Introdução à Informática Armazenamento

Objetivos Relacionar os benefícios do armazenamento secundário. Identificar e descrever as mídias de armazenamento que estão disponíveis para computadores pessoais. Estabelecer a diferença entre os principais tipos de armazenamento secundário. Descrever como os dados são armazenados em um disco. Discutir os benefícios da multimídia. Explicar como os dados são organizados, acessados e processados.

Armazenamento Secundário Benefícios: Espaço – armazenam grande volume de dados. Ex. Um disquete contém o equivalente a 500 páginas impressas. Um disco óptico pode conter o equivalente a 500 livros. Confiabilidade - Dados guardados no armazenamento secundário estão relativamente seguros Conveniência – facilidade e rapidez de recuperar dados.

Armazenamento Secundário Fita Magnética Disco Magnético Disco Óptico

Armazenamento Secundário Fita Magnética Vista lateral Vista frontal Fita Rolo Carretel Encaixe Coluna Trilha

Armazenamento em Fita Magnética Fita similar à usada em cassetes de música. Categorizado em termos de densidade. Número de bits por polegada armazenados na fita. Usado principalmente para backup de dados armazenados em sistemas de disco.

Armazenamento em Disco Magnético Dados representados como pontos magnetizados na superfície de um disco rotativo. Pontos no disco convertidos em impulsos elétricos. Tipos principais: Discos flexíveis Discos rígidos

Armazenamento em Disco Magnético Antes do processo de armazenamento de dados, as partículas magnéticas estão desalinhadas Superfície do disco Cabeça de leitura/escrita A cabeça de leitura/ escrita inscreve os dados alinhando cada partícula magnética da mídia segundo um de dois modos possíveis Um dos modos equivale ao registro de zeros (0), enquanto o outro ao registro de uns (1)

Disquete de 5¼” (obsoleto) Discos Flexíveis Flexível ou Disquete Capacidades: 360 KB a 1,44 MB Drive de disquete 3½” Disquete de 3½” Disquete de 5¼” (obsoleto)

Discos Flexíveis Anatomia de um Disco Flexível Proteção Superfície plástica do disco Disco de metal Etiqueta Furo indicador de alta densidade Cobertura plástica rígida Proteção contra gravação Revestimentos do disco Protetor metálico com mola Hard plastic cover to protect the disk Metal hub is used to engage the disk in the drive Liners remove dirt from disk surface as it spins Spring Shutter moves to allow the disk to be read from and written to

Discos Rígidos Lâmina rígida revestida com óxido magnético: Diversas lâminas podem ser combinadas em uma única pilha de discos (disk pack). Unidade de disco – um dispositivo que possibilita recuperar dados para serem lidos ou escritos em disco. Unidade de disco para computadores pessoais alojada no gabinete do computador. Grandes sistemas computadorizados podem ter diversas unidades de disco externas.

Discos Rígidos Discos Rígidos Removíveis Portabilidade e capacidade de armazenamento extra superior àquela oferecida pelos discos Flexíveis. Discos Rígidos para Notebooks Possibilidade de uso de drives internos ou removíveis

Discos Rígidos Propriedades Físicas Permanentemente selado no interior do drive Velocidades mais elevadas do que as dos sistemas removíveis Placa de circuito impresso Cabeças de leitura/escrita Mecanismo de acesso Conjunto de discos rígidos Invólucro selado Eixo da montagem

Discos Rígidos Cilindros Mecanismo Discos de Acesso Braços Trilha Cabeças de Leitura/Gravação Discos Trilha Braços Superfície do disco rígido Pelo humano cerca de 6,35.10-3 cm Cabeça de leitura/gravação Cabeça de leitura/escrita remove particulas na superfície do disco com dimensões da ordem de 1,27.10-6 cm Partícula de poeira cerca de 3,81.10-3 cm Partícula de fumaça cerca de 254.10-6 cm

Pilha de Discos (Disk Packs) Cada lâmina tem seu próprio braço de acesso com uma cabeça de leitura/gravação. A maioria das pilhas de discos (disk packs) combina lâminas, braços de acesso e cabeça de leitura/gravação.

Lendo e Escrevendo Dados O braço de acesso movimenta a cabeça de leitura/gravação sobre uma localização em particular. A cabeça de leitura /gravação paira alguns milionésimos de polegada acima da lâmina. Se a cabeça tocar a lâmina, haverá um crash, e dados serão destruídos. Dados podem ser destruídos se a cabeça entrar em contato com uma mínima matéria estranha na superfície do disco.

