espejado de datos, mientras que una matriz RAID 5 con x unidades pierde 1 / x de capacidad (que es igual a la capacidad de una sola unidad) por almacenar información de paridad. Subsistemas RAID son varias unidades que parecen ser una unidad o más unidades para el usuario, pero proporcionar tolerancia a errores. La mayoría de proveedores RAID use sumas de comprobación para mejorar la integridad de los datos a nivel de bloque. Algunos proveedores de diseño de sistemas con discos duros con sectores de 520 bytes para contener 512 bytes de datos de usuario y ocho bytes de comprobación, o mediante el uso de sectores de 512 bytes separados para los datos de suma de comprobación.[85]

Algunos sistemas pueden utilizar ocultos particiones para la recuperación del sistema, reduciendo la capacidad disponible para el usuario final.

Uso del sistema de

Artículo principal: Disco de formato

La presentación de un disco duro a su huésped está determinada por la controlador de disco. La presentación real puede diferir substancialmente de nativos de la unidad interfaz de, particularmente en mainframes o servidores. Discos duros modernos, tales como SAS[82] y SATA[83] unidades, aparecen en sus interfaces como un conjunto contiguo de bloques lógicos que son típicamente 512 bytes de longitud, aunque la industria está en proceso de cambio en el diseño de bloques lógicos de 4.096 bytes, conocido como el Formato avanzado (AF).[86]

El proceso de inicialización de los bloques lógicos en los platos del disco se llama formateo bajo nivel, que se realiza en la fábrica y normalmente no se cambia en el campo.[87][h] Como siguiente paso en la preparación de un disco duro para su uso, formato de alto nivel escribe partición y sistema de archivos estructuras en bloques lógicos seleccionados para hacer los restantes bloques lógicos disponibles para el host Sistema operativo y sus aplicaciones.[88] El sistema de archivos de la espacio de disco utiliza para estructurar el disco duro y organizar archivos, registrar sus nombres de archivo y la secuencia de las áreas de disco que representa el archivo. Ejemplos de estructuras de datos almacenados en el disco para recuperar archivos de la Tabla de asignación de archivos (Grasa) en la DOS sistema de archivos y inodos en muchos UNIX presentar los sistemas, así como otras estructuras de datos del sistema operativo (también conocido como metadatos de). En consecuencia, no todo el espacio en un disco duro está disponible para archivos de usuario, pero la cabeza de este sistema es generalmente insignificante.

Unidades

Vea también: Prefijo binario § unidades de discos
Decimal y binario prefijos de la unidad interpretación [89] [90]
Capacidad de fabricantes[i] Capacidad esperada por algunos consumidores[j] Capacidad divulgada
Windows, Linux[j] macOS
10.6 +[i]
Con prefijo Bytes Bytes Diff.
100GB 100,000,000,000 107,374,182,400 7.37% 93,1 GB, 95.367 MB 100 GB
1TB 1.000.000.000.000 1,099,511,627,776 9.95% 931 GB, 953.674 MB 1.000 GB, 1.000.000 MB

La capacidad total de discos duros está dado por fabricantes de unidades basadas en SI[k] tales como gigabytes (1 GB = 1.000.000.000 bytes) y terabytes (1 TB = 1.000.000.000.000 bytes).[89][91][92][93][94][95] La práctica de usar basados en SI los prefijos (que denotan potencias de 1.000) en la unidad de disco duro y ordenador industrias remonta a los inicios de la informática;[96] por la década de 1970, "millón", "mega" y "M" fueron utilizados constantemente en el sentido decimal para la capacidad de la unidad.[97][98][99] Sin embargo, las capacidades de memoria (MEMORIA RAM, ROM) y discos compactos se citan tradicionalmente utilizando un interpretación binaria de los prefijos, es decir, usando potencias de 1024 en lugar de 1000.

Internamente, equipos no representan ya sea disco duro o memoria en poderes de 1.024, pero informes de esta manera es una Convención.[100] El Microsoft Windows familia de sistemas operativos utiliza la Convención binaria al informar sobre la capacidad de almacenamiento, por lo que un disco duro ofrecido por su fabricante como un disco de 1 TB es reportado por estos sistemas operativos como un 931 GB HDD. Mac OS X 10.6 ("Leopardo de las Nieves") utiliza a Convención decimal al informar sobre la capacidad de disco duro.[100] El comportamiento predeterminado de la df utilidad de línea de comandos en Linux es divulgar la capacidad del disco duro como un número de unidades de 1024 bytes.[101]

La diferencia entre la interpretación del prefijo decimal y binario causó cierta confusión al consumidor y llevó a los juegos de acción de clase contra los fabricantes de disco duro. Los demandantes argumentaron que el uso de prefijos decimales efectivamente engañados a los consumidores mientras que los acusados negaron cualquier Comisión de delito o responsabilidad, afirmando que su marketing y publicidad se cumplen en todos los aspectos con la ley y que ningún miembro de la clase sufrió daños o lesiones.[102][103][104]

Evolución de los precios

Precio HDD por byte mejoró en el índice de −40% por año durante 1988-1996, −51% por año durante 1996-2003 y −34% anual durante 2003-2010.[20][58] La mejora de precios se desaceleró a −13% por año durante 2011 – 2014, como aumento de densidad se redujo y el Inundaciones de Tailandia de 2011 daños a instalaciones industriales.[61]

