Así es el disco duro de tu consola o PC, ¿cómo funciona y qué ventajas tiene frente a un SSD?

El primer disco duro de la historia fue el IBM 350, creado para el ordenador S/360 de la misma compañía, y pensado para paliar los problemas de acceso a los datos por el uso de medios continuos como las tarjetas perforadas o los programas en cinta. En el PC llegó en la década de los años 1980, hasta que a mediados de 2010 en adelante se ha visto reemplazado por las unidades SSD como sistemas de almacenamiento por defecto. No obstante, son una parte importante de la historia de la informática.

El concepto disco duro está tan popularizado, que incluso llamamos disco duro a las unidades de estado sólido o cualquier cosa que utilizamos para almacenar datos. Seguro que has oído a alguien decir que el disco duro de su móvil ya no funciona alguna vez en tu vida. Y no es para menos, se trata del formato de almacenamiento más veterano, ya que en el actual 2023 ha cumplido 40 años desde su aparición en ordenadores domésticos como unidad de almacenamiento estándar.

¿Qué es el disco duro de tu PC?

El disco duro se popularizó en las computadoras domésticas a partir del PC XT, que ofrecía como opción de expansión un disco duro de cinco megabytes, algo que hoy en día puede parecer ridículo. Sin embargo, en una época en la que la capacidad promedio de almacenamiento de los disquetes era de 0,36 MB, era bastante significativo. Además, al no ser un formato flexible, era mucho más fiable para el almacenamiento a largo plazo.

A principios de los años 80, las grandes corporaciones empezaron a apostar por el PC, y el disco duro se convirtió en una pieza fundamental debido a la gran cantidad de datos que necesitaban manejar, lo que los llevó a la victoria absoluta frente a otras plataformas. Ya no era necesario limitarse al tamaño de los disquetes o discos flexibles en cuanto al almacenamiento de archivos, y no había peligro de pérdida de información debido al desgaste o mal funcionamiento de estos.

A partir de ese punto y a medida que su coste se fue abaratando, y terminaron siendo una pieza indispensable en todos los ordenadores. Por lo que tanto el sistema operativo como el resto de aplicaciones empezaron a dejar los disquetes para adoptar el disco duro como unidad de almacenamiento. Todo ello permitió que programas mucho más complejos que de usar una unidad de disquete hubiesen sido imposibles de realizar en un sistema basado en discos flexibles.

Además, debe también parte de su éxito por ser una unidad de acceso aleatorio a los datos, lo cual es crucial en programas informáticos y evita tener que volcar todo el contenido a una memoria RAM. Solo es necesario copiar la información necesaria desde un sector concreto del disco duro a la memoria del sistema.

¿Cómo funciona?

Un disco duro, al igual que otros sistemas de almacenamiento de información, puede almacenar, escribir y leer datos previamente almacenados. Sin embargo, su funcionamiento es totalmente distinto al de la memoria en chip, ya sea que estemos hablamos de memoria volátil o no, y es que no estamos hablando de un dispositivo electrónico, sino que se basa en la magnetización de las áreas de sus platos giratorios.

Es por ello que se llaman discos magnéticos. En cada disco duro tenemos uno o varios platos magnéticos apilados, uno encima del otro, los cuales se encuentran construidos por un material ferromagnético y cubiertos por un material magnético.

Para acceder a la información almacenada en el disco duro o manipularla se utilizan dos tipos de cabezales:

• El primero, el de lectura, simplemente lee las señales magnéticas de un sector en concreto para detectar los cambios en la polaridad magnética y envía dicha información en forma de señales eléctricas al controlador del disco duro.
• El segundo, el de escritura, permite almacenar información cambiando la polaridad magnética de pequeñas áreas en los platos.

Ambos cabezales se encuentran montados en un brazo móvil llamado actuador, que puede moverse hacia el centro o el borde de los platos. Sin embargo, debido a que la movilidad del actuador es limitada y no permite acceder a todas las secciones del disco duro, es necesario que los platos magnéticos puedan girar. Para visualizar mejor el funcionamiento del brazo y los cabezales, entonces tened en cuenta un tocadiscos, ya que el HDD no difiere mucho a la hora de operar su cabezal

Partes de un disco duro

Como cualquier parte de un PC o servidor, los discos duros están formados por una serie de partes, que en este caso mezclan lo mecánico con lo electrónico, y cada vez más. Las dos partes más importantes de estos son el controlador y la caché DRAM, sin olvidar los platos y ejes por supuesto.

Por ello, vamos a comenzar esta introspección y a sumergirnos en los dos primeros, comenzando con el controlador en primer lugar.

El controlador del disco duro

El controlador del disco duro es una pequeña placa electrónica que se encarga de la comunicación entre la computadora y el HDD. Es responsable de transmitir los datos y controlar el brazo y el motor para acceder a un sector particular en el que se encuentra la información específica. Y es que el controlador del disco magnético funciona de la misma manera que un archivista, donde se le dice que fichero, cajón y carpeta ha de mirar para extraer la información o modificarla.

A día de hoy la circuitería integrada en un disco duro son muy pequeñas y suelen venir en la propia unidad, pero en los primeros años solían ser una tarjeta de expansión con una circuitería bastante compleja que se tenía que conectar a uno de los zócalos internos de la placa base.

La caché DRAM

Además, casi todos los discos duros cuentan con un pequeño búfer de memoria RAM, también conocido como caché DRAM, donde el controlador almacena temporalmente la información que se envía y recibe hacia la memoria RAM del procesador en cada solicitud.

Dado que esta parte del disco duro se basa en la memoria de acceso aleatorio, la caché DRAM del HDD deja de funcionar tan pronto como se interrumpe la alimentación eléctrica al mismo. Por lo tanto, un HDD depende de una computadora para su funcionamiento y no puede operar como un elemento independiente por sí mismo.

Ventajas y desventajas de un disco duro frente a un SSD

Si bien un HDD nos permite tener una gran capacidad de almacenamiento en muy poco espacio, no está exento de limitaciones en comparaciones con otros sistemas de almacenamiento, en especial con los más nuevos SSD. Es decir, un disco duro parte de la ventaja técnica de soportar una mayor cantidad de lecturas y escrituras frente a una unidad de estado sólido y otorgar un coste menor para el almacenamiento. Además de ser más eficiente energéticamente.

Sin embargo, su mayor limitación está en el hecho que se ve limitado por el hecho de tener que mover el brazo y los cabezales continuamente, por lo que solo puede acceder a un solo dato en cada momento y la velocidad de acceso dependerá de la distancia a la que se encuentre la información respecto al centro del disco.

Dicho de otra forma, no puede haber transferencia de información mientras se está moviendo el cabezal. Esto lo que provoca al final es que el ancho de banda máximo real que se puede obtener de un disco duro se encuentra por debajo de los 100 MB/s.

La otra limitación relacionada con la forma de acceder a la información en un disco duro es la latencia, y el motivo es el mismo. Es por ello que los SSD están siendo adoptados a gran velocidad, ya que no solo permiten acceder a una gran cantidad de información en poco tiempo, sino permiten acceder a varios datos al mismo tiempo y con una latencia mucho más baja.