1. Estructura Física del Disco Duro

Un disco duro está formado por dos elementos no intercambiables:

• Unidad de Lectura/Escritura: Conjunto de componentes electrónicos y mecánicos que permiten el almacenamiento y recuperación de datos en el disco.
• Disco (Platos): Pila de discos que almacenan información magnéticamente. Cada plato tiene dos superficies magnéticas (superior e inferior) formadas por millones de pequeños elementos capaces de ser magnetizados positiva o negativamente, representando un bit (0 o 1). Ocho bits contiguos forman un byte, que representa un carácter.

1.1. Funcionamiento del Disco Duro

Mecanismos de acceso a los datos:

• Cabezales de Lectura/Escritura: Cada superficie magnética tiene asignado un cabezal. El número de cabezales es igual al número de caras del disco.
• Brazo Mecánico: Desplaza los cabezales linealmente desde el exterior al interior de la pila de platos.
• Rotación de los Platos: La pila de discos gira a velocidad constante mientras el ordenador está encendido.

1.1.1. Lectura/Escritura (RD/WR)

Elementos que intervienen: Procesador, controladora de discos, BIOS, Sistema Operativo, memoria RAM, Disco Duro.

Operación de Lectura:

1. Desplazar los cabezales al lugar donde comienzan los datos.
2. Esperar a que el primer dato, que gira con los platos, llegue a la posición de los cabezales.
3. Leer el dato con el cabezal correspondiente.

Operación de Escritura: Similar a la operación de lectura.

1.2. Modos de Acceso al Disco Duro

• CHS (Cilindro, Cabeza, Sector): Localiza el cluster especificando el cilindro, la cabeza y el sector. Se utiliza en unidades IDE menores a 516MB.
• LBA (Logical Block Addressing): Mecanismo de traducción donde el software de aplicación pide una dirección lógica, que se convierte en dirección física a través de un driver. Se utiliza en unidades IDE mayores a 516MB y discos SCSI.

2. Estructura Lógica del Disco Duro

Formada por:

• Sector de arranque (Master Boot Record, MBR)
• Espacio particionado
• Espacio sin particionar

2.1. Sector de Arranque (MBR)

Primer sector del disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector 1). Almacena:

• Tabla de particiones
• Programa Master Boot: Lee la tabla de particiones y cede el control al sector de arranque de la partición activa. Si no existe una partición activa, muestra un mensaje de error.

2.2. Espacio Particionado

• Espacio particionado: Espacio del disco asignado a una partición.
• Espacio no particionado: Espacio no accesible del disco, no asignado a ninguna partición.

3. Particiones

Un disco duro (unidad física) puede contener varias particiones (unidades lógicas). Se requiere al menos una partición. Al particionar un disco, se informa al sistema operativo sobre su capacidad.

Una partición se diferencia de un directorio en tamaño, cilindros y sistema de archivos.

Tipos de particiones:

• Activa: Partición primaria con el control de arranque del sistema. Debe tener un sistema operativo instalado.
• Primarias: Se extienden desde el principio del disco hasta el final o un punto determinado (máximo 3). Se utilizan para instalar sistemas operativos. Cualquier partición primaria puede ser activa.
• Extendidas: Se extiende desde el final de la última partición primaria hasta el final del disco (máximo 1). Contiene particiones lógicas.
• Lógicas: Se encuentran dentro de la partición extendida. Se utilizan para almacenar programas y datos.

Herramientas para particionar: FDISK, MS-DOS, Windows 95, 98 y Me, Partition Magic.

4. Sistema de Archivos

La estructura lógica de una partición depende del sistema de archivos. Un clúster es el tamaño mínimo que puede ocupar un archivo en un disco.

Todas las particiones tienen un sector de arranque (el primero de la partición) con información sobre la misma.

4.1. Clasificación de Sistemas de Archivos

• FAT16 (DOS y Windows 3.11)
• FAT32 (Windows 95/98)
• HPFS (OS/2 y NT)
• NTFS (Windows NT 4.0 y 2000)
• Ext2 y Swap (Linux)

4.2. Sistemas de Archivos NT

• FAT (File Allocation Table)
• NTFS (NT File System)
• CDFS (Compact Disc Filing System)

4.3. Características de FAT

• Versión modificada del sistema FAT de DOS.
• Visible desde cualquier sistema operativo.
• No soporta seguridad de archivos ni carpetas.
• Nombres de archivos: hasta 255 caracteres, el primer carácter debe ser una letra, no distingue mayúsculas de minúsculas.
• Velocidad de acceso depende del tipo de archivo, tamaño, tamaño de la partición, número de archivos, fragmentación y método de búsqueda.
• Eficiente para particiones menores a 500MB.
• Tamaño máximo de partición: 4GB.
• No soporta compresión de archivos.

4.4. Características de NTFS

• Soportado solo por Windows NT.
• Soporta seguridad de archivos y carpetas.
• Nombres de archivos: hasta 255 caracteres.
• Acceso más rápido con particiones grandes.
• Tamaño máximo teórico: 16 hexabytes (1EB), limitado a 2TB.
• Compresión de archivos, sistema recuperable, reduce la fragmentación, papelera de reciclaje por usuario.
• No soporta cambio de medio sin reiniciar.

Para convertir de FAT a NTFS: Convert drive /FS:NTFS [/V]