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Desmontaje de un disco duro
cabezales volantes, motores de bobinas de voz, superficies increiblemente lisas y procesamiento de señal
Tercer video de la serie Engineer Guy
Un ordenador personal es una heramienta potente, pero debe almacenar la información de forma fiable para poder funcionar correctamente, de otra forma no tendría sentido, ¿no?
Vamos a echar un vistazo al interior y a ver como almacena la información.
Miren esto: Es maravilloso.
Es un disco duro ordinario, pero los detalles, por supuesto, son extraordinarios.
Ahora bien, estoy seguro de que conocen la base de un disco duro:
Almacenamos información en él en forma binaria - unos y ceros.
Este brazo soporta un "cabezal"
el cual es un electroiman que pasa sobre el disco
y, o bien escribe información cambiando la magnetización de secciones específicas
en el plato, o bien únicamente lee la información
midiendo la polaridad magnética.
Ahora bien, en principio, es muy simple,
pero en la práctica requiere un montón de ingeniería de la buena.
El punto principal consiste en asegurarse que el cabezal puede, de forma precisa
y libre de errores
leer y escribir en el disco.
El primer problema es cómo moverlo con gran precisión.
Para posicionar el brazo los ingenieros utilizan un "actuador de bobina de voz".
La base del brazo se asienta entre dos potentes imanes.
Son tan fuertes que es un poco difícil separarlos.
Ya.
El brazo se mueve gracias a la fuerza de Lorentz.
Si una corriente pasa a través de un cable situado en un campo magnético
el cable es sometido a una fuerza;
Cambia el sentido de la corriente y la fuerza también cambiará de sentido.
Mientras la corriente fluye en una dirección en la bobina, la
fuerza creada por el imán permanente hace que el brazo se mueva en esta dirección,
cambia el sentido de la corriente y se moverá de vuelta.
La fuerza sobre el brazo es directamente proporcional a la corriente
que circula por la bobina, lo que permite
que la posición del brazo se establezca con precisión
Al contrario que con un sistema mecánico de engranajes hay
un desgaste mínimo y no se ve afectado por la temperatura.
Al final del brazo se sitúa el componente más crítico: El cabezal.
Básicamente es una pieza de material ferromagnético con un cable enrollado.
Al pasar sobre las secciones magnetizadas del plato
mide los cambios en la dirección de los polos magnéticos.
Recuerde la ley de Faraday: Un cambio en la magnetización
produce un voltaje en la bobina anexa.
Asi, mientras el cabezal pasa sobre una sección donde la polaridad
ha cambiado se registra un pico de voltaje.
Los picos - tanto negativos como positivos - representan un "uno"
y donde no hay pico de voltaje se corresponde con un "cero".
El cabezal se sitúa increíblemente cerca de la superficie del disco
100 nanometros en unidades antiguas, pero hoy por debajo de
diez nanometros en las más modernas.
Mientras el cabezal se va acercando al disco, su campo magnético
cubre menos área, permitiendo que más sectores
de información se puedan empaquetar sobre la superficie del disco.
Para mantener esta altura crítica, los ingenieros utilizan un método ingenioso:
Hacen "flotar" el cabezal sobre el disco.
Vean, al girar el disco se forma una capa de aire sobre él que
es arrastrada hacia el inmóvil cabezal a 129 kilómetros por hora en el borde exterior.
El cabezal está montado sobre un "deslizador" diseñado aerodinámicamente para flotar sobre el plato.
La genialidad de ésta tecnología de "vuelo" es que se auto-ajusta:
Si cualquier turbulencia causa que el deslizador suba demasiado, automáticamente "flota" de vuelta a donde debería estar.
Ahora bien, dado que el cabezal está tan cerca de la superficie del disco
cualquier partícula perdida podría dañar el disco, lo que resultaría en una pérdida de información.
Por lo tanto, los ingenieros colocan éste filtro de recirculación en el flujo de aire;
remueve las pequeñas partículas que se puedan desprender del plato.
Para mantener el cabezal volando a la altura correcta, el plato se fabrica increíblemente liso:
Tipicamente este plato es tan liso que tiene una rugosidad de superficie máxima de un nanometro.
Para darles una idea de cuan liso es vamos a imaginar que ampliamos esta sección
hasta que es tan grande como un campo de fútbol - Americano o Internacional -
el "bache" medio de la superficie mediría tres centésimas de pulgada.
El elemento clave del plato es su capa magnética,
hecha de cobalto - quizás aleado con platino y niquel.
Esta mezcla de metales tiene una coercividad muy alta,
lo que significa que mantendrá su magnetización - y por lo tanto la información - hasta que se exponga a otro campo magnético potente.
Una última cosa que yo encuentro enormemente inteligente:
Utilizar un poco de matemáticas para exprimir un cuarenta por ciento más de información en el disco.
Considere ésta secuencia de polos magnéticos en la superficie del disco - 0-1-0-1-1-1.
Una pasada del cabezal revelará estos distinguibles picos de voltaje -
tanto positivos como negativos para los "unos".
Podríamos distinguirlos facilmente de, digamos, ésta secuencia similar.
Si las comparamos son claramente diferentes.
Los ingenieros, sin embargo, siempre trabajan para introducir más y más información en una unidad de disco duro.
Una forma de hacerlo es reducir los dominios magnéticos,
pero mire que ocurre con los picos de voltaje cuando hacemos ésto.
Para cada secuencia los picos de los unos ahora se solapan y
se sobreponen produciendo señales difusas.
De hecho, las dos secuencias ahora se ven muy similares.
Utilizando una técnica llamada "Máximo parecido ante respuesta parcial", los ingenieros han desarrollado
códigos sofisticados que toman una señal poco clara como ésta,
generan las secuencias posibles que puedan producirla y a continuación escogen la más probable de entre ellas.
Como ocurre con cualquier tecnología de éxito, estas unidades de disco duro pasan desapercibidas en nuestras vidas diarias,
hasta que algo falla.
Soy Bill Hammack, The Engineer Guy