Factores de forma

Pasado y presentes factores de forma de disco duro
Factor de forma
(pulgadas)		 Estado Dimensiones
(Cada dimensión en mm)		 Mayor capacidad de Platos (max.) Capacidad
por plato (GB)
Longitud Ancho Altura
3.5 Corriente 146 101.6 19 y 25.4 26.1[105] 12TB[106] (Diciembre de 2016) 5-8[107][l] 1.149[108]
2.5 Corriente 100 69,85 5,[109] 7, 9.5,[m] 12.5, 15 o 19[110] 5 TB[111] (2016) 5[112] 1 TB
1.8 Obsoleto 78.5[n] 54 5 o 8 320 GB[15] (2009) 2 220[113]
8 Obsoleto 362 241.3 117,5 ? ? ?
() 5,25FH) Obsoleto 203 146 82,6 47GB[114] (1998) 14 3.36
() 5,25HH) Obsoleto 203 146 41.4 19.3 GB[115] (1998) 4[o] 4.83
1.3 Obsoleto ? 43 ? 40 GB[116] (2007) 1 40
1 (CFII/ZIF/IDE-Flex) Obsoleto ? 42 ? 20 GB (2006) 1 20
0.85 Obsoleto 32 24 5 8 GB[117][118] (2004) 1 8
8-, 5.25, 3.5, 2.5-, 1.8 y discos duros de 1 pulgada, junto con una regla para mostrar la longitud de los platos y cabezales de lectura escritura
Un más nuevo 2,5 pulgadas (63,5 mm) 6.495 MB disco duro en comparación con un más viejo 5,25 pulgadas Altura 110 MB HDD

Primer disco duro de IBM, la IBM 350, utiliza una pila de cincuenta discos de 24 pulgadas y era de un tamaño comparable a los dos refrigeradores grandes. En 1962, IBM introdujo su modelo 1311 disco, que utiliza seis platos de 14 pulgadas (diámetro nominal) en un paquete desprendible y era aproximadamente del tamaño de una lavadora. Esto se convirtió en un plato estándar tamaño y coche factor de forma por muchos años, utilizado también por otros fabricantes.[119] El IBM 2314 utiliza platos del mismo tamaño en un paquete de once-alto y diseño introducido la "impulsión en un cajón", aunque el "cajón" no era el disco completo.

Unidades posteriores fueron diseñadas para caber enteramente en un chasis que montaría en un rack de 19 pulgadas. De digital RK05 y RL01 eran ejemplos tempranos usando platos de 14 pulgadas solo en paquetes removibles, todo el disco en un espacio de rack de 10.5 pulgadas de alto (seis unidades de rack). A mediados-finales de 1980 el tamaño similar Águila de Fujitsu, que utiliza discos de 10,5 pulgadas (coincidentemente), fue un producto popular.

Tales grandes bandejas nunca fueron utilizados con sistemas basados en microprocesador. Con el aumento de ventas de microordenadores haber construido unidades de disquetes (FDD), Discos duros que cabrían a los soportes del FDD llegó a ser deseables. Por lo tanto de disco duro Factores de forma, inicialmente, seguido de 8 pulgadas, 5,25 pulgadas y 3,5 pulgadas de discos flexibles. Porque no había ninguna más pequeñas impulsiones de diskette, factores de forma de disco duro más pequeño desarrollaron de ofertas de productos o estándares de la industria.

