GESTIÓN DEL DISCOEn un documento en Word realice un informe académico sobre las funciones y utilidades de la

gestión del disco. Envía tu archivo a través de este medio.

DESARROLLO

GESTIÓN DE DISCOS

1. EL DISCO DURO

El disco duro es el dispositivo principal para el almacenamiento y recuperación de grandes cantidades de información. Constituyen el

elemento fundamental de almacenamiento secundario (la memoria principal sería la memoria RAM). El disco duro es un elemento de

memoria no volátil y de tipo magnético.

Respecto al estudio de su estructura podemos tomar dos puntos de vista: el físico y el lógico.

ESTRUCTURA FÍSICA DE UN DISCO DURO

Desde el punto de vista físico, un disco duro está compuesto por un conjunto de discos que se encuentran en una carcasa cerrada

herméticamente junto con una parte mecánica que soporta las cabezas lectoras (parecidas a las de un toca disco). Cada uno de esos

discos cuenta a su vez con dos caras o superficies sobre las cuales se puede almacenar información. Estas superficies están

magnetizadas y están compuestas por millones de pequeños elementos capaces de ser magnetizadas de forma positiva o negativa.

Así, es posible representar los dos valores que forman un bit (0's y 1's). Sin embargo, esto no quiere decir que siempre las dos caras

sean utilizables ya que eso depende del número de cabezas lectoras/escritoras disponibles. El conjunto de cabezales se puede

desplazar linealmente desde el exterior hasta el interior de la pila de platos mediante un brazo mecánico que los transporta. Por

último, para que los cabezales tengan acceso a la totalidad de los datos, es necesario que la pila de discos gire. Este giro se realiza a

velocidad constante y no cesa mientras esté encendido el ordenador.

A la hora de hacer referencia a las partes del disco, diferenciamos entre:

Plato: cada uno de los discos de los que están compuesto el disco duro.

Cara: cada uno de los lados de un plato.

Cabeza: número de cabezales para la lectura/escritura de información.

Pista: una circunferencia dentro de una cara.

Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias que están alineadas verticalmente.

Sector: unidad mínima de información que se puede leer o escribir en un disco duro. Generalmente, cada sector almacena 512

bytes de información.

El número total de sectores de un disco duro se puede calcular a través de esta fórmula (no es necesario saberla ya que puede

deducirse si se conoce la estructura de un disco duro)

nº sectores = nº caras * nº pistas/cara * nº sectores/pista

Ejemplo

Un disco duro con las siguientes características:

cilindros = 6.253,

cabezas = 16 y

sectores = 63.

El número total de sectores será 6.253 * 16 * 63 = 6.303.024 sectores.

Si cada sector almacena 512 bytes de información, la capacidad máxima de este disco duro será de:

6.303.024 sectores * 512 bytes/sector = 3.227.148.228 bytes ~ 3 GB.

A la hora de contar cada uno de los componentes, hay que tener en cuenta que las cabezas y los cilindros se comienzan a enumerar

desde el 0, mientras que los sectores lo hacen desde el 1. Un bloque de información vendrá determinado por su cabeza, su cilindro y

por el sector que ocupa; por ejemplo 0-0-1.

PROCESO DE LECTURA/ESCRITURA

El proceso de lectura o escritura en el disco duro está compuesto por los siguientes pasos:

Desplazar los cabezales de lectura/escritura hasta el lugar donde empiezan los datos

Esperar a que el primer dato, que gira con los platos, llegue al lugar donde están los cabezales

Leer el dato con el cabezal correspondiente.

ESTRUCTURA LÓGICA

La estructura lógica de un disco duro está formada por:

El sector de arranque o Master Boot Record, que contiene la tabla de particiones.

Las particiones, necesarias para poder colocar los sistemas de archivos.

El sector de arranque es el primer sector del disco duro, referenciado por la cabeza 0, cilindro 0 y sector 1. En él se almacena la tabla

de particiones y un pequeño programa master de inicialización, llamado también Master Boot. Este programa es el encargado de leer

la tabla de particiones y ceder el control al sector de arranque de la partición activa. Si no existiese partición activa, mostraría un

mensaje de error.

