preparacion del disco duro.pdf
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Definiciones
PIO:
Tecnología utilizada en los discos duros IDE modernos para elevar la tasa de transferencia
teórica máxima hasta 16,6 MB/s en los modelos que cumplen con el modo más avanzado,
el "PIO-4".
Los modos PIO se habilitan generalmente mediante la BIOS y dan pocos problemas,
aunque en discos duros no actuales a veces la auto detección del modo PIO da un modo
un grado superior al que realmente puede soportar con fiabilidad, pasa mucho por ejemplo
con discos que se identifican como PIO-4 pero que no son fiables más que a PIO-3.
DMA:
Direct Memory Access, acceso directo a memoria. Método de gestionar los dispositivos
hardware por el cual pueden acceder directamente a la memoria sin precisar que el
microprocesador gestione el proceso.
Los modos DMA tienen la ventaja de que liberan al microprocesador de gran parte del
trabajo de la transferencia de datos, encargándoselo al chipset de la placa (sí es que éste
tiene esa capacidad, como ocurre desde los tiempos de los Intel Tritón), algo parecido a lo
que hace la tecnología SCSI. Sin embargo, la activación de esta característica (conocida
como bus mastering) requiere utilizar los drivers adecuados y puede dar problemas con el
CD-ROM, por lo que en realidad el único modo útil es el UltraDMA
Definiciones
LBA:
Logical Block Address, direcciones de bloques lógicas. Tecnología usada en los discos
duros de más de 528 MB para superar la limitación a este tamaño que la BIOS y el DOS
les impondrían.
ATA: Advanced Technology Attachment, dispositivo conector de tecnología
avanzada. El estándar en que se basa la tecnología IDE
Estructura del Disco Duro
Conector IDE / SCSI
Pines de Configuración
Maestro / Esclavo
Conector de Energía
Información Técnica Del Disco Duro
Ejemplo:
Caviar 22100Drive parameters: Cyl 6280, HD 16, SEC 63, 2.15 GB.
Estructura del Disco Duro
Cabezales
de lectura y
escritura
Platos
Eje
Pistas Múltiples
= un Cilindro
Sectores
Cara 0
Cara 1Cara 2
Cara 3Cara 4
Cara 5
Estructura de Discos Duros
El disco duro es el sistema de almacenamiento más importante de su computador y en el se
guardan los archivos de los programas, como Sistemas Operativo D.O.S. o Windows 9x, y
documentos de Excel, Lotus, Word, Word Perefct, los juegos Doom, Mortal Kombat, etc., que son
producidos por el Usuario.
Y para esto se requiere que el Disco Duro, esté preparado de la forma adecuada.
PARTES DEL DISCO DURO
La estructura física de un disco es la siguiente: un disco duro se organiza en platos (PLATTERS), y
en la superficie de cada una de sus dos caras existen pistas (TRACKS) concéntricas, como surcos de
un disco de vinilo, y las pistas se dividen en sectores (SECTORS). El disco duro tiene una cabeza
(HEAD) en cada lado de cada plato, y esta cabeza es movida por un motor servo cuando busca los
datos almacenados en una pista y un sector concreto.
El concepto "cilindro" (CYLINDER) es un parámetro de organización: el cilindro está formado por las
pistas concéntricas de cada cara de cada plato que están situadas unas justo encima de las otras, de
modo que la cabeza no tiene que moverse para acceder a las diferentes pistas de un mismo cilindro.
En cuanto a organización lógica, cuando damos formato lógico (el físico, o a bajo nivel, viene hecho
de fábrica y no es recomendable hacerlo de nuevo, excepto en casos excepcionales, pues podría dejar
inutilizado el disco) lo que hacemos es agrupar los sectores en unidades de asignación (CLUSTERS)
que es donde se almacenan los datos de manera organizada. Cada unidad de asignación sólo puede
ser ocupado por un archivo (nunca dos diferentes), pero un archivo puede ocupar más de una unidad
de asignación.