8-pulgadas
en 9,5 × en 4,624 × en 14,25 ( 241,3 mm × 117,5 mm × 362 mm). En 1979, Shugart Associates' SA1000 fue la primera forma factor HDD compatible, tener las mismas dimensiones y una interfaz compatible para 8" FDD.
5,25 pulgadas
5.75 en × 3.25 en × 8 en (146.1 x 82,55 mm x 203 mm). Este factor de forma pequeño, utilizado por primera vez en un disco duro Seagate en 1980, [120] era del mismo tamaño que la altura completa 5 1⁄4-pulgadas-diámetro FDD, 3.25 pulgadas (130 mm) de alto. Esto es dos veces tan alto como "media altura"; es decir, 1,63 (41,4 mm pulg). Mayoría de escritorio modelos de unidades de discos ópticos de 120 mm (DVD, CD) utiliza la dimensión de la altura media 5¼", pero cayó de moda para discos duros. El formato fue estandarizado como EIA-741 y co publicado como SFF-8501 para unidades de disco, con otras normas de la serie 85xx SFF cubriendo relacionados con dispositivos de 5.25 pulgadas (unidades ópticas, etcetera.) [121] El Bigfoot de Quantum Disco duro fue el último en utilizar en la década de 1990, con "bajo perfil" (≈25 mm) y las versiones alta "ultra-bajo perfil" (≈20 mm).
3.5 pulgadas
4 × 1 en el × en 5,75 (101,6 × 25,4 mm x 146 mm) = 376,77344 cm³. Este factor de forma pequeño es similar a la de un disco duro por Rodime en 1983, [122] que era del mismo tamaño que la "media altura" 3½ "FDD, es decir, de 1,63 pulgadas de alto. Hoy en día, la versión de 1 pulgada de alto ("slimline" o "perfil bajo") de este factor de forma es la forma más popular utilizada en la mayoría de ordenadores de sobremesa. El formato fue estandarizado en términos de dimensiones y posiciones de los agujeros como de montaje EIA/ Coedición ECA-740, como SFF-8301. [123]
2,5 pulgadas
en 2,75 × 0.275 – en 0,75 × en 3,945 ( 69,85 mm × 7 – 19 mm × 100 mm) = 48.895 – 132,715 cm3. Este pequeño factor de forma se introdujo por PrairieTek en 1988; [124] no hay FDD correspondiente. El formato de 2,5 pulgadas disco está estandarizado en la EIA/ Coedición ECA-720 como SFF-8201; Cuando se utiliza con conectores específicos, especificaciones más detalladas son SFF-8212 para el conector de 50 pines (laptop ATA), SFF-8223 con el SATA, o SAS conector y SFF-8222 con el SCA-2 conector. [125]
Llegó a ser ampliamente utilizado para discos duros en dispositivos móviles (ordenadores portátiles, reproductores de música, etc.) y para unidades de estado sólido (SSD), 2008 reemplazo de algunas unidades de clase empresarial de 3.5 pulgadas. [126] También se utiliza en la PlayStation 3 [127] y Xbox 360 [128] consolas de videojuegos.
Unidades de 9,5 mm de alto se convirtió en un estándar oficioso para todos excepto las unidades de mayor capacidad del ordenador portátil (generalmente teniendo dos platos dentro); 12,5 unidades de mm de alto, típicamente con tres platos, se utilizan para la capacidad máxima, pero no encaja en la mayoría de ordenadores portátiles. Unidades de clase empresarial pueden tener una altura de hasta 15 mm. [129] Seagate lanzó un disco de 7 mm para portátiles de nivel de entrada y netbooks de alta gama en diciembre de 2009. [130] Western Digital lanzado el 23 de abril de 2013 un disco duro de 5 mm de altura específicamente dirigida a Ultrabooks. [131]
1,8 pulgadas
54 x 8 mm x 78.5 mm [n] = 33.912 cm³. Este factor de forma, introducido originalmente por periféricos Integral en 1993, se convirtió en el ATA-7 LIF con las dimensiones según lo indicado. Durante un tiempo fue cada vez más utilizado en reproductores de audio digital y Subnotebooks, pero su popularidad disminuyó hasta el punto donde este factor de forma es cada vez más raro y sólo un pequeño porcentaje del mercado total. [132] Hubo un intento de estandarizar este formato SFF-8123, pero fue cancelado en 2005. [133] Revisión de SATA 2.6 había estandarizado el conector Micro SATA interno y las dimensiones del dispositivo.
1 pulgada
42,8 mm × 5 mm × 36.4 mm. Este factor de forma se introdujo en 1999, como IBM's Microdrive para caber dentro de un CF Ranura de tipo II. Samsung llama al mismo factor de forma «1,3 pulgadas» en su literatura del producto. [134]
0,85 pulgadas
24 x 5 mm × 32 mm. Toshiba en enero de 2004, anunció este factor de forma [135] para su uso en teléfonos móviles y aplicaciones similares, incluyendo SD/MMC Slot compatible con HDD optimizado para almacenamiento de vídeo en 4G teléfonos móviles. Toshiba fabrica un 4 GB (MK4001MTD) y una versión de 8 GB (MK8003MTD) y tiene la Guinness World Record para el disco duro más pequeño. [136] [137]

A partir de 2012, discos duros de 2,5 pulgadas y 3,5 pulgadas eran los tamaños más populares.

En 2009, todos los fabricantes habían continuado el desarrollo de nuevos productos para los factores de forma de 1,3 pulgadas, 1 pulgada y 0,85 pulgadas debido a la caída de los precios de memoria Flash,[138][139] que no tiene partes móviles.

Mientras que estos tamaños son habitualmente descritos por una figura aproximadamente correcta en pulgadas, tamaños reales han sido especificados largo en milímetros.

Características de rendimiento

Artículo principal: características de rendimiento de disco duro

Tiempo de acceso a los datos

Los factores que limitan la tiempo de acceso a los datos en un disco duro están sobre todo relacionadas con la naturaleza mecánica de los discos giratorios y cabezas móviles. Tiempo de búsqueda es una medida de tiempo que tarda el cabezal para viajar a la pista del disco que contiene datos. Latencia de rotación se incurre porque el sector del disco deseado puede no ser directamente debajo de la cabeza cuando se solicita la transferencia de datos. Estas dos demoras son del orden de milisegundos cada uno. El tasa de bits o velocidad de transferencia de datos (una vez que la cabeza esté en la posición correcta) demora que es una función del número de bloques transferidos; por lo general relativamente pequeño, pero puede ser bastante larga con la transferencia de grandes ficheros contiguos. Retraso puede ocurrir también si los discos de la unidad se detiene para ahorrar energía.

Un disco duro Tiempo medio de acceso es el promedio tiempo de búsqueda que técnicamente es el tiempo para hacer todo lo posible busca dividido por el número de todo posible busca, pero en práctica está determinada por métodos estadísticos o simplemente aproximar el tiempo de una búsqueda más de un tercio del número de pistas.[140]

Desfragmentación es un procedimiento utilizado para minimizar el retraso en la recuperación de datos moviendo elementos relacionados a áreas próximas físicamente en el disco.[141] Algunos sistemas operativos realizar desfragmentación automáticamente. Aunque desfragmentación automática pretende acortar los plazos de acceso, rendimiento se reducirá temporalmente durante el procedimiento.[142]

Tiempo de acceso a los datos se puede mejorar aumentando la velocidad de rotación (así reduciendo la latencia) o reduciendo el tiempo buscando. Aumentar la densidad aumenta rendimiento de procesamiento aumento tarifa de datos y aumentando la cantidad de datos en un conjunto de cabezas, así potencialmente reduciendo buscar actividad para una cantidad dada de datos. El tiempo de acceso a los datos no se ha mantenido con incrementos de rendimiento, que no se han mantenido con crecimiento en capacidad de densidad y de almacenamiento de bits.

