Fundamentos de Computação - HD
Conhecendo o disco rígido (HD)
Definição: disco rígido ou HD (Hard Disk) - dispositivo de armazenamento de dados mais usado nos computadores.
1)Um dos primeiros HDs que se tem notícia é o IBM 305 RAMAC(1956), era capaz de armazenar até 5 MB de dados (um avanço para a época) e possuía dimensões enormes: 14 x 8 polegadas. Seu preço também não era nada convidativo: o 305 RAMAC custava cerca de 30 mil dólares.
2) Ex de HD velho: disco rígido utilizado pelo Metrô de São Paulo em seus primeiros anos:
1) caixas são seladas - armazenam os discos. Não têm nem ar internamente, pois não podem conter qualquer tipo de material que possa danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis.
2) placa lógica (contém controladora, buffer)
a) Controladora - placa com chips responsáveis por gerencia uma série de itens do HD, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação (mostradas adiante), o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.
b) Buffer - Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador. Como esse chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, ele agiliza o processo de transferência de informações. tamanhos médios de 2 MB e 8 MB.
3) Componentes Internos: Estes são detalhados logo abaixo da imagem:
a) Pratos e motor: Os pratos são os discos onde os dados são armazenados. Eles são feitos de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob um motor responsável por fazê-los girar. Velocidades comuns: 7.200 rpm e 10.000 rpm;
b) Cabeça e braço: os HDs contam com um dispositivo muito pequeno chamado cabeça (bou cabeçote) de leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho reduzido que contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco, e assim gravar dados. Há uma cabeça para cada lado dos discos. Esse item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que tem a função de posicionar os cabeçotes sob a superfície dos pratos. Olhando por cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena. A "comunicação" ocorre pelos já citados impulsos magnéticos;
c) Atuador: também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o braço sob a superfície dos pratos, e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs.
a) Trilhas: são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda, como se estivesse um dentro do outro. Essas trilhas são numeradas de dentro para fora, isto é, a trilha que fica mais próxima ao centro é denominada trilha 0, a trilha que vem em seguida é chamada trilha 1 e assim por diante, até chegar à trilha da borda.
b) Setor: Dividisão de tamanho regular da trilha. Possui uma determinada capacidade de armazenamento (geralmente, 512 bytes). É a menor porção endereçavel do disco
c) Cilindro: é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas de seus respectivos discos.
d) Clusters: vários setores (logicamente) contíguos
e) Seeking: movimentação da cabeça de R/W - parte mais lenta da operação.
f) interleaving: forma de org. de setores em trilha onde eles são distribuidos em setores lógicos diferentes.
g) Extents: caso seja necessário + cluster pro msm arq. e estiver disponível me seqüência...
h) Fragmentação - Frag. interna - perda de espaço por não fragmentação do arquivo (setor tem 512kb e o arquivo 300kb)...
i) formatação: preparar os discos para receber dados.
i.1)Física: "divisão" dos discos em trilhas e setores(feito na fábrica)
i.2)Lógica: aplicação de um sistema de arquivos apropriado a cada sistema operacional(FAT, NTFS,Ext3, ReiserFS)
Em relação às interfaces SCSI e SATA, elas possuem matérias exclusivas aqui no InfoWester. Clique nos seguintes links para acessá-las:
- Interface SCSI;
- Interface SATA.
Cabo flat de 40 vias. Note que ele possui dois conectores
Tecnologias ATAPI e EIDE
Na interface IDE, também é possível conectar outros dispositivos, como unidades de CD/DVD e zipdrives. Para que isso ocorra, é utilizado um padrão conhecido como ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface), que funciona como uma espécie de extensão para tornar a interface IDE compatível com os dispositivos mencionados. Vale frisar que o próprio computador, através de seu BIOS e/ou do chipset da placa-mãe, reconhece que tipo de aparelho está conectado em suas entradas IDE e utiliza a tecnologia correspondente (ATAPI para unidades de CD/DVD e outros, ATA para discos rígidos).