Particiones
Que es una Partición:
Es un pedazo del disco. Lo normal, es que solo exista una partición, con lo cual
muchas veces no nos cuestionamos que pueda existir más de una.
Pero TODOS los discos, por definición, pueden tener hasta 4 particiones.
Pueden ser de 1 a 4 primarias o hasta tres primaria y una secundaria (a veces llamada
también EXTENDIDA). Un aspecto importante a tener en cuenta cuando se trata de
particiones primarias es el hecho de que en todo momento solo una de las particiones
está "activa".
Cuando una partición primaria determinada está "activa", no se puede acceder a las
demás particiones primarias en el mismo disco físico. Por consiguiente, el sistema
operativo de una partición primaria no puede acceder a los datos de otra partición
primaria en el mismo disco físico. En la partición secundaria (extendida), podemos crear
luego, las llamadas unidades lógicas.
Es decir podemos subdividirla en otras partes mas pequeñas y asignarles letra de disco).
Supongamos un solo disco físico con 3 particiones primarias (la primera "activa"), y
una partición extendida con otras 2 unidades lógicas.
Partición del Disco Duro
Estructura física: cabezas, cilindros y sectores.
Ya hemos visto que cada una de las dos superficies magnéticas de cada plato se
denomina cara. El número total de caras de un disco duro coincide con su
número de cabezas. Cada una de estas caras se divide en anillos concéntricos
llamados pistas. En los discos duros se suele utilizar el término cilindro para referirse
a la misma pista de todos los discos de la pila. Finalmente, cada pista se divide en
sectores.
Los sectores son las unidades mínimas de información que puede leer o escribir
un disco duro. Generalmente, cada sector almacena 512 Bytes de información
Partición del Disco Duro
El espacio particionado es el espacio del disco que ha sido asignado a
alguna partición. El espacio no particionado, es espacio no accesible
del disco ya que todavía no ha sido asignado a ninguna partición. A
continuación se muestra un ejemplo de un disco duro con espacio
particionado (2 particiones primarias y 2 lógicas) y espacio todavía sin
particionar.
Partición del Disco Duro
Un Disco Duro recién salido
de la Planta de Producción,
no tiene ningún tipo de
información ni señal
alguna de cómo se
almacenará en ésta
DISCO VIRGEN
Partición del Disco Duro
Durante el particionado, se
puede dividir la capacidad
neta del disco en
porciones mas pequeñas y
manejables.
Unidad C:
Unidad D:
Unidad E:
Unidad Z:
PARTICIONANDO
La superficie de los platillos se divide en pistas concéntricas numeradas desde la parte exterior empezando por la pista número 0. Cuántas más pistas tenga un disco de una dimensión determinada, más elevada será su densidad, y por tanto, mayor será su capacidad.
El conjunto de pistas del mismo número en los diferentes platillos se denomina cilindro.
Como está particionado un Disco Duro
Unidad Física
Varias unidades lógicas
PROCESO DE PARTICIONADO
Por medio del utilitario FDISK
podemos “partir” la capacidad
de un disco duro, de modo que
el sistema Operativo las
maneje como varias unidades
independientes
Partición del Disco Duro
Durante el formateo en bajo
nivel, se fijan los
parámetros operativos
del disco, Indicando en
cuantos cilindros,
cabezas y sectores se
dividirá el área de los
platos
FORMATEO BAJO NIVEL
Partición del Disco Duro
Finalmente, con el formateo
en alto nivel o lógico se
crea la base
indispensable para que la
información grabada en
cada partición quede
ordenada y siempre
disponible
Sector de Arranque
TABLA DE ASIGNACION DE ARCHIVOS
FILE ALLOCATION TABLE
Directorio Raíz
FORMATEO ALTO NIVEL
Tabla de Particiones
Sector Inicial
Tabla de
ParticionesCilindro 1 Cilindro 1025 Cilindro 2049 Cilindro 3073
Al 1024 al 2048 al 3072 al 4096
Disco C:\> Disco D:\> Disco E:\> Disco F:\>
DISCO DURO DE 2 GB.