Tiempo de búsqueda

Vea también: § de características de rendimiento de disco duro el tiempo de búsqueda, y corto-frotar ligeramente

Promedio tiempo de búsqueda rangos por debajo de 4ms las unidades high-end del servidor[143] a 15 m para unidades móviles, con las unidades móviles más comunes en cerca de 12 ms[144] y el tipo de escritorio más comun suelen ser Sra. alrededor 9 del primer disco duro tenía un promedio buscar tiempo de unos 600 m;[6] a mediados de la década de 1970, los discos duros estaban disponibles con buscar tiempos de aproximadamente 25 ms.[145] Algunos tempranos unidades de PC utilizados un motor paso a paso para mover las cabezas y como resultado había buscar veces lento como ms de 80 – 120, pero esto fue rápidamente mejorada por bobina de voz tipo de actuación en la década de 1980, reduciendo buscar veces a alrededor 20 ms. buscan tiempo ha seguido mejorando lentamente con el tiempo.

Algunos sistemas de computadoras de escritorio y portátiles permiten al usuario hacer un equilibrio entre buscar rendimiento y disco ruido. Velocidades más rápidas de búsqueda normalmente requieren más uso de la energía para mover rápidamente la cabeza en el plato, causando ruidos más fuertes de los cojinetes de pivote y mayor dispositivo las vibraciones ya que las cabezas rápidamente aceleradas durante el inicio de la propuesta de buscar se desaceleró al final de la propuesta de buscar. Funcionamiento silencioso reduce la velocidad y la aceleración de las tasas de desplazamiento, pero con un coste reducido buscan rendimiento.

Latencia de

Velocidad de rotación
[rpm]		 Latencia promedio
[ms]
15.000 2
10.000 3
7.200 4.16
5.400 5,55
4.800 6.25

Latencia es el retraso de la rotación del disco para traer el sector de disco bajo el mecanismo de lectura y escritura. Depende de la velocidad de giro de un disco, medido en revoluciones por minuto (rpm). Promedio de latencia de rotación se muestra en la tabla a la derecha, basada en la relación estadística que la latencia media en milisegundos para tal unidad es una mitad el período de rotación. Latencia promedio (en milisegundos) se calcula como 30.000 dividido por la velocidad de rotación (en rpm).[p]

Velocidad de transferencia de datos

A partir de 2010, un típico 7.200 rpm disco duro de sobremesa tiene un sostenido "disco - a -tampón de"tasa de transferencia de datos hasta 1.030Mbit/s.[146] Esta tarifa depende de la ubicación de la pista; la tasa es mayor para los datos en las pistas exteriores (donde hay más sectores de datos por rotación) y baja hacia las pistas de interiores (donde hay menos sectores de datos por rotación); y suele ser algo mayor para discos de 10.000 rpm. Un actual estándar ampliamente utilizado para la interfaz de "buffer a equipo" es 3.0Gbit/s SATA, que puede enviar cerca de 300 MB/s (codificación de 10 pedacitos) del buffer a la computadora y por lo tanto es aún cómodamente por delante de las tasas de transferencia de búfer de disco de hoy. Velocidad de transferencia de datos (lectura/escritura) se puede medir por escribir un archivo grande a disco usando herramientas de generador de archivos especiales, a continuación, leer de nuevo el archivo. Velocidad de transferencia puede ser influenciada por fragmentación del sistema de archivo y la disposición de los archivos.[141]

Velocidad de transferencia de disco duro depende de la velocidad de giro de los discos y los datos de densidad de grabación. Porque el calor y la vibración limitan la velocidad de rotación, avance de densidad se convierte en el principal método para mejorar la velocidad de transferencia secuencial. Las velocidades más altas requieren un más potente motor de huso, que genera más calor. Densidad se progresa incrementando el número de pistas en el disco y el número de sectores por pista, sólo el último aumenta los datos transferencia tasa de una determinada rpm. Puesto que el rendimiento de tasa de transferencia de datos seguimiento sólo uno de los dos componentes de la densidad, su rendimiento mejora en una tarifa más baja.[citación necesitada]

Otras consideraciones

Otras consideraciones del rendimiento son ajustados por calidad precio, energía de consumo, ruido audible y resistencia a los golpes operativa y no operativa.

El Tablero de reserva federal tiene una calidad ajustada Índice de precios para sistemas de almacenamiento de empresa a gran escala incluyendo tres o más discos duros de la empresa y controladores asociados, las parrillas y los cables. Estos sistemas de almacenamiento a gran escala de mejoraron en la tasa de \u201230% por año durante 2004-2009 y \u201222% por año durante 2009 – 2014.[58]

Acceso y las interfaces

Artículo principal: interfaz de unidad de disco duro
Vista interior de un 1998 Seagate Disco duro que utiliza ATA paralelo interfaz de
unidad SATA de 2,5 pulgadas en la parte superior un disco SATA de 3.5 pulgadas, Close-up de conectores de datos y poder

Discos duros son accesibles a través de uno de un número de autobuses tipos, incluyendo a partir de 2011 paralelo ATA (PATA, también llamado IDE o EIDE; descrito antes de la introducción de SATA como ATA), Serial ATA (SATA), SCSI, Serial Attached SCSI (SAS), y Fibre Channel. Circuito de puente se utiliza a veces para conectar discos duros a los autobuses con los que no pueden comunicarse de forma nativa, como IEEE 1394, USB y SCSI.

Discos duros modernos presentan una interfaz consistente con el resto de la computadora, sin importar qué esquema de codificación de datos se utiliza internamente. Por lo general un DSP en la electrónica dentro del disco duro tiene los voltajes analógicos crudos de la cabeza de lectura y usa la PRML y Corrección de errores Reed-Solomon[147] para descifrar los límites del sector y datos del sector, luego envía esos datos la interfaz estándar. Que DSP relojes también el error de velocidad detectado por corrección y detección de erroresy realiza sector dañado reasignación, de recopilación de datos para Self-Monitoring, análisis y tecnología de informacióny otras tareas internas.

