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Discos. Um pouco sobre discos rígidos Disco rígido ou HD, é a parte do computador onde são armazenadas as informações, ou seja, é a "memória permanente"

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Apresentação em tema: "Discos. Um pouco sobre discos rígidos Disco rígido ou HD, é a parte do computador onde são armazenadas as informações, ou seja, é a "memória permanente""— Transcrição da apresentação:

1 Discos

2 Um pouco sobre discos rígidos

3 Disco rígido ou HD, é a parte do computador onde são armazenadas as informações, ou seja, é a "memória permanente" propriamente dita. É caracterizado como memória física, não-volátil, que é aquela na qual as informações não são perdidas

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5 O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, e foi lançado em 14 de Setembro de [1] Era formado por 50 discos magnéticos contendo setores, sendo que cada um suportava 100 caracteres alfanuméricos, totalizando uma capacidade de 5 megabytes, incrível para a época. [1] Este primeiro disco rígido foi chamado de 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control)

6 Em 1973 a IBM lançou o modelo 3340 Winchester, com dois pratos de 30 megabytes e tempo de acesso de 30 milissegundos. Assim criou-se o termo 30/30 Winchester (uma referência à espingarda Winchester 30/30), termo muito usado antigamente para designar HDs de qualquer espécie.1973 Antigo disco rígido IBM IBM

7 Responsável em armazenar dados. É importante não confundirmos o HD com a memória do computador. O HD é na verdade uma memória de massa. Ou seja, os dados são gravados em grande quantidade e de forma permanente. Partes do disco rígido Pratos Eixo e motor Cabeças de leitura Braços Acionador Conectores e jumpers

8 Um HD utiliza discos finos chamados pratos (platters) revestidos por um material magnético que armazena informações. Os pratos são perfurados no seu centro por onde passa um eixo de giro (spindle). Os pratos rodam graças a um motor localizado no eixo de giro. As cabeças do disco são dispositivos de escrita/leitura na mídia magnética e são montados sobre braços que realizam a locomoção das cabeças aos pontos a serem lidos na mídia magnética. O conjunto de braços do disco é montado em uma peça única chamada acionador (actuator).

9 Pratos Inicialmente daremos uma olhada na constituição lógica dos pratos para depois nos aprofundarmos na sua constituição física e funcionamento. Cada superfície do prato de um disco rígido contêm dezenas de bilhões de bits de dados. Cada prato possui uma cabeça inferior e outra superior para acessar estes dados. Os dados em si são armazenados em círculos concêntricos ao prato chamados trilhas. Cada trilha por sua vez é constituída por setores de 512 bytes. Costuma haver um espaço entre os setores como ilustrado na figura ao lado.

10 Todo disco rigído é composto por um ou mais pratos (normalmente de 1 a 5 em PCs ou mais em HDs para servidores) onde são armazenadas as informações. O tamanho dos pratos vem variando muito durante a evolução dos discos rígidos devido aos avanços da engenharia e eletrônica e estão se tornando cada vez menores, o que afeta positivamente a performance do HD quanto ao tempo de acesso devido ao aumento da velocidade de rotação dos pratos e diminuição de deslocamento do braço. Atualmente o tamanhos de discos mais populares são os de 5.25 polegadas (dimensão real 5.12") e os de 3.5" polegadas (dimensão real 3.74") que são feitos sob medida para os gabinetes dos PCs que costumam ter espaço para drives (rígidos e flexiveis) de 5.25 e 3.5 polegadas. Os discos rígidos dos notebooks costumam ter 2.5 polegadas. Existem também drivers de 1.8 e 1 polegada que são utilizados em equipamentos portáteis. Os pratos são compostos por duas camadas: a primeira é uma camada rígida que oferece apoio estrutural para o disco e a segunda é uma camada de mídia magnética que é onde os dados são propriamente armazenados.

11 As cabeças de gravação são a interface entre a mídia magnética física onde os dados são armazenados e os componentes eletrônicos que constituem o resto do HD. As cabeças fazem a conversão dos bits para pulsos magnéticos que são lidos e escritos na mídia magnética dos pratos. O conceito funcional das cabeças de gravação é relativamente simples. São conversores de energia: transformam sinais elétricos em sinais magnéticos e vice-versa num processo semelhante ao vídeo e fita cassete, embora a tecnologia dos HDs seja diferente por exigir uma mecânica fina de muito maior precisão.

12 Diferentemente da cabeças que gravam fitas de áudio e vídeo, as cabeças do disco rígido não entram em contato direto com a mídia pois devido a extrema velocidade que são gravados os dados no HD, isto geraria um desgaste destrutivo tanto das cabeças quanto da mídia magnética. A figura ao lado ilustra as cabeças pressionadas quando os pratos estão parados. Quando os pratos começam a girar, a alta velocidade faz com que o ar flua sobre o suporte das cabeças erguendo-as sobre a superfície do disco, um processo semelhante ao que permite às asas de um avião o sustentarem no vôo. As cabeças flutuam sobre o disco atualmente a distâncias muito pequenas como 0.5 micropolegadas, o que exige um controle mecânico fino para evitar que a cabeça encoste sobre o prato. Para realizar a gravação, os dados digitais (0s e 1s) devem ser de alguma forma armazenados na mídia magnética. Isto é feito através de pulsos elétricos e magnéticos gerados pelas cabeças de gravação e leitura. fluxo de campos magnéticos.