4096 Cilindros, 15 Cabezas, 63 Sectores
En todo disco duro el sector inicial está ocupado
por la Tabla de Particiones, en la cual se indica al
Sistema, la forma como se manejará dicha unidad
(una o varias particiones).
Para determinar el tamaño de cada partición se
fija una cabeza, cilindro y sector final. A partir
de este momento el SO “sabe” que esta porción
de disco duro deberá mantenerse como una
unidad lógica independiente.
Formateo de Alto Nivel
Marcas en un Sector luego del formateo lógico en alto nivel del disco duro
1 Sector
512 bytes de datos
15 bytes
Separación
entre sectores2 bytes CRC
3 bytes apaga escritura
1 byte marca
De dirección
1 byte sync.
3 bytes pausa para escritura
13 bytes amarre para oscilador
13 bytes amarre
para oscilador
2 bytes cilindro 1 byte cabeza
1 byte sector2 bytes protección CRC
1 byte sync.
byte marca de dirección
Que realiza el Formateo
AL FORMATEAR UN DISCO DURO REALIZA:
o Se crea el Directorio Raíz de la Unidad de Disco (Root Directory) o
directorio Principal.
o Se crea la Tabla de Asignación de Archivos (File Allocation Table
FAT) con su copia de seguridad. Existen 2 FAT 1 y FAT 2.
o Se hace un recorrido por toda la superficie de almacenamiento del
disco, realizando una escritura y lectura secuencial en búsqueda
de sectores que pudieran presentar defectos, en cuyo caso, son
marcados en la FAT para que el SO no guarde información en ellos.
o Se fija el tamaño del CLUSTER, dependiendo de la cantidad total de
la partición.
o Se crea el sector de arranque.
o Se prepara el Sector 1 del Cilindro 0, en donde se graba el inicio
del archivo IO.SYS,
o Se graba una etiqueta (Label) que identificará a la partición en la
que se está trabajando colocándola en la cuarta posición en el
directorio raíz.
Tabla gráfica de particiones
Tamaño de la
partición
Tamaño del
cluster
FAT FAT32
< 128 MB 2 KB No
sopor-
tado
128 MB - 256 MB 4 KB
256 MB - 512 MB 8 KB
512 MB - 1 GB 16 KB
4 KB1 GB - 2 GB 32 KB
2 GB - 8 GB
No
soportado
8 GB - 16 GB 8 KB
16 GB - 32 GB 16 KB
32 GB - 2 TB 32 KB
Mario Suárez Índice
Cabeza de Lecto / Escritura
Mario Suárez Índice
Plato HDD
Cabeza de Lectura/Escritura
Desplazamiento Giro
Colchón de Aire
De 3 a 5 micras
Debido a ciertos efectos
aerodinámicos, entre la
superficie del disco y la
cabeza de lectura y escritura,
se forma un colchón de aire
de algunas micras,
reduciendo a cero el
desgaste por fricción.
Las pistas están divididas a su vez en sectores con un número variable de 17 a más de 50. Estos sectores poseen varios tamaños: los situados más cerca del centro son más pequeños que los del exterior, aunque almacenan, sin embargo, la misma cantidad de datos, 512 bytes. La densidad, pues, es mayor en los sectores internos que en los externos.
El Sector 0 es el Sector de Arranque. En caso de disco duro lo llamamos MBR, contendrá una zona donde habrá un programa de arranque y en la última parte de este sector una tabla llamada Tabla de particiones, en donde se encuentra el inicio y tamaño de cada partición.Los disquetes no tienen tabla de partición.
Del Sector 1 al 9 está la 1ª FAT. Aquí están indicados los cluster en donde está almacenado un archivo.
Del Sector 10 al 18 está la 2ª FAT esto es una copia de la 1ª FAT por si ésta falla.
Del Sector 19 al 32 del disquete está el directorio raíz, aquí hay un índice de los archivos y carpetas del directorio raíz.