Moderno interfaces conectan un disco duro a un adaptador de interfaz de bus de host (hoy en día generalmente integrado en el "puente del sur") con un cable de datos y control. Cada unidad también tiene un cable de alimentación adicional, generalmente directamente a la fuente de alimentación.

  • Interfaz estándar de equipos pequeños (SCSI), originalmente llamado SASI Shugart Associates interfaz de sistema, era estándar en los servidores, estaciones de trabajo, Commodore Amiga, Atari ST y Apple Macintosh computadoras a través de los mid-1990s, cuando la mayoría de los modelos había sido transición a IDE (y más tarde, SATA) familia discos. Las limitaciones de la gama del cable de datos permite que los dispositivos SCSI externos.
  • Electrónica de unidad integrada (IDE), estandardizado más adelante bajo el nombre de EN archivo adjunto (ATA, con el alias de (P-ATA o PATAATA paralelo) con carácter retroactivo añadido a la introducción de SATA) mueve el controlador de disco duro de la tarjeta de interfaz a la unidad de disco. Esto ayudó a estandarizar la interfaz de controlador de host, reducir la complejidad de programación en el controlador de dispositivo del host y reducido coste y complejidad. La conexión de 40 pines IDE/ATA transfiere 16bits de datos en un momento en el cable de datos. El cable de datos era originalmente de 40 conductores, pero más adelante mayor velocidad requisitos para transferencia de datos desde el disco duro y condujeron a un modo "ultra DMA", conocido como UDMA. Progresivamente más versiones de este estándar añade finalmente el requisito para una variante de 80 conductores del mismo cable, donde provee la mitad de los conductores puesta a tierra necesario para mejorar calidad de señal de alta velocidad reduciendo charla de la Cruz.
  • EIDE es una actualización no oficial (por Western Digital) del IDE original estándar, con la mejora clave es el uso de acceso directo a memoria (DMA) para transferir datos entre el disco y el ordenador sin la participación de la CPU, una mejora más tarde adoptada por las normas oficiales de la ATA. Directamente transfiriendo datos entre la memoria y disco, DMA elimina la necesidad de la CPU copia byte por byte, por lo tanto, lo que le permite procesar otras tareas mientras se produce la transferencia de datos.
  • Fibre Channel (FC) es una interfaz paralela de SCSI en el mercado empresarial. Es un protocolo serial. En unidades de disco generalmente la Fibre Channel Arbitrated Loop Se utiliza la topología de conexión (FC-AL). FC tiene mucho más amplio uso de interfaces de disco simple, y es la piedra angular de redes de área de almacenamiento (SANs). Recientemente otros protocolos para este campo, como iSCSI y ATA over Ethernet se han desarrollado así. Equivocadamente, las unidades se utilizan generalmente cobre cables de par trenzado para canal de fibra, no de fibra óptica. Estos últimos son tradicionalmente reservados para dispositivos más grandes, como los servidores o controladoras de matriz de disco.
  • Serial Attached SCSI (SAS). El SAS es un protocolo de comunicación serial de la nueva generación de dispositivos diseñados para permitir mucho más datos de velocidad transfiere y es compatible con SATA. SAS utiliza una datos mecánicamente idénticos y potencia conector estándar de 3,5 pulgadas base SATA1/SATA2 HDD, y muchos controladores de RAID SAS basados en servidor también son capaces de hacer frente a SATA HDDs. SAS utiliza la comunicación serial en lugar del método paralelo encontrado en dispositivos SCSI tradicionales pero todavía utiliza comandos SCSI.
  • Serial ATA (SATA). El cable de datos SATA tiene un datos par para transmisión diferencial de datos al dispositivo y un par para recepción diferencial desde el dispositivo, al igual que EIA-422. Requiere que los datos transmitidos en serie. Un similar señalización diferenciada de la sistema se utiliza en RS485, LocalTalk, USB, FireWirey diferencial SCSI.

Integridad y la falta

Primer plano de una cabeza de HDD en un plato de disco; su reflejo del espejo es visible en la superficie del plato.
Artículos principales: falta de unidad de disco duro y Recuperación de datos

Debido a la extremadamente estrecha separación entre las cabezas y la superficie de disco, discos duros son vulnerables a ser dañados por un accidente de cabeza – un fallo del disco en el cual la cabeza raspa toda la superficie del plato, a menudo lejos moliendo la fina película magnética y causando la pérdida de datos. Choques de cabeza pueden deberse a fallo electrónico, un apagón repentino, choque físico, contaminación del recinto interno de la unidad, desgaste, a la corrosión, o mal fabricado discos y cabezas.

Sistema de eje de disco duro se basa en densidad del aire dentro de la gabinete de discos para apoyar la cabeza en su propio altura de vuelo mientras el disco gira. Discos duros requieren de un cierto rango de densidades de aire para funcionar correctamente. La conexión con el ambiente externo y la densidad se produce a través de un pequeño agujero en la caja (unos 0,5 mm de ancho), generalmente con un filtro en el interior (el filtro respiradero).[148] Si la densidad del aire es demasiado baja, entonces no hay suficiente elevación la cabeza volando, así que la cabeza se hace demasiado cerca del disco, y se corre el riesgo de cabeza accidentes y pérdida de datos. Especial discos sellados y presurizados son necesarios para la operación confiable de gran altitud, por encima de 3.000 m (9.800 pies).[149] Discos modernos incluyen sensores de temperatura y ajustan su operación al entorno operativo. Los agujeros de respiradero se pueden ver en todas las unidades de disco, suelen tener una pegatina al lado de ellos, advirtiendo al usuario que no cubra los agujeros. El aire dentro de la unidad de operación es en constante movimiento, ser arrastrado en el movimiento por la fricción con los discos de spinning. Este aire pasa a través de una recirculación interna (o "recirculación") filtro para eliminar cualquier contaminante restos de fabricación, las partículas o sustancias químicas que pueden haber entrado de alguna manera el recinto y cualquier partícula o emisión de gases generados internamente en el funcionamiento normal. Muy alta humedad presente por largos períodos de tiempo puede corroer las cabezas y los platos.