13 Um controlador integrado ao HD faz a conversão dos sinais digitais em sinais elétricos que são aplicados pela cabeça de gravação à camada magnética para realizar a escrita. Já a leitura é feita pela cabeça de leitura aplicando o processo inverso, de forma que um campo magnético é exposto á mídia magnética, fazendo que a corrente elétrica flua, gerando uma espécie de micro-faísca detectada pela cabeça. A informação magnética gravada nos discos consiste no

14 A mídia magnética que cobre os pratos é o coração do disco rígido. Nos HDs mais antigos, os pratos do disco eram cobertos por óxido de ferro que eram apenas pedacinhos muito pequenos de ferro oxidado. Embora este material fosse encontrado muito facilmente na natureza e sua produção fosse muito barata, ele apresentava alguns problemas, pois era facilmente danificado pela cabeça de leitura e escrita e permitia baixa densidade para gravação de dados (densidade aeral) devido ao tamanho das partículas de óxido de ferro.

15 Os HDs atuais utilizam uma espécie de mídia de filme fina que é aplicada sobre os pratos através de processos elétricos ou de condensação por vapor. O filme aplicado no HD é um material reflexivo como podemos notar na figura. A mais nova forma de armazenar dados sobre as placas foi desenvolvida nos laboratórios da IBM e consiste em uma solução aplicada sobre o disco, consistente de moléculas orgânicas e grãos de ferro que formam cristais capazes de armazenar cargas magnéticas. Estes cristais são capazes em aumentar a densidade aeral dos discos atuais de 10 a 100 vezes.

16 Conector de energia - É um conector de 4 pinos macho onde conecta-se o cabo de alimentação que fornece voltagem de +5V ou 12V. Conectores de Dados - As portas conectoras de dados mais comuns utilizadas atualmente são IDE (40 pinos retangulares) e SCSI (50 pinos "narrow", 68 e 80 "wide"). Este assunto é melhor discutido a seguir...

17 Atualmente são três as principais interfaces responsáveis pela comunicação de dados do HD com o resto do PC. São elas: interfaces IDE, interfaces SCSI e interfaces SATA. Interfaces IDE (Integrated Drive Eletronics) - Foi a primeira placa a integrar uma placa controladora lógica de disco no próprio HD (esta é a razão de "integrado"). O nome IDE não diz nada sobre a interface em si, pois SCSI também tem controlador integrado ao HD. O nome mais próprio para interface é ATA (AT Attachment pois é uma interface de 16 bits e originalmente os IBM PCs ATs eram de 16 bits).

18 Interfaces SCSI (Small Computer Systems Interface) - Trata-se não apenas de uma interface, mas de um barreamento de sistema com controladores inteligentes acoplados a cada dispositivo SCSI que permitem gerenciar o fluxo de informação em cada canal. Os padrões SCSI são definidos pela ANSI e definem as capacidades de cada interface. O padrão SCSI inicial aprovado em 1986 previa barreamento de 8 bits, taxas de transferência de "apenas" 5Mb/seg e um total máximo de 8 dispositivos acoplados à interface. A atual versão do padrão SCSI implementada pela maioria dos HDs é a SCSI 2 definida em 1990 e possui as seguintes melhoras em relação à versão anterior: Definição do padrão Fast SCSI com taxa de transferência de 10 MB/s Definição do padrão Wide SCSI com barramento de 16 ou 32 bits Aumento do número possível de dispositivos acoplados à interface para 16 Possibilidade de múltiplos acessos ao barramento de forma simultânea Suporte a novos modelos de CD/ROM e Scanners

19 SATA - O padrão Serial ATA (ou SATA - Serial Advanced Technology Attachment) é uma tecnologia para discos rígidos que surgiu no mercado no ano 2000 para substituir a tradicional interface PATA (Paralell ATA ou somente ATA ou, ainda, IDE). O nome de ambas as tecnologias já indica a principal diferença entre elas: o PATA faz transferência de dados de forma paralela, ou seja, transmite vários bits por vez, como se estes estivessem lado a lado. No SATA, a transmissão é em série, tal como se cada bit estivesse um atrás do outro. Por isso, você deve imaginar que o PATA é mais rápido, não? Na verdade, não é. A transmissão paralela de dados (geralmente com 16 bits por vez) causa um problema conhecido como "ruído", que nada mais é do que a perda de dados ocasionada por interferência. Para lidar com isso nos HDs PATA, os fabricantes utilizam mecanismos para diminuir o ruído. Um deles é recomendar a utilização de um cabo IDE (o cabo que liga o HD à placa-mãe do computador) com 80 vias (ou seja, oitenta fios) ao invés dos tradicionais cabos com 40 vias. As vias a mais atuam como uma espécie de blindagem contra ruídos.