Del sector 33 al 2879 están los datos, (o sea, del cluster 2 al 2848)
La capacidad neta de un disco duro viene dada por la siguiente fórmula:
Capacidad = Bytes por sector x Número de sectores x Número de cilindros x Número de cabezas
Tipos de partición (discos básicos):
El disco se puede organizar en particiones primarias y extendidas
Utilidad: organizar el sistema de archivos en particiones (datos de usuario, aplicaciones, etc)
Características:
un disco básico no puede contener más de 4 particiones primarias, o bien
Tres primarias y una extendida (solo 1 extendida)
Particiones primarias
Imprescindible para arrancar el sistema (partición activa)
En equipos con varios ssoo: utilizar FAT o FAT32
Particiones w2k: sistema (activa) y arranque (cualquiera)
Extendidas:
Se divide en segmentos, cada uno es una unidad con un sistema de archivos
LA FAT (File Allocation Table)La FAT o Tabla de asignación de Archivos contiene la información acerca
de cada sector del disco, indicándole al sistema operativo cuáles "Cluster" se encuentran ocupados, cuáles se encuentran disponibles y cuáles se encuentran averiados. Además, contiene el nombre del archivo al que le pertenecen los datos almacenados.
La FAT está ubicada a continuación del registro de arranque.
Otra información muy importante que contiene la FAT es la tabla donde se indican los sectores que conforman un archivo, pues al momento de grabar uno de éstos en el disco, es poco probable que quede ubicado en sectores consecutivos.
ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE ARCHIVOS FAT
Registro de
Arranque
Maestro del
disco
Sector de
partición de
arranque
FAT 1 FAT 2 Carpeta raíz Otras
carpetas y
todos los
archivos
NTFS
Sucesor de FAT[]
Soporta tamaños de partición mayores
Incorpora mecanismos de protección a nivel de archivo
Mejora la eficiencia de acceso a los archivos
Un archivo de log permite la recuperación del sistema retrocediendo en la secuencia de acciones.
Incorpora funciones especiales: compresión, encriptación, tratamiento optimizado de archivos “escasos”…
Soporta el tratamiento de archivos enlazados (archivos con múltiples nombres)
…
Notas
Hay que tener en cuenta que ni MS-DOS ni las primeras versiones de
Windows 95 pueden acceder a los datos almacenados en una partición
FAT32.
Esto quiere decir que si tenemos en la misma partición instalados MS-DOS y
Windows 98, al realizar la conversión a FAT32 perderemos la posibilidad de
arrancar en MS-DOS (opción "Versión anterior de MS-DOS" del menú de
arranque de Windows 98). Con una conversión inversa se puede recuperar
esta opción.
Por estos motivos de incompatibilidades, no es conveniente utilizar este
sistema de archivos en particiones que contengan datos que deban ser
visibles desde otros sistemas de archivos. En los demás casos, suele ser la
opción más recomendable. .
Los archivos son guardados en los siguientes sistemas FAT 16, FAT 32 y NTFS.
Ejemplo: Un disco de 8 GB, formateado en FAT32.
La estructura de un disco en FAT 32, consta de un directorio principal de tamaño fijo,
por tanto limitado a un número máximo de archivos ya que un directorio o carpeta no
es nada mas que un archivo.
Igualmente consta de dos tablas llamadas tablas FAT (File Allocation Table). Cada
tabla, consta en el ejemplo de un disco de 8GB, de 1.048.000 elementos cada uno de
4 Bytes (FAT 32). Cada elemento de esta tabla referencia a un 'cluster' (agrupación
de sectores) del disco. En un disco de 8GB, cada cluster es de 8192 bytes (es decir,
de 16 sectores de 512 bytes).
El primer elemento de esa tabla de 1.048.000 elementos, apunta (o referencia) al
primer cluster de datos, el segundo elemento, al segundo cluster de datos, y así
sucesivamente. Evidentemente hay unos elementos reservados al principio de dicha
tabla para referencias a los clusters ocupados por el directorio raíz del disco.
