¿Cómo se almacenan los datos en un disco duro?

Este proceso es complejo y simple al mismo tiempo.

Lo más simple es que cada bit de información digital se divide en UNO o CERO, también llamado ENCENDIDO o APAGADO y VERDADERO o FALSO, que se conocen como valores booleanos. Cada número y letra de cada alfabeto e idioma conocido por el hombre moderno, real e inventado, junto con cada imagen transmitida en imágenes fijas o corrientes, para incluir la pregunta que hizo, la respuesta que estoy dando y el medio en el que nos estamos comunicando es una combinación masiva de estos valores booleanos en discos magnéticos, siempre que esté viendo o escuchando dicha información en un dispositivo digital moderno.

Si esa es la respuesta simple, imagine la respuesta complicada.

Las unidades de disco duro (HDD) son carcasas que sostienen platos de metal y materiales Mylar diseñados como superficies magnéticas que se dividen en divisiones lógicas. Las placas de metal se llaman platos. Cada plato tiene dos lados, cada uno llamado cabeza. Cada cabeza se divide en pistas y sectores. Cada sector en una pista tiene un número de bits que puede contener (típicamente calculado como 512 bits por sector). Finalmente, debido a que se usan ambos lados, los sectores también están dispuestos en cilindros. La siguiente imagen es un gran ejemplo de todo esto.

Referencia de imagen: ¿Qué son los sectores reasignados?

Ahora que tenemos un lugar para colocar datos, debe haber algo para ponerlos allí y recuperarlos cuando sea necesario. Este mecanismo se llama el brazo. Cada brazo tiene un brazo superior e inferior y cada uno de ellos tiene un cabezal de lectura / escritura. El brazo está controlado por un conjunto de electroimanes en la caja del HDD que lo empujan y lo sacan de entre los espacios. Los cabezales de escritura cambian el estado magnético de cada bit en un sector a ENCENDIDO o APAGADO y los cabezales de lectura interpretan el estado de cada celda de nuevo al núcleo de la computadora según lo solicitado. Aquí hay una imagen real de un caso de HDD abierto.

Referencia de imagen: ¿Cómo funciona un disco duro?

Sigue el enlace para ver qué representa cada número.

Finalmente, el núcleo de la computadora realiza un seguimiento de dónde se almacena cada bit y su estado en una tabla de disco de matriz que representaríamos como algo similar a una hoja de cálculo Excel de celdas con una dirección lógica y un estado adjunto a cada celda. Es importante tener en cuenta que cada bit es una instancia ON u OFF, ONE o ZERO, dentro de un byte. Un byte es una representación de 8 bits de un carácter, como la letra “a” en binario igual a 01000001. Cada 0 o 1 es un bit y la letra “a” en binario es un byte. Hay una escala matemática para los datos como lo ha hecho y se espera que progrese a medida que el almacenamiento continúe creciendo.

1 = 1 bit

1 byte = 8 bits

1 kilobyte = 1024 bytes

1 megabyte = 1024 kilobytes

1 gigabyte = 1024 megabytes

1 terabyte = 1024 gigabytes

1 petabyte – 1024 terabytes

1 exabyte = 1024 petabytes (se teoriza que 5 exabytes de almacenamiento equivaldrían a todas las palabras que la humanidad haya dicho en todos los idiomas de toda la historia)

1 zettabyte = 1024 exabytes (se especula que el tráfico mundial de Internet ahora ha alcanzado alrededor de 1 ZB al año y continúa expandiéndose)

1 yottabyte = 1024 zettabytes (este no es el final, ya que la escala continúa, pero la humanidad aún no ha alcanzado este nivel de tráfico y almacenamiento, por lo que la escala tiende a detenerse aquí)

Cuando enciende un disco duro, por lo general vibra y suena que puede sentir y escuchar. Este es el producto del huso que hace girar los platos y los electroimanes que mueven el brazo R / W hacia adentro y hacia afuera. Los discos duros se clasifican típicamente como 7200 RPM y 5400 RPM. Esta es literalmente la velocidad a la que giran los platos mientras la unidad está en funcionamiento. Cuanto más rápido giran, más rápido lee y escribe datos, pero también requiere más potencia y genera más calor.

Obviamente, aquí se pueden obtener más detalles, como las ecuaciones matemáticas utilizadas para determinar la capacidad de almacenamiento de una unidad, así como los circuitos programables que transmiten las solicitudes de envío / recepción desde el núcleo de la computadora a la mecánica de la unidad.

Electrones!

Para hacerlo realmente simple, lea a través de

Los electrones son los portadores de energía que ayudarían a las propiedades magnéticas del dispositivo a almacenar y acceder a los datos.

Cada HDD estará equipado con un material ‘Ferromagnético’ que básicamente atraerá los electrones que realmente transportan los datos. Esta atracción se utilizará en múltiples canales para ‘ acceder ‘, ‘ leer ‘ y ‘ escribir ‘ datos, el usuario alimenta (guarda) en la unidad de disco duro.

Unos y ceros, de verdad. Y oscilaciones de campo magnético en el disco.

