1. Almacenamiento físico:
* platos: El corazón del HDD es una pila de platos circulares y rígidos hechos de aluminio o vidrio recubierto con un material magnético. Los datos se almacenan en estos platos en forma de pequeños dominios magnéticos. Cada plato tiene dos superficies, y cada superficie se divide en círculos concéntricos llamados pistas. Las pistas se subdividen en sectores, las unidades más pequeñas de almacenamiento de datos direccionables.
* Read/escribir cabezas: Una cabeza de lectura/escritura, montada en un brazo de actuador, se cierne increíblemente cerca de la superficie de cada plato (algunos nanómetros). Es capaz de magnetizar pequeñas áreas en los platos (escritura) o detectar la magnetización (lectura), representar datos binarios (0 y 1).
* brazo del actuador: Este brazo mueve las cabezas de lectura/escritura a través de las superficies de los platos, colocándolas sobre la pista deseada. Utiliza un actuador de bobina de voz, un tipo de electromagnet, para un movimiento preciso y rápido.
2. Organización de datos y acceso:
* cilindros: Un cilindro es un conjunto de pistas en la misma posición en todos los platos. Acceder a datos en el mismo cilindro es más rápido ya que los cabezales de lectura/escritura no necesitan moverse radialmente.
* Dirección lógica: El sistema operativo abstrae el diseño físico de pistas y sectores en un esquema de direccionamiento lógico. Esto permite que los archivos se almacenen en sectores no contiguos en todo el disco sin que el usuario necesite preocuparse por la ubicación física. Una tabla de asignación de archivos (FAT) o una estructura similar gestiona esta asignación.
* busca tiempo: El tiempo que le toma al brazo del actuador mover los cabezales de lectura/escritura a la pista correcta se llama Time Search. Este es un factor significativo en la velocidad de acceso.
* Latencia rotacional: Una vez que las cabezas están sobre la pista correcta, la unidad debe esperar a que el sector deseado gire debajo del cabezal de lectura/escritura. Esta es la latencia de rotación, que depende de la velocidad de rotación del disco (por ejemplo, 5400 rpm o 7200 rpm).
* Tasa de transferencia de datos: Una vez que el sector está debajo del cabezal, los datos se transfieren electrónicamente a una velocidad de transferencia de datos específica.
3. Mecanismos de eficiencia:
* almacenado en caché: Los HDD a menudo incluyen un caché (memoria de búfer) para almacenar datos con frecuencia. Esto acelera el acceso porque recuperar datos del caché es mucho más rápido que acceder a él desde el plato.
* grabación de bits de zona (ZBR): Los HDD modernos usan ZBR, lo que les permite almacenar más datos en las pistas exteriores (que tienen una circunferencia mayor) que las pistas internas.
* Técnicas de formato avanzado: Técnicas como el formato avanzado (AF) y 512E (emulación) optimizan la forma en que los datos se escriben en el disco, mejorando la eficiencia y la confiabilidad.
* Códigos de corrección de errores (ECC): Los HDD emplean ECC para detectar y corregir errores que pueden ocurrir durante las operaciones de lectura y escritura debido a defectos o factores ambientales.
En resumen: Los HDD logran un almacenamiento y recuperación de datos eficientes a través de una combinación de movimiento mecánico rápido, organización de datos eficientes (cilindros, pistas, sectores), formateo optimizado, almacenamiento en caché y corrección de errores, minimizando el tiempo de búsqueda y la latencia rotacional tanto como sea posible dentro de las limitaciones del movimiento mecánico. Si bien las unidades de estado sólido (SSD) son más rápidos, los HDD aún ofrecen una relación de alta capacidad / costo, lo que las convierte en una opción viable para el almacenamiento de datos a gran escala.