ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido O disco rígido - ou HD (Hard Disk) - é o dispositivo de armazenamento permanente de dados mais utilizado nos computadores. Nele, são armazenados desde os seus arquivos pessoais até informações utilizadas exclusivamente pelo sistema operacional. Com o passar dos anos, os HDs foram aumentando sua capacidade de armazenamento, ao mesmo tempo em que se tornaram menores, mais baratos e mais confiáveis.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Por ser lacrado, o disco rígido pode ter uma precisão muito maior que os disquetes, por exemplo. Por ser fixo, o tamanho da cabeça de leitura/gravação pôde ser reduzido sensivelmente. Como consequência imediata, temos um menor tamanho do campo magnético, possibilitando a gravação de dados mais próximos uns dos outros. Com isso temos uma alta quantidade de trilhas e setores em um só disco.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Na verdade, não é utilizado um só disco, e sim um conjunto deles, dois, três ou quatro, por exemplo, mas isso não é percebido pelo usuário, uma vez que o sistema operacional trabalha com clusters com numeração sequencial. Para cada disco desses, existe uma cabeça de leitura e gravação específica fazendo com que, ao contrário das unidades de disquete que normalmente têm duas cabeças, eles tenham várias cabeças, quatro, seis ou oito, para os exemplos dados.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Rotação O motor do disco rígido faz com que o conjunto dos discos gire a uma velocidade elevadíssima: pelo menos 3.600 rpm. Discos rígidos modernos giram a 4.800 rpm, 7.200 rpm ou mais. Com uma velocidade tão alta, uma simples partícula de poeira equivaleria a uma grande explosão se em contato com a superfície magnética. Por esse motivo o disco rígido é um sistema lacrado e sem contato direto com o meio externo. Desse modo, não podemos abri-lo.

ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Rotação Por estar girando tão rápido, cria-se um colchão de ar entre a superfície magnética dos discos e as cabeças de leitura/gravação. Portanto, quando em funcionamento, não há contato entre as cabeças de leitura/gravação e a superfície magnética. Caso existisse esse contato, as cabeças marcariam inevitavelmente a superfície magnética, acarretando a perda de dados escritos e, principalmente, a destruição imediata da mesma.

Disco Rígido Capacidade do Disco Rígido ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Capacidade do Disco Rígido Para sabermos a capacidade total de um disco rígido, devemos conhecer a sua geometria. A geometria de um disco rígido é formada pelo número de trilhas por face (ou cilindros), o número de faces (ou cabeças) e o número de setores por trilha. Multiplicando-se esses três valores, teremos o número total de setores do disco.

Disco Rígido Capacidade do Disco Rígido ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Capacidade do Disco Rígido Vejamos um caso prático. O disco rígido Maxtor 7546AV tem em seu manual a indicação como ―Disco Rígido de 546 MB. Vamos ver se isso é correto. Sua geometria é 1.060 cilindros, 16 cabeças e 63 setores. Multiplicando-se tudo isso por 512, encontraremos 547.061.760 bytes. Rã! Um disco rígido de 547 MB, pensará você! NÃO! Na verdade, esse é um disco de 521,72 MB. “Maxtor define um megabyte como 10^6 ou um milhão de bytes.”‖

Disco Rígido Formato Físico dos Setores ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Formato Físico dos Setores Os 512 bytes de dados de um setor são gravados junto com outras informações importantes: Espaço entre setores: Esse espaço, chamado gap, é um espaço vazio que separa os setores um dos outros. Cabeçalho do setor: Nessa área são gravadas informações sobre a localização física do setor, isto é, seu cilindro, lado e número. Esses valores são lidos e comparados pelo circuito controlador de forma a verificar se o setor a ser lido ou escrito é realmente o setor desejado.

Disco Rígido ‖ Formato Físico dos Setores ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Formato Físico dos Setores CRC (Cyclical Redundance Check): Nesse campo é gravado um valor de verificação (CRC) para o cabeçalho do setor, quando o disco é formatado. Quando o cabeçalho é lido pelo circuito controlador do disco, controlador calcula qual deve ser o valor do CRC e compara com o valor gravado nesse campo. Caso os valores sejam diferentes, é reportada a uma mensagem de erro de disco. Dados: Nesse campo são gravados os 512 bytes de dados do setor. ‖

Disco Rígido Formato Físico dos Setores ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Formato Físico dos Setores ECC (Error Correction Code): Nesse campo são gravadas informações referentes a esse método de correção de erros. Ao gravar um setor, o controlador gera informações de ECC (através de um cálculo baseado nas informações do campo de dados) e grava nesse campo. Ao ler o setor, o controlador refaz essa conta e verifica se o número gravado confere com o número calculado. Caso os valores sejam diferentes, houve um erro de leitura. ‖

Disco Rígido Formatação Física vs. Formatação Lógica ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Formatação Física vs. Formatação Lógica Os discos rígidos têm dois tipos de formatação, esses dois tipos de formatação podem ser explicados da seguinte forma: Formatação em baixo nível: Também chamada de formatação física, esse tipo de formatação é a divisão da superfície da mídia magnética, em trilhas e setores. Formatação em alto nível: Também chamada de formatação lógica, esse tipo de formatação é a preparação dos setores para uso pelo sistema operacional, além da inclusão do setor de boot, do diretório raiz e das suas FATs.

Disco Rígido Cache de Disco (Buffer) ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Cache de Disco (Buffer) Os discos rígidos IDE têm uma pequena memória. Quando o sistema operacional lê um setor, o disco rígido lê a trilha inteira e armazena nessa memória. Como é muito provável que o próximo setor, que o sistema operacional irá pedir se encontre na mesma trilha, o disco rígido não entregará ao microcomputador um setor recém-lido, mas os dados constantes nessa memória. Essa é uma técnica conhecida como buffer ou cache de disco.

Disco Rígido Exercícios: ARQUITETURA DE COMPUTADORES II Disco Rígido Exercícios: Como é feito o processo de leitura/gravação em um disco rígido? O que implica em uma maior velocidade de rotação do HD? Conhecendo a geometria do disco, como se chega a sua capacidade? O que é a formatação lógica do disco? Comente sobre o cache de memória.