Para Giant magnetoresistive (GMR) en particular, dirige una cabeza menor accidente de contaminación (que no quita la superficie magnética del disco) todavía resultados en la cabeza temporalmente recalentamiento, debido a la fricción con la superficie del disco y puede hacer los datos ilegibles por un corto período hasta que se estabilice la temperatura de la cabeza (los llamados "aspereza térmica", un problema que parcialmente puede ser tratado por filtración electrónica apropiada de la señal de lectura).

Cuando la placa lógica de un disco duro falla, la unidad a menudo puede ser restaurada a la orden de funcionamiento y los datos recuperados mediante la sustitución de la placa de circuito con uno de un disco duro idéntico. En el caso de faltas cabeza de lectura y escritura, se puede cambiar utilizando herramientas especializadas en un ambiente libre de polvo. Si los platos del disco están dañados, pueden ser transferidos en un mismo recinto y los datos pueden ser copiados o reproducidos en un nuevo disco. En caso de fallas de disco plato, desmontaje y proyección de imagen de los platos del disco pueden ser necesarios.[150] Daños lógicos a file systems, una variedad de herramientas, incluyendo fsck en UNIX-como sistemas y CHKDSK en Windows, puede ser utilizado para recuperación de datos. Puede requerir la recuperación de daños lógicos talla de archivo.

Una expectativa común es que no con menos frecuencia que las unidades de calidad para consumidores utilizadas generalmente en computadoras de escritorio discos duros diseñado y comercializado para uso del servidor. Sin embargo, dos estudios independientes por Universidad Carnegie-Mellon[151] y Google[152] encontró que el "grado" de un coche no se relacionan con porcentaje de averías de la unidad.

2011 Resumen de la investigación, en los patrones de fracaso SSD y disco magnético por Hardware de Tom resultados de la investigación resumidos como sigue:[153]

  • Tiempo medio entre fallos (MTBF) no indica confiabilidad; el porcentaje de averías anualizado es mayor y generalmente más relevante.
  • Discos magnéticos no tienen una específica tendencia falle durante el uso temprano y la temperatura tiene sólo un efecto menor; en cambio, las tasas de fracaso constante aumentan con la edad.
  • S.M.A.R.T. advierte sobre problemas mecánicos pero no otras cuestiones que afectan a la fiabilidad y por lo tanto no es un indicador confiable de la condición.[154]
  • Las tasas de fracaso de unidades vendieron como "empresa" y "consumidor" es "muy similar", aunque conducen estos tipos están personalizados para sus entornos operativos diferentes.[155][156]
  • En arreglos de discos de la unidad, la falta de una unidad aumenta significativamente el riesgo a corto plazo de una segunda falla de disco.

Segmentos de mercado

Discos duros de escritorio
Almacenan típicamente entre 60GB y 4 TB y giran a 5.400 a 10.000RPM, y tienen una media tasa de transferencia de 0,5 GB/s o más (1 GB = 10 9 bytes; 1 Gbit/s = 10 9 bit/s). A partir de febrero de 2017, la mayor capacidad escritorio Discos duros almacenan 12TB, [13] con planes para liberar a 14TB uno en 2017 más adelante. [157] A partir de 2016, la velocidad típica de un disco duro en una computadora de escritorio promedio es 7200 RPM, mientras que computadoras de escritorio de bajo costo pueden utilizar 5900 RPM o 5.400 RPM unidades. Por algún tiempo en la década del 2000 y comienzos década de los 2010 algunos usuarios escritorio también utilizar 10k que RPM unidades tales como Western Digital Raptor pero estas unidades se han convertido en mucho más raras a partir de 2016 y no se utilizan ahora, después de haber sido reemplazado por SSDs basadas en flash NAND.
Móvil (ordenador portátil) discos duros
Dos empresa SATA 2,5 pulgadas a 10.000 rpm discos duros, montadas en fábrica en Marcos 3,5 pulgadas adaptador
Más pequeños que sus contrapartes de escritorio y su empresa, tienden a ser más lento y tienen menor capacidad. Discos duros móviles giran a 4.200 rpm, 5.200 rpm, 5.400 rpm o 7.200 rpm, con 5.400 rpm siendo típico. unidades de 7.200 rpm tienden a ser más caros y tienen una capacidad menor, mientras que los modelos de 4.200 rpm generalmente tienen capacidades de almacenamiento muy alta. Debido a la menor platter(s), discos duros móviles tienen generalmente capacidad más baja que sus contrapartes de escritorio mayor.
También hay unidades de 2,5 pulgadas que gira a 10.000 rpm, que pertenecen al segmento de empresas con intención de ser utilizado en ordenadores portátiles.
Discos duros empresa
Se usa generalmente con múltiples usuarios que ejecutan software para empresas. Ejemplos son: procesamiento de bases de datos, infraestructura de internet (correo electrónico, servidor Web, e-commerce), software de computación científica y software de administración de almacenamiento de información nearline de transacciones. Unidades de la empresa comúnmente funcionan continuamente ("24/7") entornos exigentes al tiempo que ofrece el mayor rendimiento posible sin sacrificar confiabilidad. Capacidad máxima no es el objetivo principal, y como resultado las unidades a menudo se ofrecen en capacidades que son relativamente bajas en relación con su costo. [158]
Los discos duros de empresa más rápidos centrifugado a 10.000 o 15.000 rpm y pueden alcanzar velocidades de transferencia de medios secuenciales sobre 1.6 Gbit/s [159] y una tasa de transferencia sostenida hasta 1 Gbit/s. [159] Unidades en 10.000 o 15.000 rpm usan platos más pequeños para mitigar necesidades de aumentar la potencia (ya que tienen menos Arrastre de aire) y por lo tanto tienen generalmente capacidad más baja que las unidades escritorio de mayor capacidad. Empresa discos duros comúnmente están conectados a través de Serial Attached SCSI (SAS) o Fibre Channel (FC). Algunos soportan múltiples puertos, por lo que pueden ser conectados a un redundante adaptador de bus host.
Empresa discos duros pueden tener tamaños de sector más grandes que 512 bytes (a menudo 520, 524, 528 o 536 bytes). El espacio adicional por sector puede utilizarse por aplicaciones o controladores RAID de hardware para el almacenamiento de Campo de integridad de datos (DIF) o datos de extensiones de integridad de datos (DIX), resultando en una confiabilidad más alta y la prevención de corrupción de datos silenciosa. [160]
Electrónica de consumo de disco duro
Incluyen encajadas las unidades grabadores de vídeo digital y vehículos automotores. Los primeros están configurados para proporcionar una capacidad de transmisión garantizada, incluso frente a la lectura y escribir errores, mientras que el último se construye para resistir grandes cantidades de descarga. Ellos generalmente giran a una velocidad de 5400 RPM.