Como já dito, cada interface IDE de uma placa-mãe pode trabalhar com até dois dispositivos simultaneamente, totalizando quatro. Isso é possível graças a EIDE (Enhanced IDE), uma tecnologia que surgiu para aumentar a velocidade de transmissão de dados dos discos rígidos e, claro, permitir a conexão de dois dispositivos em cada IDE.
Entradas IDE de uma placa-mãe
Conectores IDE em uma placa-mãe
É importante frisar que a tecnologia EIDE tem dois concorrentes de peso: os já mencionados padrões SCSI e SATA. O primeiro é bem mais eficiente, porém muito mais caro. Por esta razão, o padrão SCSI só é usado em aplicações que necessitam de alta performance (como servidores, por exemplo). A tecnologia SATA é que veio para tomar o seu lugar, mas como o padrão IDE está no mercado há muito tempo, demorará para cair completamente em desuso.
Tecnologias DMA e UDMA
Antigamente, somente o processador tinha acesso direto aos dados da memória RAM. Com isso, se qualquer outro componente do computador precisasse de algo na memória, teria que fazer esse acesso por intermédio do processador. Com os HDs não era diferente e, como conseqüência, havia um certo "desperdício" dos recursos de processamento. A solução não demorou muito a aparecer. Foi criada uma tecnologia chamada DMA (Direct Memory Access). Como o próprio nome diz, essa tecnologia tornou possível o acesso direto à memória pelo HD ou pelos dispositivos que usam a interface IDE, sem necessidade do "auxílio" do processador.
Quando o DMA não está em uso, normalmente é usado um esquema de transferência de dados conhecido como modo PIO (Programmed I/O), onde, grossamente falando, o processador executa a transferência de dados entre o HD e a memória RAM. Cada modo PIO existente trabalha com uma taxa distinta de transferência de dados, conforme mostra a seguinte tabela:
Modo 0 3,3 MB/s
Modo 1 5,2 MB/s
Modo 2 8,3 MB/s
Modo 3 11,1 MB/s
Modo 4 16,7 MB/s
Modo 5 20 MB/s
É importante frisar que os HDs IDE mais recentes trabalham com um padrão conhecido como Ultra-DMA (UDMA). Essa tecnologia permite a transferência de dados em uma taxa de, pelo menos, 33,3 MB/s (megabytes por segundo). O padrão UDMA não funciona se somente for suportada pelo HD. É necessário que a placa-mãe também a suporte (através de seu chipset), caso contrário, o HD trabalhará com uma taxa de transferência mais baixa. Veja o porquê: existe 4 tipos básicos de Ultra-DMA: UDMA 33, UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de megabytes transferível por segundo. Assim, o UDMA 33 transmite ao computador dados em até 33 MB/s. O UDMA 66 faz o mesmo em até 66 MB/s, e assim por diante. Agora, para exemplificar, imagine que você instalou um HD UDMA 133 em seu computador. No entanto, a placa-mãe só suporta UDMA de 100 MB/s. Isso não significa que seu HD vai ficar inoperante. O que vai acontecer é que seu computador somente trabalhará com o HD na taxa de transferência de até 100 MB/s e não na taxa de 133 MB/s.
HD externo IomegaO que é um HD externo? Simplesmente um HD que você levar para cima e para baixo, e conecta ao computador apenas quando precisa. Para isso, pode-se usar, por exemplo, portas USB, FireWire e até SATA externo, tudo depende do modelo que você escolher.
Para fechar este artigo, uma pequena curiosidade: quando a IBM lançou o HD 3340, houve um versão com capacidade de 60 MB, sendo que 30 MB eram fixos e os outros 30 MB eram removíveis. Essa característica fez este HD receber o apelido de "30-30". No entanto, existia um rifle chamado Winchester 30-30 e, logo, a comparação entre os dois foi inevitável. Como conseqüência, o HD passou a ser chamado também de Winchester, nome que dificilmente é usado hoje em dia, mas que algumas pessoas pronunciavam sem saber exatamente do que se tratava.