How do hard drives work? - Kanawat Senanan

Traductor: Sebastian Betti Revisor: Denise RQ

Imagine an airplane flying one millimeter above the ground

Imagina el vuelo de un avión a un milímetro del suelo

and circling the Earth once every 25 seconds

que da vueltas a la Tierra una vez cada 25 segundos

while counting every blade of grass.

mientras cuenta cada brizna de hierba.

Shrink all that down so that it fits in the palm of your hand,

Encoge todo eso para que quepa en la palma de tu mano,

and you'd have something equivalent to a modern hard drive,

y tendrías algo equivalente a un disco duro moderno,

an object that can likely hold more information than your local library.

un objeto que quizá puede almacenar más información que tu biblioteca local.

So how does it store so much information in such a small space?

Pero, ¿cómo almacena tanta información en un espacio tan pequeño?

At the heart of every hard drive is a stack of high-speed spinning discs

En el núcleo del disco duro hay una pila de discos giratorios de alta velocidad

with a recording head flying over each surface.

con un cabezal de grabación que sobrevuela cada superficie.

Each disc is coated with a film of microscopic magnetised metal grains,

Cada disco está codificado

con una película de granos metálicos magnetizados microscópicos,

and your data doesn't live there in a form you can recognize.

y tus datos no viven allí en una forma que puedas reconocer.

Instead, it is recorded as a magnetic pattern

En cambio, se almacenan como un patrón magnético

formed by groups of those tiny grains.

formado por grupos de esos diminutos granos.

In each group, also known as a bit,

En cada grupo, también conocido como bit,

all of the grains have their magnetization's aligned

todos esos granos tienen sus magnetizaciones alineadas

in one of two possible states,

en uno de dos estados posibles,

which correspond to zeroes and ones.

que corresponden a ceros y unos.

Data is written onto the disc

Los datos se escriben en el disco

by converting strings of bits into electrical current

convirtiendo cadenas de bits

en corriente eléctrica alimentada vía un electroimán.

fed through an electromagnet.

This magnet generates a field strong enough to change the direction

Este imán genera un campo suficientemente fuerte

para cambiar la dirección de la magnetización del grano del metal.

of the metal grain's magnetization.

Once this information is written onto the disc,

Una vez que esta información se escribe en el disco,

the drive uses a magnetic reader to turn it back into a useful form,

la unidad usa un lector magnético para convertirlo de nuevo en una forma útil,

much like a phonograph needle translates a record's grooves into music.

muy similar a una aguja de fonógrafo que traduce ranuras de un disco en música.

But how can you get so much information out of just zeroes and ones?

Pero, ¿cómo conseguir tanta información a partir solo de ceros y unos?

Well, by putting lots of them together.

Bueno, poniendo montones de ellos juntos.

For example, a letter is represented in one byte, or eight bits,

Por ejemplo, una letra se representa con un byte, u ocho bits,

and your average photo takes up several megabytes,

y tu foto promedio requiere varios megabytes,

each of which is 8 million bits.

cada uno de los cuales son 8 millones de bits.

Because each bit must be written onto a physical area of the disc,

Como cada bit debe escribirse en el área física de un disco,

we're always seeking to increase the disc's areal density,

siempre buscamos incrementar la densidad de área del disco,

or how many bits can be squeezed into one square inch.

o cuántos bits pueden colocarse en una pulgada cuadrada.

The areal density of a modern hard drive is about 600 gigabits per square inch,

La densidad de área de un disco duro moderno

es de unos 600 gigabits por pulgada cuadrada,

300 million times greater than that of IBM's first hard drive from 1957.

300 millones de veces mayor que la del primer disco duro de IBM de 1957.

This amazing advance in storage capacity

Este avance increíble en capacidad de almacenamiento

wasn't just a matter of making everything smaller,

no fue solo una cuestión de hacer todo más pequeño,

but involved multiple innovations.

sino que requirió varias innovaciones.

