Formato de disco

El formateo de disco[1]​ es un conjunto de operaciones informáticas, independientes entre sí, físicas o lógicas, que permiten restablecer un disco duro, una memoria USB, una partición del disco duro o de la memoria USB o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos a su estado original, u óptimo para ser reutilizado o reescrito con nueva información. Esta operación puede borrar, aunque no de forma definitiva, los datos contenidos en él. En algunos casos esta utilidad puede ir acompañada de un Particionado de disco.

Formato a bajo y de alto nivel

Esta imagen es una representación característica del plato de un Disco Duro. En realidad, el número de sectores por cada pista suele ser de hasta miles.

Es realizado por software y consiste en colocar marcas en la superficie de óxido metálico magnetizable de Cromo o Níquel,[2]​ para dividirlo en pistas concéntricas y estas, a su vez, en sectores los cuales pueden ser luego referenciados indicando la cabeza lectora , el sector y cilindro que se desea leer. El tamaño estándar de cada sector es de 512 bytes.

Las pistas se dividen en áreas más pequeñas o sectores, que se utilizan para almacenar una cantidad fija de datos. Los sectores se formatean normalmente para contener 512 bytes de datos (hay 8 bits en un byte).

Formato a bajo nivel (formateo físico)

En un formato a bajo nivel, también conocido como formato físico entran en funcionamiento un tipo de mecánicas únicas para eliminar los datos, de forma que el disco queda exactamente igual a su estado de fabrica. Por lo general todos los fabricantes realizan un formateo a bajo nivel en sus unidades una vez están listas para ser empaquetadas.

También conocido como formato físico deja el disco duro realmente sin datos. Veamos, lo que ocurre es que el cabezal de escritura del disco (el que cambia el magnetismo de los sectores), pasará por cada sector del disco eliminando los datos que se puedan encontrar en él y marcando cada sector como vacío. Esto provoca que cualquier dato que haya en ese disco quede completamente borrado. Este es el principal motivo de que sea tan lento este tipo de formateo, ya que el cabezal tiene que escribir todos y cada uno de los sectores del disco.

Hoy en día, con la tecnología de la que disponen los discos duros normales no suele ser necesario realizar un formateo a bajo nivel, además de que ya vienen de serie con este tipo de formato y no se pierde la disposición de sectores aunque haya escrituras erróneas, es más, hay ocasiones en las que un formateo físico puede llegar a dañar un disco duro.

Normalmente sólo los discos flexibles necesitan ser formateados a bajo nivel. Los discos duros vienen formateados de fábrica y nunca se pierde el formato por operaciones normales incluso si son defectuosas (aunque sí pueden perderse por campos magnéticos o altas temperaturas). Actualmente los discos duros vienen con tecnología que no requiere formato a bajo nivel, en algunos casos particulares, como la frecuente incidencia de un formateo físico, el disco duro podría dañarse.

Una vez que un disco duro se haya formateado físicamente, las propiedades magnéticas del revestimiento del plato pueden deteriorarse gradualmente. Por lo tanto, esto hace cada vez más difícil que los cabezales de lectura/escritura lean o escriban datos en los sectores del disco afectados. Los sectores que ya no pueden utilizarse para registrar datos se conocen como sectores defectuosos. Afortunadamente, la calidad de los discos modernos es tan elevada que los sectores defectuosos de este tipo son raros. Además, los PC modernos en general pueden determinar cuándo un sector es defectuoso y, si es así, marcar el sector como tal (de manera que nunca sea usado) y usar un sector alternativo.

Formato de alto nivel (formateo lógico)

A diferencia de cuando hacemos un formato a bajo nivel, en este caso no realizamos ninguna modificación física en el disco, se basa únicamente en la asignación de los tamaños de sectores y la tabla de archivos. Pero a fin de cuentas podría decirse que es un formateo rápido o parcial.

Lo único que se hace en el formato de alto nivel va a ser tomar el sistema de archivos asignados a los sectores y editarlo para 'indicar' que no hay datos en estos. Esto provoca la pérdida de datos de forma inmediata, y aunque realmente no están eliminados y pueden ser en su mayor parte recuperables, el problema principal es que dejan de existir las referencias a los archivos y por tanto todos los detalles sobre los mismos. Es verdad que se pueden recuperar datos de un disco duro formateado, también es verdad que en muchos casos o tenemos datos desordenados o simplemente se pierden gran parte en la recuperación. Un formato lógico nos sirve para de forma rápida, volver a tener el disco duro vacío (aunque los datos sigan ahí), y por tanto poder volver a utilizar todo el espacio, el cual se irá reescribiendo de manera parcial cada vez que guardemos información en los sectores. Una vez escrita información sobre la que ya habían datos no se pueden volver a recuperar los anteriores, ya que cambiamos la magnetización de los sectores, de modo que al utilizar toda la capacidad del disco duro después de un formato lógico, los archivos anteriores se habrán sobrescrito, de manera que se habrán perdido de manera definitiva.

Estructura de un disco

Durante la operación de formato de bajo nivel se establecen las pistas y los sectores de cada plato. La estructura es la siguiente:[3]

  • Pistas, varios miles de círculos concéntricos por cada plato del disco duro que pueden organizarse verticalmente en cilindros.
    • Sector, varios cientos por pista. El tamaño individual suele ser de 512 bytes.
      • Preámbulo, que contiene bits que indican el principio del sector y a continuación el número de cilindro y sector.
      • Datos.
      • ECC, que contiene información de recuperación para errores de lectura. Este campo es variable y dependerá del fabricante.

La suma del tamaño de estos tres componente del sector darán como resultado el tamaño del secterable en el disco, equivalente al espacio existente entre cada sector, el tamaño del preámbulo y del ECC. Esta pérdida es equivalente al 10% del espacio del disco. Por cuestiones publicitarias el espacio perdido suele anunciarse como espacio disponible para el almacenamiento de datos. Por ello, de un disco duro de 20 GB estarán disponibles 18 GB.

Limitación en la velocidad de lectura

El formateado de bajo nivel impide una mayor velocidad en la lectura de datos, independientemente de la interfaz. Esta lectura se verá condicionada únicamente por la velocidad del disco (en rpm), la cantidad de sectores por pista y la cantidad de información por sector.

Intercalado de disco

El buffer del disco será un factor fundamental y muy importante en la velocidad de lectura. Si un Buffer tiene una capacidad de almacenamiento de un sector, tras leer tal sector, deberá transmitir la información a la memoria principal; Este tiempo de transmisión será suficiente para que el sector contiguo se haya desplazado de la cabeza lectora y por tanto haya que esperar una nueva vuelta completa del disco para leer el sector. Una operación de lectura pierde cantidades despreciables de tiempo, pero que a grandes rasgos resultan en pérdidas de segundos o minutos. Para ello, se recurre al intercalado de disco, procedimiento consistente en numerar los clústers de forma no contigua o separados entre sí, de manera que después de la transmisión de datos a la memoria principal no haya que esperar una rotación completa. El intercalado puede ser simple o doble, según la velocidad de transmisión de datos del buffer.

Intercaladodisco1.svg

Donde a muestra sectores sin intercalado, b muestra sectores con intercalado simple y c muestra un intercalado doble.

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