Los discos duros o HDD llevan muchos años en el mercado por su gran relación capacidad/precio. Pero, internamente tiene una estructura bastante delicada conformada por elementos mecánicos. Tex explicaremos todo lo que necesitar sobre cómo son por dentro este tipo de unidades de almacenamiento.
No vamos a entrar lógicamente en explicar lo que es un disco duro, ya que forma parte de la cultura popular y todos en algún momento hemos visto o tenido en las manos uno de ellos. Lo principal de esto es que debemos saber que su arquitectura ha sufrido pocos cambios y que ello ha hecho que su industria esté sufriendo mucho contra los SSD. Por ello, quizás dicha industria debería haber puesto más carne en el asador y optar por nuevos diseños o conceptos, ya que como vamos a ver a continuación, las partes de un HDD siguen siendo en esencia las mismas que hace 5 décadas.
En todo caso, estos discos duros se llaman mecánicos porque literalmente tienen piezas mecánicas que se mueven en su interior, así que vamos a ver cuáles son y para qué sirve cada una de ellas de manera que podamos conocer mejor cómo funciona un disco duro por dentro.
Elementos que conforman un HDD
Desde 1956 el mayor cambio que han sufrido los discos duros a nivel funcional es la reducción de su factor de forma a 3,5 pulgadas y 2,5 pulgadas, así como la interfaz de conexión para adaptarse a las nuevas velocidades y tiempos.
Este tipo de unidades de almacenamiento tienen un rendimiento limitado por sus componentes mecánicos. Al basarse en partes móviles que tienen un tiempo de respuesta determinado o latencia, la velocidad de lectura y escritura se ve reducida.
Aunque con los años se ha mejorado el rendimiento. Entre otros, se han introducido mayor cantidad de discos, actuales y cabezales. Los modelos más recientes tienen cabezales independientes, lo cual permite aumentar las velocidades de lectura y escritura. También ha crecido la caché, otro factor que ha permitido mejorar el rendimiento de estas unidades.
Platos o discos
Los platos son una serie de discos de un grosor no superior a los 0,5 mm y son los encargados de guardar la información mediante pistas magnéticas. Obtienen un hueco central que varía en su diámetro y donde se sitúa el motor que los hace girar.
Son rígidos, están apilados unos encima de otros, separados con auténtica precisión para que no se toquen en ningún momento y actualmente son el mayor quebradero de cabeza para la industria, ya que para aumentar la capacidad se requieren técnicas muy sofisticadas y materiales que permitan un menor granulado, para así poder grabar pistas de menor tamaño en las mismas dimensiones.
Todos están compuestos con una capa muy fina magnética que ayuda a la polarización de las pistas y hasta hace pocos años eran de distintos tipos de vidrio o cerámica.
Eje
El eje tiene una parte vital de importancia en un HDD, ya que en él se fijan los platos como hemos comentado arriba. Este eje los fija de tal forma que no permite ni el más mínimo deslizamiento horizontal de ninguno de ellos, donde además tiene que estar tan bien calibrado y con tal precisión, que en los casos de los HDD de mayor capacidad debe de permitir girar a la misma velocidad constante a un gran número de ellos sin pérdida rotativa alguna.
Al ser la parte de desgaste con mayor factura en la vida útil del HDD, los fabricantes utilizan los mejores materiales para esta pieza y los rodamientos que la conforman. Estas partes son tan confiables, que normalmente las partes que se deterioran son otras, como los cabezales.
Las velocidades de rotación más comunes son 5.400 RPM y 7.200 RPM para unidades de 2.5 pulgadas y 3.5 pulgadas. Adicionalmente existen unidades de 10.000 RPM, 12.500 RPM y hasta 15.000 RPM en formato de 3.5 pulgadas destinados a sistemas de almacenamiento industriales, como son Data Centers.
Actuador y brazo
Son los encargados de posicionar y escribir en los platos. Se podría decir que hoy en día prácticamente son uno, ya que los nuevos mecanismos integran cada vez menos piezas para terminar con inercias y ser con ello más precisos.
El actuador es un motor que su única función es controlar el movimiento de los brazos. A mayor número de estos, mejor y más preciso tiene que ser el actuador, ya que el peso y las inercias de los movimientos tan rápidos repercuten directamente en el rendimiento y fiabilidad del HDD.
Los brazos en cambio son los encargados de escribir en los platos. Por cada plato hay un brazo y este en su parte final tiene lo que se conoce como «deslizador», el cual es la parte en concreto que «flota» sobre el plato y es el encargado de escribir y realizar las lecturas en el disco.
Para que tengamos una idea de lo que supone en cuanto a precisión esta tecnología, el deslizador flota a una distancia de 40 átomos a una velocidad de 15.000 RPM. Poniendo un símil, es como si un avión vuelta a una velocidad de Mach 800 a menos de un centímetro del suelo
Gas
Las partes mecánicas están encapsuladas en un compartimento estanco. Uno de los principales motivos es para evitar que pueda entrar polvo y dañar los platos. Hasta hace algunos años era el único motivo de este compartimento estanco, ya que el gas interno era aire.
Actualmente, los discos duros de más de 10 TB de capacidad suelen utilizar Helio como gas inerte interno. El motivo es que el rozamiento es menor y permite acercar mucho más los platos. Al aproximar más los platos, se puede aumentar el número y, por consiguiente, la capacidad de las unidades. Podemos decir, por tanto, que ahora la estanqueidad de este compartimento tiene dos motivaciones.
Electrónica
Se requiere de un circuito electrónico que convierta las señales digitales en analógicas para que se muevan las partes. Además, se requiere alimentación y es donde se coloca la memoria caché que hemos mencionado. Normalmente no se le da mucha importancia a esta parte y es uno de los elementos que es más propensos a fallar.
Una particularidad es que los componentes están en la cara interna de la placa. Rara vez veremos un chip o cualquier otro elemento en la cara externa de esta placa. Otra particularidad es que se puede reemplazar fácilmente si fuera necesario.