A technique called the thin film lithography process

Una tecnología llamada proceso de litografía de película delgada

allowed engineers to shrink the reader and writer.

les permitió a los ingenieros encoger el lector y el escritor.

And despite its size, the reader became more sensitive

Y a pesar de su tamaño, el lector se hizo más sensible

by taking advantage of new discoveries in magnetic and quantum properties of matter.

aprovechando nuevos descubrimientos en las

propiedades magnéticas y cuánticas de la materia.

Bits could also be packed closer together thanks to mathematical algorithms

Se pudieron compactar los bits gracias a algoritmos matemáticos

that filter out noise from magnetic interference,

que filtran el ruido de la interferencia magnética,

and find the most likely bit sequences from each chunk of read-back signal.

y encontrar las secuencias de bits más probable de cada señal de lectura.

And thermal expansion control of the head,

Y el control de expansión térmica del cabezal

enabled by placing a heater under the magnetic writer,

fue posible ubicando un calentador bajo el escritor magnético,

allowed it to fly less than five nanometers above the disc's surface,

permitiendo que vuele a menos de cinco nanómetros sobre la superficie del disco,

about the width of two strands of DNA.

es del ancho de dos hebras de ADN.

For the past several decades,

Desde hace varias décadas,

the exponential growth in computer storage capacity and processing power

el crecimiento exponencial del poder de almacenamiento y procesamiento

has followed a pattern known as Moore's Law,

ha seguido el patrón conocido como Ley de Moore,

which, in 1975, predicted that information density would double every two years.

que, en 1975, predijo que la densidad de información

se duplicaría cada 2 años

But at around 100 gigabits per square inch,

Pero en torno a los 100 gigabits por pulgada cuadrada,

shrinking the magnetic grains further or cramming them closer together

encoger más el grano magnético o acercarlos más plantea un nuevo riesgo

posed a new risk called the superparamagnetic effect.

llamado efecto superparamagnético.

When a magnetic grain volume is too small,

Cuando el volumen de grano magnético es demasiado pequeño,

its magnetization is easily disturbed by heat energy

la energía térmica perturba fácilmente su magnetización

and can cause bits to switch unintentionally,

y puede hacer que los bits cambien involuntariamente,

leading to data loss.

llevando a la pérdida de datos.

Scientists resolved this limitation in a remarkably simple way:

Los científicos resolvieron esta limitación de manera muy simple:

by changing the direction of recording from longitudinal to perpendicular,

cambiando la dirección de grabación de longitudinal a perpendicular,

allowing areal density to approach one terabit per square inch.

permitiendo una densidad de área de un terabit por pulgada cuadrada.

Recently, the potential limit has been increased yet again

Recientemente, el límite potencial se ha aumentado otra vez

through heat assisted magnetic recording.

mediante la grabación magnética asistida por calor.

This uses an even more thermally stable recording medium,

Usa un medio de grabación térmicamente más estable,

whose magnetic resistance is momentarily reduced

cuya resistencia magnética se reduce momentáneamente

by heating up a particular spot with a laser

calentando un punto determinado con un láser,

and allowing data to be written.

permitiendo la escritura de datos.

And while those drives are currently in the prototype stage,

Y si bien esas unidades están en etapa de prototipo,

scientists already have the next potential trick up their sleeves:

los científicos ya tienen el próximo truco potencial bajo la manga:

bit-patterned media,

medios con patrones de bits,

where bit locations are arranged in separate, nano-sized structures,

donde las ubicaciones de bits se colocan en estructuras nanométricas separadas,

potentially allowing for areal densities of twenty terabits per square inch

potencialmente permitiendo densidades de área de 20 terabits por pulgada cuadrada

or more.

o más.

So it's thanks to the combined efforts of generations of engineers,

Es gracias a los esfuerzos combinados de generaciones de ingenieros,

material scientists,

científicos de materiales,

and quantum physicists

y físicos cuánticos

that this tool of incredible power and precision

que este instrumento de potencia y precisión increíbles

can spin in the palm of your hand.

puede girar en la palma de tu mano.