20 Ruído praticamente não existe, mesmo porque seu cabo de conexão ao computador possui apenas 4 vias e também é blindado. Isso acaba trazendo outro ponto de vantagem ao SATA, pois como o cabo tem dimensão reduzida, o espaço interno do computador é melhor aproveitado, facilitando inclusive a circulação de ar. O padrão Paralell ATA tem sua velocidade de transmissão de dados limitada por causa do ruído. A última especificação dessa tecnologia é o ATA 133 que permite, no máximo, uma taxa de transferência de 133 MB por segundo. O Serial ATA, por sua vez, pode utilizar uma velocidade maior. HDs que utilizam essa interface, não precisam de jumpers para identificar o disco master (primário) ou secundário (slave). Isso ocorre porque cada dispositivo usa um único canal de transmissão (o PATA permite até dois dispositivos por canal), atrelando sua capacidade total a um único HD. No entanto, para não haver incompatibilidade com dispositivos Paralell ATA, é possível instalar esses aparelhos em interfaces seriais através de placas adaptadoras. Muitos fabricantes de placas-mãe oferecem placas-mãe com ambas as interfaces. Possibilidade de uso da técnica "hot-swap", que torna possível a troca de um dispositivo Serial ATA com o computador ligado. Este recurso é muito útil em servidores que precisam de manutenção/reparos, mas não podem parar de funcionar.

21 A primeira versão do SATA trabalha com taxa máxima de transferência de dados de 150 MB por segundo (MB/s). Essa versão recebeu os seguintes nomes: SATA 150, SATA 1.0, SATA 1,5 Gbps (1,5 gigabits por segundo) ou simplesmente SATA I. Surgimento da versão denominada SATA II (ou SATA 3 Gbps - na verdade, SATA 2,4 Gbps) cuja principal característica é a velocidade de transmissão de dados a 300 MB/s, o dobro do SATA I. Na prática, dificilmente os valores mencionados (150 MB e 300 MB) são alcançados. Essas taxas indicam a capacidade máxima de transmissão de dados entre o HD e sua controladora (presente na placa-mãe), mas dificilmente são usadas em sua totalidade, já que isso depende de uma combinação de fatores, como conteúdo da memória, processamento, tecnologias aplicadas no disco rígido, etc.

22 Os fabricantes de HDs SATA podem adicionar tecnologias em seus produtos para diferenciá-los no mercado ou para atender a uma determinada demanda, o que significa que um certo recurso não é obrigatório em um disco rígido só por este ser SATA. Vejamos alguns deles: NCQ (Native Command Queuing): o NCQ é tido como obrigatório no SATA II, mas é opcional no padrão SATA I. Trata-se de uma tecnologia que permite ao HD organizar as solicitações de gravação ou leitura de dados numa ordem que faz com que as cabeças se movimentem o mínimo possível, aumentando (pelo menos teoricamente) o desempenho do dispositivo e sua vida útil. Para usufruir dessa tecnologia, não só o HD tem que ser compatível com ela, mas também a placa-mãe, através de uma controladora apropriada. Se a placa-mãe é compatível com SATA, é possível que exista o suporte ao NCQ (é necessário consultar o manual da placa para ter certeza). xSATA: basicamente o xSATA é uma tecnologia que permite ao cabo do HD ter até 8 metros de tamanho, sem que haja perda de dados significativa (uma tecnologia anterior, a eSATA, permitia até 2 metros). Link Power Management: esse recurso permite ao HD utilizar menos energia elétrica. Para isso, o disco rígido pode assumir três estados: ativo (active), parcialmente ativo (partial) ou inativo (slumber). Com isso, o HD vai receber energia de acordo com sua utilização no momento. Staggered Spin-Up: esse é um recurso muito útil em sistemas RAID, por exemplo, pois permite ativar ou desativar HDs trabalhando em conjunto sem interferir no funcionamento do grupo de discos. Além disso, a tecnologia Staggered Spin-Up também melhora a distribuição de energia entre os discos. Hot Plug: em sua essência, a tecnologia Hot Plug permite conectar o disco ao computador com o sistema operacional em funcionamento. Esse é um recurso muito usado em HDs do tipo removível.

23 O cabo de dados do padrão SATA é diferente do cabo da interface PATA, justamente por utilizar apenas quatro vias. Como conseqüência, seu conector também é menor. Além do cabo de dados, o conector do cabo de alimentação também é diferente no padrão SATA. Uma característica importante desse conector é que sua retirada do HD é mais fácil, se comparado ao padrão PATA.

24 Por dentro do disco rígido. Acesso em:


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