Fabricantes y ventas

Esquema de consolidación de fabricante de disco duro
Vea también: historia de unidades de disco duro y lista de los fabricantes de disco duro desaparecido

Más de 200 empresas han fabricado discos duros con el tiempo. Pero consolidaciones han concentrado la producción en tan sólo tres fabricantes hoy: Western Digital, Seagate y Toshiba.

Los ingresos en todo el mundo para almacenamiento en disco eran $ 28 billones en 2015, abajo de $ 32 billones en 2013.[161][162] Envíos en todo el mundo fueron 469 millones de unidades en 2015, un 17% de 564 millones en 2014 y 551 millones en 2013.[161] Cuotas de mercado son 40 – 45% cada uno para Seagate y Western Digital y 13 – 17% de Toshiba. Los dos fabricantes más grandes tenían un precio promedio de ventas de USD $60 por unidad de disco duro en el año 2015.

Competencia de SSD

El máximo densidad de área de almacenamiento para la memoria flash usada en SSDs es 2.8 Tbit/en2 en demostraciones de laboratorio a partir de 2016 y la máxima de discos duros es 1.5 Tbit/en2. La densidad de la memoria flash se duplica cada dos años, similar a Ley de Moore (40% por año) y más rápido que el 10 – 20% por año para los discos duros. A partir de 2016, la capacidad máxima era 10 terabytes para un disco duro,[163] y 15 terabytes para un SSD.[23] Discos duros fueron utilizados en el 70% de las computadoras de escritorio y portátiles en 2016, y SSD se utilizaron en un 30%. El porcentaje de uso de los discos duros está disminuyendo y podría caer por debajo del 50% en 2018-2019, según una previsión, porque los SSD es sustitución de discos duros de menor capacidad (menos de un terabyte) en computadoras de escritorio y portátiles y reproductores de MP3.[164]

Discos duros externos

Vea también: Dispositivo de almacenamiento masivo USB y gabinete de discos
Toshiba 1 TB externos de 2.5" USB 2.0 unidad de disco duro
3.0TB 3.5" Seagate FreeAgent GoFlex listo externos USB 3.0-compatible unidad (izquierda), 750 GB 3.5" Tecnología de Seagate pulsador externos USB 2.0 Drive (derecha) y un 500 GB 2.5" marca genérica listo externos USB 2.0 disco (delantero).

Discos duros externos[q] conectar normalmente a través de USB; variantes mediante interfaz USB 2.0 general tener datos más lento transferir tarifas comparado internamente montado discos duros conectados por SATA. Plug and play funcionalidad de la unidad ofrece compatibilidad con el sistema y cuenta con opciones de almacenamiento y diseño portátil. A partir de marzo de 2015, capacidades disponibles para discos duros externos oscilan entre 500 GB y 10 TB.[165]

Discos duros externos están generalmente disponibles como productos integrados previamente montados, pero puede ser también montados combinando un externo recinto (con USB u otro interfaz) con un coche adquirido por separado. Están disponibles en tamaños de 2,5 pulgadas y 3,5 pulgadas; por lo general se llaman variantes de 2,5 pulgadas discos externos portátiles, mientras que variantes de 3,5 pulgadas se conocen como discos externos escritorio. Unidades de "Portátiles" se empaquetan en recintos más pequeños y ligeros que las unidades de "escritorio"; Además, las unidades de "portátiles" utilizan energía proporcionada por la conexión USB, mientras que "escritorio" unidades requieren externos ladrillos de energía.