Una partición de disco, es el nombre que recibe cada una de las divisiones presentes en una unidad física de almacenamiento de

datos. Cada partición representa una unidad lógica de información. Toda partición tiene su propio sistema de archivos (formato). Cada

sistema operativo interpreta, utiliza y manipula cada partición como un disco físico independiente, a pesar de que dichas particiones

estén en un solo disco físico

El espacio particionado de un disco es aquel que ha sido asignado a alguna partición, mientras que el espacio no particionado, es el

espacio no accesible del disco ya que todavía no ha sido asignado a ninguna partición.

Un disco duro, por ejemplo, podría tener dos particiones (dos unidades lógicas dentro de una misma unidad física) y trabajar de la

misma manera que si tuviésemos dos discos duros. Como mínimo, un disco duro debe tener una partición que sea la que albergue el

sistema operativo.

Las razones que nos pueden llevar a crear más de una partición en un disco son:

Organizativas. Por ejemplo, cuando hay dos usuarios que utilizan un mismo ordenador y, con objeto de lograr una mejor

organización y seguridad de sus datos, deciden utilizar particiones separadas.

Instalación de más de un sistema operativo. Cada sistema operativo requiere una partición por lo que si queremos usar varios

será necesario particionar el disco.

Razones de eficiencia. Por ejemplo, suele ser preferible tener varias particiones FAT pequeñas antes que una gran partición FAT.

Esto es debido a que cuanto mayor es el tamaño de una partición, mayor es el tamaño del clúster (conjunto de sectores). y, por

consiguiente, se desaprovecha más espacio de la partición.

TIPOS DE PARTICIONES

El formato o sistema de archivos de las particiones (p. ej. NTFS) no debe ser confundido con el tipo de partición (p. ej. partición

primaria). Independientemente del sistema de archivos de una partición (FAT, ext3, NTFS, etc.), existen 3 tipos diferentes de

particiones:

Partición primaria: Son las divisiones crudas o primarias del disco, solo puede haber 4 de éstas o 3 primarias y una extendida.

Depende de una tabla de particiones. Un disco físico completamente formateado consiste, en realidad, de una partición primaria

que ocupa todo el espacio del disco y posee un sistema de archivos. A este tipo de particiones, prácticamente cualquier sistema

operativo puede detectarlas y asignarles una unidad, siempre y cuando el sistema operativo reconozca su formato (sistema de

archivos).

Partición extendida: También conocida como partición secundaria es otro tipo de partición que actúa como una partición

primaria; sirve para contener infinidad de unidades lógicas en su interior. Fue ideada para romper la limitación de 4 particiones

primarias en un solo disco físico. Solo puede existir una partición de este tipo por disco, y solo sirve para contener particiones

lógicas. Por lo tanto, es el único tipo de partición que no soporta un sistema de archivos directamente.

Partición lógica: Ocupa una porción de la partición extendida o la totalidad de la misma, la cual se ha formateado con un tipo

específico de sistema de archivos (FAT32, NTFS, ext2,...) y se le ha asignado una unidad, así el sistema operativo reconoce las

particiones lógicas o su sistema de archivos. Puede haber un máximo de 23 particiones lógicas en una partición extendida.

TABLA DE PARTICIONES

La tabla de particiones es una estructura de 64 bytes que se encuentra almacenada en el Master Boot Record (MBR) a partir del byte

446. La tabla de particiones almacena toda la información básica sobre la partición: si es arrancable, si no lo es, el formato, el tamaño

y el sector de inicio.

