Unidades de Disco Duro: Mejoras en Características Clave de Rendimiento a lo Largo de las Décadas

Resumen: El tamaño de la memoria caché, el tiempo de acceso, el tiempo de búsqueda, la velocidad del cabezal y la velocidad de transferencia de datos son importantes para el rendimiento de una unidad. Este artículo describe cómo han evolucionado estos parámetros en las últimas siete décadas.

Índice

• Desarrollo de las características de rendimiento más importantes del Disco Duro
  1. tamaño de la memoria caché
  2. tiempo de acceso
  3. velocidad de rotación
  4. velocidad de transmisión de datos
• Amplia mejora de las propiedades de los discos duros en 70 años

Desarrollo de las características de rendimiento más importantes del Disco Duro

La capacidad de almacenamiento de las unidades de disco duro ha crecido exponencialmente desde su introducción por IBM en 1956. Al mismo tiempo, su coste y tamaño han disminuido en un factor similar. Este rápido crecimiento ha sido posible gracias a numerosos inventos y avances en la tecnología de los discos duros. Y estos avances también han repercutido positivamente en otras características de los discos duros. 

Es importante tener en cuenta que la mayoría de los usuarios se refieren a la capacidad, el coste y el tamaño/diseño cuando comparan las unidades. Sin embargo, características como la caché, la velocidad de transferencia de datos y el tiempo de acceso son igualmente importantes. En este artículo, analizaremos cómo han evolucionado las unidades de disco duro en términos de cuatro parámetros clave de rendimiento.

1. tamaño de la memoria caché

2. tiempo de acceso

El tiempo de acceso se refiere al tiempo que tarda el cabezal de lectura/escritura de un disco duro en encontrar y acceder a una pista de datos específica del disco. Este parámetro suele medirse en milisegundos (ms) y es la suma de dos componentes:

• Tiempo de búsqueda: El tiempo que necesita el cabezal de lectura/escritura para desplazarse a la pista correcta.
• Latencia de rotación: El tiempo de espera hasta que el sector deseado llega al cabezal de lectura/escritura.

Una mayor velocidad de acceso significa que la unidad tarda menos tiempo en encontrar y leer los datos. Para el usuario, esto significa un acceso más rápido a los archivos y tiempos de carga más rápidos para las aplicaciones.

Aquí encontrará un resumen de cómo se han reducido los tiempos de acceso a lo largo del tiempo.

• 1956-1970s: Los primeros modelos de discos duros, como la serie 350 de IBM, tenían tiempos de acceso muy elevados, de unos 600 ms.
• Década de 1980-1990: Los tiempos de acceso se redujeron significativamente a medida que la tecnología de los discos duros maduraba para incluir múltiples cabezales, mecanismos de accionamiento mejorados y el uso de bobinas de voz en lugar de motores paso a paso.
• 2010s-2024: Los discos duros modernos tienen tiempos de acceso en el rango de 2,5 ms a 10 ms debido a mejores diseños de actuadores, mayor densidad de disco y firmware avanzado.

La tabla siguiente muestra esta reducción masiva del tiempo de búsqueda.

El tiempo de acceso medio de los discos duros modernos disponibles en el mercado oscila entre 5 ms y 10 ms. Es mucho más corto en el caso de los HDD de alto rendimiento para empresas (~2 ms). 

3. velocidad de rotación

La velocidad de rotación o velocidad del cabezal indica la frecuencia con la que los platos del disco duro realizan una rotación completa en un minuto. Está inversamente relacionada con la latencia de rotación, es decir, una mayor velocidad de rotación significa una menor latencia. 

Las RPM tienen un impacto directo en la rapidez con la que un ordenador puede acceder a los datos almacenados en los discos. Los valores más altos de RPM generalmente significan un acceso más rápido a los datos y un mejor rendimiento.

Desde los primeros tiempos de las unidades de disco duro hasta las modernas unidades de alto rendimiento, ha habido una clara tendencia hacia velocidades de giro cada vez más altas. A continuación encontrará una visión general de esta evolución y una tabla con los puntos de inflexión más importantes:

• 1956-1970s: Los primeros modelos de discos duros, como el IBM 350, funcionaban a bajas velocidades de 1.200 RPM.
• Década de 1980-1990: La introducción de diseños multicabezal y la mejora de los mecanismos de accionamiento permitieron aumentar la velocidad de los husillos.
• Años 2000-2010: La velocidad de giro estándar de los discos duros de consumo se ha estabilizado entre 5.400 y 7.200 RPM.

Nota: Existen discos duros con una velocidad de giro de 15.000 rpm (por ejemplo, Toshiba AL14SX), pero éstos se utilizan principalmente en entornos corporativos y en servidores RAID.

4. velocidad de transmisión de datos

Hasta principios de la década de 1980, las velocidades de lectura y escritura de los discos duros eran muy lentas y las velocidades de transferencia de datos se especificaban en kilobytes por segundo. En la década de 1980, se alcanzaron por primera vez velocidades superiores a 1 MB/s. A finales de los 90, las velocidades de lectura y escritura de los discos duros alcanzaron los 30 MB/s. A mediados de la década de 2000, alcanzaron los 100 MB/s y han seguido aumentando. Sin embargo, en este periodo también se produjo el auge de las SSD (unidades de estado sólido), que se caracterizan por unas velocidades significativamente superiores, una mayor durabilidad y la ausencia de piezas móviles.

En la actualidad, las unidades de disco duro disponibles en el mercado para uso doméstico tienen velocidades de lectura/escritura de 100 MB/s a 150 MB/s, mientras que las unidades SSD suelen tener velocidades de 500 MB/s a 5 GB/s. Esto supone un enorme aumento de casi 100.000 veces en comparación con 1956, cuando se presentó la primera unidad de disco duro, la IBM 350. 

Estas mejoras son aún más pronunciadas en el caso de características como la capacidad y el precio por GB. En la siguiente sección encontrará una representación tabular condensada de hasta qué punto han mejorado las propiedades de los discos duros. 

Amplia mejora de las propiedades de los discos duros en 70 años

He aquí un resumen de lo mucho que han mejorado los discos duros a lo largo de las décadas. 

En las siete décadas transcurridas desde la introducción de la tecnología de discos duros, características como la capacidad, la caché, el coste, el tiempo de acceso, la velocidad de transferencia de datos y el factor de forma han mejorado exponencialmente. Esto ha sido posible gracias a inventos y avances que han redefinido la industria del almacenamiento magnético una y otra vez. A continuación se resumen algunos de estos avances tecnológicos que han tenido lugar a lo largo de este periodo de casi siete décadas:

• Cabezas Winchester: 1970s
• Cabezales de película fina/cabezales MR: finales de los 80 a principios de los 90
• Jefes de GMR: de mediados a finales de los 90
• Grabación magnética perpendicular (PMR): Mediados de la década de 2000
• Sellado con helio: 2010s
• Grabación magnética asistida por energía y grabación magnética asistida por calor (EAMR y HAMR): 2020s

Los efectos de estos avances tecnológicos pueden apreciarse en el tamaño de la memoria caché, la velocidad de transferencia de datos y el tiempo de acceso. Son aún más evidentes en características del disco duro como la capacidad de almacenamiento, el coste y el tamaño. Lea nuestro artículo sobre la evolución de la unidad de disco duro para ver cómo han crecido exponencialmente características como la capacidad, el coste y el tamaño en los últimos 70 años.