Características como seguridad biométrica o múltiples interfaces (por ejemplo, FireWire) están disponibles a un costo más alto.[166] Hay premontado disco duro externo discos que, cuando se toman de sus recintos, no se puede utilizar internamente un ordenador portátil o de escritorio por interfaz USB integrado en su placas de circuito impresoy la falta de SATA (o ATA paralelo) interfaces.[167][168]

Representación visual

Unidades de disco duro tradicionalmente se simbolizan como una estilizada pila de platos o como un cilindro y como tal se encuentran en varios diagramas; a veces, son representados con pequeñas luces para indicar el acceso a los datos. En el más moderno entornos gráficos de usuario (GUIs), unidades de disco duro están representadas por una ilustración o fotografía de la caja de la unidad.

  • En interfaces de usuario, unidades de disco duro son comúnmente simbolizadas con un icono de la unidad

  • Dos cilindros en un RAID diagrama, que simboliza un arreglo de discos de discos

Véase también

  • Gestión acústica automática
  • Sala blanca
  • Clic de la muerte
  • Eliminación de datos
  • Asignación de unidades
  • Control de recuperación de errores
  • Impulsión híbrida
  • Microdrive
  • Almacenamiento de objetos
  • RAID
  • S.M.A.R.T.
  • Unidad de estado sólido
  • Escribir precompensation
  • Evolución de los dispositivos de almacenamiento

Notas

  1. ^ Esta es la fecha de presentación de la solicitud que nos patente 3.503.060, generalmente aceptado como el definitivo unidad de disco patentes.[1]
  2. ^ Otros incluyen inequivalent términos utilizados para describir varias unidades de disco duro unidad de disco, archivo de disco, dispositivo de almacenamiento de acceso directo (DASD), Disco CKD, y Unidad de disco Winchester (después de la IBM 3340). El término «DASD» incluye otros dispositivos al lado de los discos.
  3. ^ Comparable en tamaño a un gran refrigerador side-by-side.
  4. ^ El factor de forma de 1,8 pulgadas es obsoleto; tamaños más pequeños de 2.5 pulgadas han sido sustituidos por memoria flash.
  5. ^ El factor de forma de 1,8 pulgadas es obsoleto; tamaños más pequeños de 2.5 pulgadas han sido sustituidos por memoria flash.
  6. ^ Inicialmente partículas de óxido de hierro gamma en una carpeta de epoxy, la capa de grabación en un disco duro moderno es típicamente de una aleación de cobalto cromo platino-basado granular físicamente aislado con un óxido para permitir que los dominios grabación perpendicular.[32]
  7. ^ Históricamente se han utilizado una variedad de códigos limitadas de la funcionar-longitud en grabación magnética por ejemplo, códigos de llamada FM, MFM y GCR que ya no se utilizan en los modernos discos duros.
  8. ^ Sin embargo, algunas unidades de disco SAS de empresa tienen otros tamaños de bloque como 520, 524 y 528 bytes, que pueden cambiarse en el campo.
  9. ^ a b Expresa utilizando múltiplos decimales.
  10. ^ a b Expresa utilizando múltiplos binarios.
  11. ^ El sistema internacional de unidades (SI), anteriormente conocido como el "sistema métrico", no define las unidades de la información digital pero señala que los prefijos definidos por SI (como kilo, mega, etc.) pueden aplicarse fuera de los contextos donde se usarían unidades base SI define o unidades derivadas.
  12. ^ Cinco platos para una unidad de disco duro convencional y ocho platos de un disco duro llenan de Helio.
  13. ^ Más comunes.
  14. ^ a b Esta dimensión incluye una protrusión de 0,5 mm del conector SATA Micro del cuerpo del dispositivo.
  15. ^ El TS de Quantum Bigfoot utilizan un máximo de tres platos, otro producto de la capacidad anterior e inferior utilizada hasta cuatro platos en un factor de forma HH de 5,25 pulgadas, por ejemplo, Microscience HH1090 circa 1989.
  16. ^ latencia = 1/R rotaciones de/minutos × 60 segundos/1 minuto × 1000 ms/1 segundo × 1 rotación/2 medio-rotaciones = 30000/R ms/mitad-rotación
  17. ^ Éstos diferencian de disco extraíble, por ejemplo, paquetes de disco o los módulos de datos, que incluyen, por ejemplo, actuadores, unidad electrónica, motores.

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Lectura adicional

  • Mueller, Scott (2011). Actualización y reparación de PC (20 ED.). Que. ISBN 0-7897-4710-3. 
  • Messmer, Peter de Hans (2001). El libro Indispensable Hardware de PC (4ª Ed.). Addison-Wesley. ISBN 0-201-59616-4. 

Acoplamientos externos

  • Enciclopedia de unidades de disco duro
  • Video que muestra un trabajo abierto de HD
  • Medio tiempo de un disco de computadora de búsqueda
  • Línea de tiempo: 50 años de unidades de disco duros
  • Disco duro de dentro: las pistas y zonas. ¿Qué tan difícil puede ser?
  • Disco duro de hacking– modificaciones de firmware, en ocho partes, yendo en cuanto arranque el kernel de Linux en una normal tarjeta de controladora de disco duro
  • Oculta datos en áreas de servicio de disco duro, 14 de febrero de 2013, por Ariel Berkman
  • Aceleración rotatoria Feed Forward (RAFF) hoja de información, Western Digital, Enero de 2013
  • PowerChoice tecnología para flexibilidad y ahorro de energía de la unidad de disco duro, Tecnología de Seagate, Marzo de 2010
  • Grabación magnética Tejas (SMR), HGST, Inc., 2015
  • La carretera de helio, HGST, Inc., 2015
  • Trabajo de investigación sobre el uso de la perspectiva de fotoconductores magnético de almacenamiento de datos magneto-óptico.

Otras Páginas

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