A continuación se muestra la estructura de las entradas de la tabla de particiones:

OFFSE

T

NATURALEZA SIZE

+OOh Status de partición

00h = no activa

80h = Partición de Boot

1 byte

+01h Inicio de partición : Cabecera 1 byte

+02h Inicio de partición : Cilindro -

Sector

1

palabra

+04h Tipo de partición 1 byte

+05h Fin de partición : Cabecera 1 byte

+06h Inicio de partición : Cilindro -

Sector

1

palabra

+08h Número de sectores entre el MBR 4 bytes

y el 1er sector de la partición

+0Ch Número de sectores en la partición 4 bytes

2. SISTEMAS DE ARCHIVOS

El sistema de archivos es la estructura que utiliza una partición de disco para almacenar la información con la finalidad de facilitar su

acceso. El proceso de asignar un sistema de archivos a una partición se denomina formateo.

Los sistemas operativos suelen tener su propio sistema de archivos, aunque hay sistemas operativos que funcionan en diferentes

entornos. El software del sistema de archivos se encarga de organizar los archivos y directorios, manteniendo un registro de los

bloques que pertenecen a cada archivo, los bloques no utilizados, etc.

SISTEMAS DE ARCHIVOS UTILIZADOS EN WINDOWS

FAT y FAT32

Tabla de Asignación de Archivos, en inglés FAT es un sistema de ficheros desarrollado para MS-DOS y que posteriormente fue

utilizado por Windows. Para que un sistema operativo pueda acceder al fichero, todos los discos contienen una lista de los archivos

que contienen a lo que llamamos directorio. En esta lista se incluye otra lista (sublista) con información relativa a los paquetes que

forman cada uno de los ficheros. Estos paquetes de datos se llaman clústers, y la sublista, es la llamada FAT, que da nombre al

sistema de ficheros.

Los sistemas de archivos FAT son relativamente sencillos. FAT es un formato popular utilizado como mecanismo de intercambio de

datos entre sistemas operativos distintos que coexisten en el mismo ordenador. También se utiliza en tarjetas de memoria y

dispositivos similares.

El sistema de archivos FAT tiene diferentes implementaciones, las cuales tienen algunas desventajas. Cuando se borran y se

escriben nuevos ficheros tiende a dejar fragmentos dispersos por todo el soporte. Con el tiempo, esto hace que el proceso de

lectura o escritura sea cada vez más lento ya que las cabezas lectores tardarán más tiempo en posicionarse sobre las posiciones

que ocupa el fichero. La denominada desfragmentación es la solución a esto, pero es un proceso largo que debe repetirse

frecuentemente para mantener el sistema de ficheros en perfectas condiciones. Inicialmente FAT sólo soportaba nombres cortos

de ficheros (ocho caracteres para el nombre y tres para la extensión). Además, es un sistema de archivos que carece de permisos

de seguridad.

FAT16 sólo soporta discos con un volumen no superior a 2GB, por lo que fue necesario el desarrollo de otros sistemas de archivos

como fue FAT32.

FAT32 fue la respuesta para superar las limitaciones de FAT16, al mismo tiempo que se mantenía la compatibilidad con MS-DOS.

Entre las limitaciones que superaba se encontraba la de superar el límite de 2Gb en las particiones, si bien se mantiene el tamaño

máximo de archivo, que es de 4Gb.Microsoft debido a compatibilidades de software incluyó un nuevo límite de partición en unos

124Gb, fijándolo posteriormente en un máximo de 32Gb.

Tanto FAT32 como FAT, a pesar de sus inconvenientes, tienen una gran ventaja y es que son accesibles por una gran cantidad de

sistemas operativos, entre los que se encuentran Unix, Linux, Mac OS...

NTFS

El sistema de archivos NTFS (New Technology File System) fue introducido en 1.993 en Windows NT 3.1, aunque no fue hasta la

salida de Windows XP cuando se incorporó en los PC. Este sistema de archivos permite:

compresión nativa de ficheros y cifrado.

gestionar archivos de más de 4Gb, fijándose el tamaño máximo en unos 16Tb.

Permite particiones de hasta 256Tb.