Especificações de um disco Form Factor (Fator de forma) Interface Density (Densidade) Rotational Speed (Velocidade de rotação dos discos) Capacity (capacidade) Latency and Seek Time (Latência e tempo de busca) Buffer MTBF (Mean Time Between Failures) – (Tempo médio entre falhas) Average Sustained Transfer Rate (Taxa de transferência máxima sustentada) Average Access Time (Tempo médio de acesso)

Especificações de um disco Form Factor (Fator de forma) - define as dimensões físicas de um disco rígido. Atualmente a maioria dos discos rígidos têm largura de 3,5 polegadas, em desktops, nos computadores portáteis os discos são de 2,5 polegadas e ultra finos. Interface - A interface nada mais é que o tipo de controladora que o HD utiliza. Atualmente os HDs são divididos em dois grandes grupos com relação à sua Interface. Temos os HDs no padrão IDE/ATA e os no padrão SCSI. Density (Densidade) - A densidade tem a ver com a concentração de informação que podemos ter no material magnético do disco. Assim, quanto maior for a densidade de um disco, maior será a capacidade deste disco de armazenar informações.

Especificações de um disco Rotational Speed - É a velocidade em RPM (Rotações por minuto) que o motor do disco rígido pode chegar. Na interface IDE/ATA é comum encontrar discos de 5200RPM a 7200RPM, e discos de alta performance a 10.000RPM. Ja no SCSI os discos vão de 10.000RPM a 15.000RPM. Capacity (capacidade) – é definida pela quantidade de informações que você pode armazenar no disco rígido. Hoje encontramos discos de 40GB até 500GB, quanto maior, mais dados podem ser armazenados. Latency and Seek Time (Latência e tempo de busca) - A Latência é o tempo necessário para que os discos girem até que a informação esteja posicionada embaixo das cabeças de leitura e gravação do disco rígido. Já o tempo de busca é o tempo que as cabeças de leitura tem que gastar para poder começar a ler a informação.

Especificações de um disco Buffer - é uma pequena quantidade de memória RAM colocada dentro da parte eletrônica dos HDs mais modernos. Os valores típicos de buffer para os HDs são 512 KB, 1 MB, 2 MB, 8 MB e 16 MB. MTBF (Mean Time Between Failures) – O tempo médio entre falhas teoricamente mede a quantidade de horas ininterruptas que o disco rígido deve funcionar sem problemas. Na verdade, o MTBF, é uma medida de confiabilidade do HD. Um HD com MTBF de 500.000 horas não vai funcionar por mais de 50 anos! Mas ele terá uma confiabilidade maior que um HD com MTBF de “apenas” 200.000 horas.

Especificações de um disco Average Sustained Transfer Rate (Taxa de transferência máxima sustentada) Taxa de transferência Interna – É a taxa que os discos podem transferir informação (dados) para as cabeças de leitura e gravação do disco rígido e vice-versa. Taxa de transferência Externa – É a taxa máxima que a interface pode obter. Com o uso de buffers, conseguimos taxas de transferência externas de até 133 MB/segundo em HD no padrão PATA e 300 MB/segundo no padrão SATA. Taxa de transferência sustentada – É a taxa que a informação consegue ser transferida do HD para a placa-mãe de um modo constante durante um determinado período de tempo. É uma associação entre a taxa de transferência interna e a taxa de transferência externa. Esta é, na realidade, a única taxa que interessa.

Velocidade de Acesso a Disco Tempo de acesso – o tempo necessário para acessar dados no disco. Três fatores: Tempo de busca Comutação de cabeças Retardo rotacional Assim que os dados são encontrados, o passo seguinte é a transferência de dados.

Tempo de Busca Tempo necessário para que o braço de acesso se posicione sobre uma trilha em particular. Todos os braços de acesso se movem como uma unidade. Todos se posicionam simultaneamente sobre um conjunto de trilhas que compõe um cilindro.

Comutação de Cabeças A ativação de uma cabeça de leitura/ gravação em particular sobre uma trilha em particular. Todos os braços de acesso se movem juntos, mas somente uma cabeça de leitura/ gravação pode operar em determinado momento.

Retardo Rotacional O tempo necessário para que os dados desejados na trilha passem sob a cabeça de leitura e gravação. Em média, a metade do tempo para uma revolução completa do disco.

Como os Dados São Organizados Trilha Setor Cluster Cilindro

Armazenamento Secundário Disco Magnético Setor ou Segmento Trilhas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Cluster

Como os Dados São Organizados Trilha A porção circular da superfície do disco que passa sob a cabeça de leitura/gravação. Um disco flexível tem 80 trilhas em cada superfície. O disco rígido pode ter 1.000 ou mais trilhas em cada superfície de cada lâmina.

