Discos duros

Lectura y escritura de datos

Lo más importante de la memoria no es poder almacenar información sino poder encontrarla más tarde. Imagine que almacena un clavo de hierro magnetizado en una pila de 1,6 millones de clavos idénticosy tendrá una idea de los problemas en los que se metería su ordenador si no utilizara una forma muy metódica de archivar su información.

Cuando tu ordenador almacena datos en su disco duro, no se limita a meter clavos magnetizados en una caja, todos revueltos. Los datos se almacenan en un patrón muy ordenado en cada plato. Los bits de datos se organizan en rutas circulares concéntricas llamadas pistas. Cada pista se divide en áreas más pequeñas llamadas sectores. Una parte del disco duro almacena un mapa de los sectores que ya se han utilizado y otros que todavía están libres. (En Windows, este mapa se denomina Tabla de Asignación de Archivos o FAT.) Cuando el ordenador quiere almacenar nueva información, echa un vistazo al mapa para encontrar algunos sectores libres y, a continuación, ordena al cabezal de lectura-escritura que se desplace por el plato hasta el lugar exacto y almacene los datos allí. Para leer la información, se realiza el mismo proceso a la inversa.

¿Cómo manipula un ordenador electrónico todo el entramado mecánico de un disco duro? Se trata de un pequeño circuito que acciona los actuadores, selecciona las pistas específicas para la lectura y la escritura y convierte los flujos de datos paralelos procedentes del ordenador en flujos de datos en serie que se escriben en el disco (y viceversa). Los controladores están integrados en la propia placa de circuito de la unidad de disco o forman parte de la placa principal del ordenador (placa base).

Con tanta información almacenada en tan poco espacio, la unidad de disco duro es una notable pieza de ingeniería. Esto conlleva ventajas (como la posibilidad de almacenar 500 CDs en el iPod), pero también inconvenientes: uno de ellos es que los discos duros pueden fallar si se ensucian o llenan de polvo. Un pequeño trozo de polvo puede hacer que el cabezal de lectura-escritura rebote hacia arriba y hacia abajo, chocando con el plato y dañando su material magnético. Esto se conoce como fallo del disco (o del cabezal) y puede (aunque no siempre) causar la pérdida de toda la información de un disco duro. Un fallo de disco suele producirse de forma inesperada, sin previo aviso. Por eso siempre hay que guardar copias de seguridad de los documentos y archivos importantes, ya sea en otro disco duro, en un disco compacto (CD) o DVD, o en una memoria flash.

Photo: El cabezal de lectura y escritura de un disco duro. 1) El brazo actuador mueve el cabezal hacia atrás y hacia delante para que esté en la posición correcta en el disco. 2) Sólo el extremo más pequeño del disco duro lee y escribe en el plato. Tenga en cuenta que la mitad de lo que se ve en la segunda foto son reflejos en la superficie brillante del disco duro.

¿Quién inventó el disco duro?

Al igual que muchas innovaciones en la informática del siglo XX, los discos duros se inventaron en IBM como una forma de dar a los ordenadores una memoria de «acceso aleatorio» de rápido acceso. El problema de otros dispositivos de memoria para ordenadores, como las tarjetas perforadas y los rollos de cinta magnética, es que sólo se puede acceder a ellos en serie (en orden, de principio a fin), por lo que si el bit de datos que se quiere recuperar está en algún lugar de la mitad de la cinta, hay que leer o escanear toda la cinta, con bastante lentitud, para encontrar lo que se quiere. Todo es mucho más rápido con un disco duro, que puede mover su cabezal de lectura-escritura muy rápidamente de una parte del disco a otra; se puede acceder a cualquier parte del disco tan fácilmente como a cualquier otra. El primer disco duro fue desarrollado por Reynold B. Johnson, de IBM, y se anunció el 4 de septiembre de 1956 con el nombre de IBM 350 Disk Storage Unit.

Los ingenieros de IBM también fueron pioneros en los disquetes, que eran discos magnéticos extraíbles empaquetados en robustas cajas de plástico (originalmente de 20 cm o 8 pulgadas de diámetro y envueltos en fundas de plástico flexible; más tarde de 133 mm o 5,25 pulgadas de diámetro y empaquetados en resistentes cajas de plástico). Desarrollados por Warren Dalziel, de IBM, en 1967 y vendidos por primera vez en 1971, se hicieron muy populares en los microordenadores (los precursores de los ordenadores personales) a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980, pero ahora están obsoletos. Con una capacidad de almacenamiento de sólo 1,44 MB, han sido completamente superados por las «unidades» flash USB, que ofrecen cientos o miles de veces más memoria en un diminuto lápiz de plástico de una fracción del tamaño.