Realizar un mejor aprovechamiento de disco

Sin embargo, también presenta una serie de inconvenientes, como puede ser la necesidad de un espacio del disco bastante grande

para guardar la información del formato. Además, las particiones formateadas en NTFS no son accesibles desde cualquier otro

sistema operativo que use cualquier versión de FAT. Linux tiene soporte parcial de escritura y total de lectura para particiones

NTFS.

SISTEMAS DE ARCHIVOS UTILIZADOS POR LINUX

ext

Linux cuenta con controladores que permiten la utilización de varios tipos de sistemas de archivos específicos para Linux, así como

controladores para tipos de sistemas de archivos creados para otros sistemas operativos. Los tipos que pueden emplearse con

Linux están incluidos en el kernel del sistema operativo.

ext2 (second extended filesystem, en español, segundo sistema de archivos extendido) es un sistema de archivos para Linux.

El sistema de ficheros ext2 tiene un tipo de tabla FAT de tamaño fijo, donde se almacenan los i-nodos. Los i-nodos son una versión

muy mejorada de FAT, que básicamente lo que hace es apuntar a dónde se encuentran las partes o bloques físicos de un fichero.

Estos bloques son de tamaño fijo, desde los 512 bytes hasta los 4 kB, lo cual asegura un buen aprovechamiento del espacio libre

con archivos pequeños. Los límites son un máximo de 2 TB de archivo, y de 4 TB de partición.

ext3 (third extended filesystem, en español, tercer sistema de archivos extendido) es un sistema de archivos que mejora algunos

defectos de ext2. La gran ventaja es la utilización de un registro por diario, aunque incluye otras ventajas como:

velocidad y escalabilidad frente a otros sistemas de archivos

Permite actualizar el sistema de archivos de ext2 a ext3 sin necesidad de formatear.

Tiene un menor consumo de CPU

Es más seguro que otros sistemas de ficheros en Linux.

Por contra también presenta una serie de desventajas como son:

Al crearse para ser compatible con la arquitectura de archivos ext2, no se ha podido incorporar mejoras que traen los nuevos

sistemas de archivos.

No hay una comprobación del diario.

Aunque Windows no tiene un soporte nativo para ext2 ni ext3, pueden instalarse drivers para poder acceder a ese tipo de sistemas

de archivos. Este driver hace que se puedan montar las particiones sin tener que usar programas aparte. Otra opción es usar el

programa Explore2fs que nos permite ver y copiar los archivos que hay en una partición ext3 o ext2 sin necesidad de montar la

partición.

ext4 (fourth extended filesystem, en español, cuarto sistema de archivos extendido) es un sistema de archivos con registro por

diario que incluye mejoras sobre el sistema de archivos ext3. ext4 aporta las siguientes mejoras con respecto a ext3:

Soporta discos de hasta 1024 PiB.

Soporte añadido de extent para reducir la fragmentación. Esto también implica un aumento en el rendimiento del ordenador

al trabajar con ficheros de gran tamaño.

Menor uso del CPU.

Mejoras en la velocidad de lectura y escritura.

Linux utiliza un espacio en el disco para guardar información que no se mantiene en memoria. Este sistema se llama swap.

3. MANEJO DE PARTICIONES

CREAR PARTICIONES

Para crear una partición, lo primero que necesitamos es tener espacio no particionado dentro de nuestro dispositivo. El tamaño de

la partición, será el que se desee, teniendo en cuenta que es posible modificar ese tamaño una vez creada.

Cuando una partición primaria contenga un sistema operativo, habrá que tener en cuenta que no se puede colocar en cualquier

parte del disco. De hecho, su inicio no puede sobrepasar los primeros 2GB del disco. Ese límite se conoce como límite de arranque.

El proceso de creación de particiones lógicas sigue los mismos pasos que la creación de particiones primarias.

ELIMINAR PARTICIONES

A la hora de eliminar una partición también se destruyen los datos que contiene. La mayoría del software utilizado para el manejo

de particiones, permite utilizar dos tipos de eliminación. Por un lado, la eliminación segura a través de la cual, la partición

eliminada no podrá ser recuperada; y por otro, la eliminación con posibilidad de recuperación. No obstante, a la hora de

recuperar una partición existen bastantes inconvenientes y sólo es contadas ocasiones se puede recuperar una partición

correctamente.