Se define que si un elemento de la tabla contiene en binario una determinada marca
(el hexadecimal FFFFFFFF, es decir, todo a 'unos' binarios), esto indica al sistema
operativo que ese cluster del disco está libre.
Como se guarda la información
- El sistema operativo calcula cuantos clusters va a ocupar. Para ello, divide el
tamaño del archivo entre el tamaño del cluster, y al dato obtenido le redondea a la
unidad superior. Por ejemplo, si tenemos un archivo de 20.000 bytes, en nuestro
ejemplo el cálculo realizado es 20000 / 8192 = 2,4414. Redondeado a la unidad
superior es un 3. Por tanto nuestro archivo va a ocupar tres clusters en el disco.
-Una vez calculado el número de clusters a ocupar, el sistema operativo, lee la FAT,
buscando un cluster libre. Es decir, lee cada elemento de la FAT hasta que encuentra
la 'marca' FFFFFFFF citada anteriormente. Imaginemos que lo encuentra en el
elemento 537 de la FAT. Esto le indica que el cluster 537 del disco está libre.
- En ese cluster graba los primeros 8192 bytes del archivo, y marca el elemento 537
de la FAT con un cero (en binario).
- Como le queda todavía datos a grabar, vuelve a leer la FAT para localizar otro
elemento con la marca FFFFFFFF, imaginemos que es el elemento numero 612. Por
tanto, le indica que el cluster 612 del disco está libre. Ahora va a ese cluster, y graba
los siguiente 8192 bytes del fichero. Igualmente ahora, va a la FAT, y en 612, graba
un cero. Hasta aquí, todo es igual que cuando ha grabado el primer cluster del
archivo. Pero en este caso, además de lo anterior, el sistema 'recuerda' cual es el
elemento de la FAT ultimo grabado (el 537), y en ese elemento, le pone ahora el
número 612 (del cluster actual).
Como se guarda la información
- Queda todavía por grabar un cluster. Bien, volvemos a repetir los cálculos: se vuelve
a leer la FAT para localizar otro cluster libre (FFFFFFFF). Imaginemos que es el
elemento 1020.
- En ese cluster graba por fin los últimos 8192 bytes del fichero, y marca el elemento
1020 de la FAT con un cero (en binario). Ahora va al elemento anterior (el 612) y allí
graba el número 1020.
- Por último, guarda en el directorio raíz del disco el nombre de archivo, y además allí
se guarda la fecha, el tamaño, y lo que es más importante: el número del primer
elemento de la FAT que apunta al archivo guardado, es decir: 537.
Bien, después de toda esta historia, veamos como está ahora nuestro archivo en
disco:
· A nivel del directorio principal, tenemos su nombre, y un número mágico: 537. Esto
indica que el archivo empieza en el cluster 537. Igualmente, el elemento de la FAT
537, contiene el segundo número mágico: 612. Esto indica que el siguiente cluster del
archivo es el número 612. Y además, el elemento de la FAT 612, contiene el siguiente
número mágico: 1020. Esto indica que el tercer cluster del archivo está en el cluster
1020. Y precisamente, el elemento 1020 de la FAT, si repasamos la secuencia
anterior de grabación, vemos que contiene un cero: esto indica que ya no queda nada
más que hacer. Es decir, acabamos de leer los tres clusters del disco que contienen
los datos de nuestro archivo.
Como se guarda la información
NTFS es un sistema de archivos que históricamente proviene del sistema de archivos
nativo de la casa Digital. Los desarrolladores de Digital son los únicos desarrolladores
en el mundo que tienen derecho a "sus" patentes de desarrollo.
Por tanto, si un empleado de Digital se va de la Empresa, se va también con el
derecho a usar sus conocimientos y sus patentes en otro sitio.
Para el desarrollo del primer NT, Bill Gates consiguió que uno de los ingenieros de
Digital, dejase su empresa y fichase por Microsoft. Este sistema de archivos, mucho
más robusto que el sistema FAT y que además permite definir ACL (listas de control
de acceso, para seguridad), está basado en i-nodos y se sale del alcance del
presente documento.
Como se guarda la información