Tenga en cuenta que estos no son el flujo binario real que el HDD envía o recibe de la CPU y otros dispositivos en el Northbus (DMA o cosas más avanzadas), pero están codificados para garantizar que nunca tenga una ejecución de uno o de ceros más largos que una cierta longitud: esta longitud es una función de cuán precisos son los tiempos en el controlador interno HDD real.

Vamos a superar esta representación interna. El HDD (o un SSD que tendría un principio diferente internamente) expondrá una representación binaria de los datos, agrupados en sectores de usualmente 512 bytes (he leído sobre discos donde el sector tiene 4096 bytes, y creo que los CD los tienen) 2048 bytes; estoy divagando) con los que funciona el software.

Entonces, en este punto, el HDD tiene una colección de bits ordenados (unos y ceros). ¿Eso es suficiente para ti? Bueno, un disco duro borrado nuevo o uno nuevo sin datos de formato … ¡eso es todo! Es un software que da sentido a esos bits , por lo que seguiré adelante y definiré el significado más común.

Ahora, algunos sectores (sí, hablamos de sectores aquí; acceder a bits individuales sin obtener todo el sector en el que están esos bits no es posible) cerca del principio (y, a veces, con una copia de seguridad cerca del final, estoy mirando GPT) son en realidad datos más estructurados llamados tabla de particiones . La tabla de particiones (que podría estar en varios formatos) realmente dice cómo cortar el resto del disco. El resto del disco se divide en particiones que son bloques continuos, piezas del disco. No es exactamente la información más organizada, no podemos tener archivos dados solo con esto.

Dentro de la partición (bueno, dentro de la mayoría de las particiones; estoy pensando en las particiones de intercambio de Linux como una de las excepciones) tiene nuevamente ese conjunto de sectores sin un significado especial. Entonces podemos hacer que un sistema de archivos dé un significado adicional.

El sistema de archivos almacena datos (el contenido real de los archivos, y hasta donde me han enseñado, la lista de archivos en un directorio también se clasifica como datos), así como metadatos (tamaño de archivo, permisos [Unix], ACL [Windows , Linux y otros], secuencias alternativas [NTFS] o bifurcaciones [HFS +, creo que APFS todavía las tiene?], Tiempos de acceso, creación [no siempre], modificación, etc.). Están organizados en grupos (que pueden ser grupos de múltiples sectores, aunque para algunos sistemas de archivos en discos pequeños, el grupo puede ser un solo sector) que están ocupados o libres. Un clúster ocupado contiene datos o metadatos, un clúster libre contiene solo algunos bits no interpretados que están libres para su uso posterior.

Una última cosa que decir: eliminación de archivos. Cuando se elimina un archivo, significa que se eliminan todas las entradas de directorio que apuntan a él (estoy hablando de enlaces duros; no todos los sistemas de archivos realmente desacoplan la entrada de directorio del archivo en sí, por ejemplo, no todas las variaciones de FAT) y los clústeres que contienen los datos del archivo (y, a veces, pero no siempre, los metadatos) se marcan como libres. NO se borran, y los programas de recuperación de archivos pueden reconocer los patrones que están en el espacio libre del disco y posiblemente reconstruir el archivo.

Datos sobre el accionamiento mecánico almacenados en pequeños paquetes de (0101) números numéricos.
Los discos duros mecánicos contienen principalmente discos magnéticos que almacenan datos en él. Además de una unidad principal que tiene diferentes frecuencias magnéticas para escribir datos en ella.
Un software utilizado para convertir todos los datos en números numéricos y luego imprimirlos en un disco magnético.
Hay 2 tipos de disco duro
SSD Y HDD
HDD es un disco duro mecánico y
SSD es un dispositivo de almacenamiento flash SSD funciona principalmente como un dispositivo de almacenamiento flash, utiliza señales eléctricas para almacenar datos.

Los discos duros utilizan el magnetismo para almacenar datos, pero ¿cómo se puede usar el magnetismo para almacenar datos? Bueno, es bastante simple, su PC entiende el lenguaje digital (de la forma 0 o 1) todos los datos se pueden convertir a forma binaria y se almacenan, vinculándolos al magnetismo puede haber 2 estados magnetizados (para 1) o desmagnetizados (para 0) .

Imagine el plato (un componente del disco duro) compuesto por millones de pequeños fragmentos de memoria, cada uno capaz de almacenar un poco, el cabezal de lectura y escritura (dirigido como rwh) del HDD es un pequeño imán, por lo que si se le indica al HDD que almacene di el no. 35, que tiene un equivalente binario de 100011, por lo que, en primer lugar, el disco duro buscará 6 fragmentos de memoria contiguos (en el mapa de sectores) ahora con la ayuda de rwh, magnetiza el primer fragmento para almacenar 1, deja los otros 3 trozos consecutivos desmagnetizados, y magnetiza el quinto y el sexto trozo para almacenar 1. Así es como los discos duros utilizan el magnetismo para almacenar datos y, por lo mismo, no son volátiles, es decir, no tienen efecto en los datos en ausencia de electricidad, ya que en caso de RAM.

0 y 1 a través de la alineación de partículas magnéticas

Debido a la parte mecánica, los discos duros van a morir. Los SDS se superarán por completo en un futuro próximo.