Setor Cada trilha é dividida em setores que contêm um número fixo de bytes. Tipicamente, 512 bytes por setor. A gravação por zonas atribui mais setores às trilhas que estão nas zonas externas do que àquelas que estão nas zonas internas. Usa o espaço de armazenamento de maneira mais completa.

Cluster Um número fixo de setores adjacentes tratados como uma unidade de armazenamento. Tipicamente, de dois a oito setores, dependendo do sistema operacional.

Cilindro A trilha sobre cada superfície, que está sob a cabeça de leitura/gravação, em determinada posição das cabeças de leitura/gravação. Quando o arquivo é maior do que a capacidade de uma única trilha, o sistema operacional armazena-o em trilhas que fazem parte do mesmo cilindro.

Padrão - IDE - "Integrated Drive Electronics“ Disco Eletrônico Integrado Taxa de transferência de 133Mb/s cabo flat (flat cable) de 40 vias. cabo flat de 80 vias, cujas vias extras servem para evitar a perda de dados causada por ruídos (interferência).

Padrão - ATA - "Advanced Technology Attachment“ (Tecnologia Avançada de Conexão) O Serial ATA - velocidade de 150 MB/s, supera o limite alcançado pelo ATA Paralelo, que chegou ao seu limite depois de 15 anos, com a velocidade máxima de 133 MB/s. As próximas gerações da Serial ATA oferecerão 300 MB/s em 2004 e 600 MB/s em 2007 de taxa máxima de transferência. Cabos com 40 vias ao invés dos tradicionais cabos com 80 vias.

Padrão – SCSI- Small Computer System Interface (Interface para Sistemas Computacionais de Pequeno Porte) Um adaptador (ou controlador) SCSI. Alguns, permitem de 7 a 15 conexões de dispositivos SCSI Velocidade de 5 MB/s até 320 MB/s. cabo de 50 pinos  8 bits / 7 periféricos cabo de 68 pinos 16 bits /15 periféricos.

RAID – Redundant Array of inexpensive Disks Conjunto Redundante de Discos Baratos Um grupo de discos que funciona em conjunto, como uma unidade. O Raid de nível 0 divide dados de um único arquivo em diversas unidades de disco: Denomina-se distribuição de dados (data striping). Aumenta o desempenho. O Raid de nível 1 duplica dados em diversas unidades de disco: Denomina-se espelhamento de disco (disk mirroring). Aumenta a tolerância a falhas.

Disco Óptico CD-R 1990 VCD1993 CD-ROM DVD1996 1984 CD de Áudio 1982 DVD-ROM 1997 DVD gravável 1999 CD-ROM 1984 CD-R 1990 CD-RW

Armazenamento em Disco Óptico Provê um armazenamento barato e compacto Um feixe laser varre o disco e capta reflexos de luz da superfície do disco. Categorizado pela capacidade de leitura e gravação. Mídia somente de leitura – o usuário pode ler, mas não pode escrever no disco. Gravar uma vez, ler muitas (WORM) – o usuário pode gravar no disco uma única vez. Magnético-óptico (MO) – combina capacidades magnéticas e ópticas.

Disco Óptico CD-ROM CD-R (CD Recordable) Tecnologia similar à do CD de áudio Capacidade: 650 MB CD-R (CD Recordable) CD gravável uma única vez CD-WORM (CD-Write Once Read Many) Similar ao CD-ROM, porém gravável (uma única vez, para muitas leituras) CD-RW (CD-ReWrite) Similar ao CD-WORM, porém regravável várias vezes DVD (Digital Versatile Disc) Disco digital destinado à gravação de áudio, vídeo e dados

Disco Óptico Capacidade: 4,7 GB a 17 GB Tipos de DVD DVD-RAM Definido pelo DVD Forum (Matsushita, Toshiba e Time Warner) Padrão de maior presença no mercado Filmes gravados neste padrão não são compatíveis com a maior parte dos DVD players

Disco Óptico Tipos de DVD ( cont) DVD+RW DVD regravável desenvolvido pela Sony, HP, Philips e Yamaha (DVD+RW Alliance) Compatível com a maioria dos DVD players DVD-RW Padrão de DVD regravável definido pela Apple e Compaq VCD (Video Compact Disc) Possibilidade de gravação de até 80 minutos de vídeo com qualidade similar àquela das fitas VHS