FORMATEAR PARTICIONES

A la hora de formatear una partición se puede llevar en dos niveles: formateo a alto nivel y formateo a bajo nivel.

El formateo a alto nivel o formateo lógico, sólo borra la tabla de acceso a los archivos almacenados en el disco, pero no los datos.

Es un caso similar a cuando borramos el índice de un libro. Es el tipo de formateo más utilizado ya que permite asignar el sistema

de archivos a la partición.

Durante el proceso de formateo se realiza una comprobación de errores en el disco. Este proceso no debe ser interrumpido ya que

el disco puede quedar en un estado inestable. Al terminar el formateo todos los datos del disco habrán sido eliminados; no

obstante, este tipo de formateo permite su recuperación con software especializado.

Para formatear un disco pueden utilizarse programas como el Partition Magic o bien desde el propio explorador de Windows.

El formateo a bajo nivel o formateo físico, elimina todos los datos del disco, incluidas las particiones y las tablas de archivos. Con

este formateo será imposible recuperar los datos anteriores.

MODIFICAR EL TAMAÑO DE UNA PARTICIÓN

Al crear una partición es necesario indicar el tamaño que va a tener; sin embargo, es posible que una partición existente se nos

haya quedado demasiado pequeña, o sea demasiado grande. En estos casos es posible redimensionar el tamaño de la partición.

Para ello existen programas como Partition magic o Gparted que nos permiten realizar esta operación. En cualquier caso, hay que

tener en cuenta que para aumentar el tamaño de una partición será necesario que tengamos disponible espacio sin particionar.

FUSIONAR PARTICIONES

Otra de las operaciones que podemos realizar con las particiones es unirlas, obteniendo una sola partición de mayor tamaño. Para

ello es necesario que una esté al lado de la otra y los sistemas de archivos sean compatibles entre sí.

En caso de que los sistemas de archivos de las particiones sean diferentes pero compatibles entre sí, durante la unión se realizará

una conversión a un sistema de archivos común. La información almacenada en la partición que va a desaparecer a costa de la

unión se guardará en una carpeta que forma parte del contenido de la partición final.

4. SOFTWARE PARA LA GESTIÓN DE PARTICIONES

A continuación nombraremos varias aplicaciones que se encarguen de la gestión de particiones, una que viene incorporada en

Windows, otra utilizada en sistemas operativos Linux y otra de pago.

FDISK

Fdisk es un programa creado para el sistema operativo MS-DOS e incluido por defecto en Windows 98 y Windows ME que nos

permite crear y eliminar particiones FAT16 y FAT32. Además, es capaz de identificar particiones NTFS y tiene compatibilidad con

discos mayores de 512MB.

Los inconvenientes que presenta FDISK, además de no reconocer las particiones con NTFS, son que no permite modificar el tamaño

de una partición ya creada y unir particiones ya creadas.

GPARTED

GParted es una aplicación de software libre creada para sistemas operativos que permite realizar operaciones con particiones y

sistemas de archivos. Esta herramienta utiliza una interfaz gráfica que facilita la realización de esas operaciones.

PARTITION MAGIC

Partition Magic es una aplicación que funciona bajo sistemas operativos Windows y que permite realizar operaciones con

particiones y sistemas de archivos. Permite manipular particiones de tipo NTFS y FAT de Windows y ext2 y ext3 de Linux.

Partition Magic tiene problemas de compatibilidad con Windows Vista, haciéndolo inoperativo en versiones más actuales que

Windows XP.

INSTALACIÓN DE SISTEMAS OPERATIVOS

Los discos de instalación de los sistemas operativos también permiten gestionar las particiones existentes, creando o eliminando

particiones. Dependiendo el sistema operativo que queramos instalar podremos manejar sistemas de archivos diferentes; así, si

queremos instalar Windows sólo podremos manejar FAT y NTFS.