Trabajo: El disco duro original. Los ingenieros de IBM desarrollaron esta innovadora memoria magnética (que, en el lenguaje de IBM, se llamaba DASD, pronunciado «das-dee»), a través de un proceso de mejora continua desde principios de la década de 1950 y se les concedió la patente final del diseño en 1970. Se puede ver que el mecanismo básico de lectura-escritura es exactamente el mismo que el de las unidades actuales: hay varios platos (azul claro) formados por sectores individuales (azul oscuro) en los que se puede escribir o leer mediante varios cabezales de lectura-escritura (rojo) montados en los extremos de unos actuadores deslizantes (naranja). Los platos giran gracias a una polea y un motor (verde), mientras que los actuadores son accionados por engranajes y un motor (amarillo). La principal diferencia entre esta unidad y una moderna es la asombrosa cantidad de maquinaria intrincada que contenía ésta (sobre la que se puede leer todo en la patente original). De la patente estadounidense 3.503.060: Direct access magnetic disc storage device by William Goddard and John Lynott, IBM Corporation, March 24, 1970, courtesy of US Patent and Trademark Office, with colors added for clarity.

Hard drives and SSDs compared

Las unidades de disco duro son probadas, de gran capacidad y baratas, pero también tienen muchos inconvenientes. Uno de ellos es el tiempo que tarda el cabezal de lectura y escritura en llegar a la parte correcta del disco para acceder a la información deseada. El peso de un disco duro y su consumo de energía relativamente elevado también son problemas, especialmente en dispositivos móviles como tabletas y smartphones. La fiabilidad es otro problema. Como habrás deducido de lo que acabas de leer, un disco duro es una maravillosa pieza de ingeniería de precisión con un montón de intrincadas piezas móviles. Podría funcionar fácilmente durante 20 años sin ningún problema. Sin embargo, si alguna vez ha sufrido un fallo en el cabezal del disco duro (una avería mecánica grave causada por algo como la suciedad en uno de los platos del disco duro o un choque mecánico repentino), y ha perdido todo lo que había almacenado en su ordenador, eso no le tranquilizará: sabrá que un disco duro se desengañará al instante si lo trata con menos cuidado del que merece.

Foto: Las unidades SSD fabricadas con chips de memoria (arriba) están sustituyendo a los discos duros (abajo).

Todos estos problemas -peso, consumo de energía, tiempos de acceso y fiabilidad- pueden solucionarse mediante el uso de unidades de estado sólido (SSD), que suelen utilizar chips de memoria flash en lugar de platos magnéticos giratorios. Los fabricantes de ordenadores llevan al menos una década abandonando los discos duros y apostando por las unidades SSD, en gran medida por la tendencia a abandonar los ordenadores de sobremesa y apostar por los dispositivos móviles. Los iPods de Apple son un buen ejemplo de cómo han cambiado los tiempos. Los iPods «Classic» originales, lanzados en 2001, son poco más que discos duros, tarjetas de sonido y baterías (puedes ver el aspecto de un disco duro de iPod en las fotos de arriba); el disco duro, en particular, era una excusa obvia para el fracaso si los llevabas a correr o los tirabas en el bolso. Con el iPod Touch, que salió al mercado en 2007, Apple se decantó decididamente por la tecnología SSD, lo que hizo que los reproductores de música fueran más finos y ligeros en el bolsillo, menos propensos a fallos mecánicos y con una duración de la batería mucho mayor. Es más probable que se desgasten los botones o se rompa la pantalla de un iPod o iPhone moderno que que se dañen los chips de memoria de su interior.

Aquí hay una comparación muy rápida entre los discos duros tradicionales (HDD) y los SSD en algunas medidas clave:

¿No hay competencia? ¿Los SSDs ganan por goleada? ¡No tan rápido! Si quieres comprar todo el almacenamiento posible por poco dinero y eres menos exigente con aspectos como el consumo de energía y la velocidad, los discos duros tradicionales siguen siendo la mejor relación calidad-precio. A partir de 2020, las SSD siguen siendo bastante más caras por gigabyte que los discos duros tradicionales, aunque hay grandes variaciones de precio entre los distintos tipos de SSD y la diferencia entre las SSD y los discos duros se está reduciendo año tras año. No espere que los discos duros antiguos desaparezcan hasta que la diferencia de precio se reduzca sustancialmente.