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Cláudio Mauro Camarinho Estrela
1 DISPOSITIVOS DE BLOCO Professor: João Paulo de Brito Gonçalves
2 INTRODUÇÃO Periférico Dispositivo conectado a um computador de forma a possibilitar sua interação com o mundo externo. Conectados ao computador através de um componente de hardware denominado interface. Interface Interconectadas ao barramento interno do computador. Elemento chave na coordenação da transferência de dados. Utilizam um processador dedicado chamado de controlador. Controlador Processador dedicado a realização das operações de entrada e saída. 2
3 DISPOSITIVOS DE ENTRADA E SAÍDA Classificados como: orientado a caracter unidade de transferência é o caracter Ex: teclado, interface serial orientado a bloco unidade de transferência de dados é um bloco de caracteres (fixo) Ex: HDs, CDs, pen-drives Classificados de acordo com o tipo de entidade que interagem: Com usuário Ex: vídeo, teclado, mouse, impressora,... Com dispositivos eletrônicos Ex: disco, fitas, atuadores, controladores,... Com dispositivos remotos Ex: modem, interfaces de rede 3
4 INTRODUÇÃO A memória secundária é uma memória do tipo permanente (não se apaga quando o computador está desligado). Ela tem alta capacidade de armazenamento e custo muito mais baixo que o da memória principal. Geralmente, esses dispositivos são chamados de dispositivos de disco (por usarem geralmente discos para armazenar a informação) ou dispositivos de bloco (por ser o bloco a unidade básica de transferência de dados entre estes dispositivos e outros dispositivos de memória). Tais dispositivos, em geral, são criados usando as seguintes tecnologias:
5 Memórias de discos magnéticos: são dispositivos tais como os disquetes e os discos rígidos, fabricados de modo a armazenar informações sob a forma de campos magnéticos. Eles possuem características magnéticas semelhantes às das fitas cassetes de som, as quais são memórias não voláteis, ou seja, armazenam permanentemente a informação. Memórias de disco Óptico: são dispositivos que utilizam formas ópticas de armazenamento, baseadas nas características reflexivas dos materiais, tal como os CDs e DVDs. Os dispositivos ópticos sofreram uma rápida evolução nos últimos anos, mas o processo de gravação e leitura dos dados permanence semelhante entre as diversas mídias. Memórias Eletrônicas: são construídas com componentes eletrônicos semelhantes aos que compõem a memória RAM e o processador. Enquadram-se nesta classificação as memórias flash como por exemplo os pen drives e os HDs SSDs(Solid State Drives)
6 HD O disco rígido (HD) é uma das melhores formas de armazenamento de grandes quantidades de dados para uso posterior. A ideia é simples: são vários discos magnéticos metálicos (semelhantes a disquetes, porém mais confiáveis e com maior precisão) empilhados um sobre o outro, com várias unidades de leitura e gravação (geralmente 2 para cada disco). A caixa lacrada que os envolve compõe o HD. Os discos rígidos são a base do armazenamento de informações nos computadores, pois é geralmente neles que ficam armazenados os arquivos dos usuários e o próprio sistema operacional, possibilitando seu uso independente de quantas vezes o computador seja ligado e desligado.
7 Histórico Charles Babbage e Lady Lovelace apresentam a primeira máquina de calcular chamada Analytical Engine. A engenhoca previa o uso de cartões perfurados para as instruções e uma capacidade de memorização de 100 números decimais de até 50 dígitos.
8 A primeira fita magnética para a memorização de dados foi apresentada pela IBM. A fita magnética era notavelmente mais veloz do que os cartões perfurados. É lançado o primeiro computador com HD, o RAMAC 305.
9 Disco Rígido de 5Mb de Computador RAMAC 305 juntamente ao HD pesava cerca de 5 toneladas.
10 305 RAMAC
11 A introdução do drive Winchester 3340, estabelece o novo padrão para a indústria nesse campo para a próxima década. Era formado por duas bobinas, e tinha uma capacidade de memorização de 30 milhões de caracteres (30 MB) cada uma.
12 A tecnologia de fitas permitiu a introdução do primeiro drive comercial, capaz de ler e escrever três milhões de caracteres por segundo. Ela oferecia uma capacidade de memorizações maior que 6000 vezes por polegadas quadradas em respeito àquelas do RAMAC.
13 DIVISÃO DO DISCO Componentes de um HD
14 GRAVAÇÃO E LEITURA DE DADOS A superfície de gravação dos pratos é composta de materiais sensíveis ao magnetismo (geralmente, óxido de ferro). O cabeçote de leitura e gravação manipula as moléculas desse material através de seus pólos. Para isso, a polaridade das cabeças muda numa freqüência muito alta: quando está positiva, atrai o pólo negativo das moléculas e vice-versa. De acordo com essa polaridade é que são gravados os bits (0 e 1). No processo de leitura de dados, o cabeçote simplesmente "lê" o campo magnético gerado pelas moléculas.
15 Para a "ordenação" dos dados no HD, é utilizado um esquema conhecido como "geometria dos discos". Nele, o disco é "dividido" em cilindros, trilhas e setores:
17 Sendo que: - Discos: meio magnético onde são gravados osdados. - Braço: Dispositivo Mecânico que serve para movimentar as cabeças de leitura e gravação ao longo da superfície do disco. - Cabeças: dentro de um disco rígido encontramos vários discos sendo que cada um deles possui duas faces. Para cada face, existe uma cabeça correspondente. Um braço mecânico movimenta as cabeças para que cada uma acesse qualquer ponto da sua superfíce magnética.
18 Os discos são divididos em trilhas que são círculos concêntricos, igualmente espaçados. Os setores são as menores unidades de informação que podem ser lidas ou escritas em um disco Um cilindro é um grupo de trilhas de mesmo número em superfícies diferentes. Digamos por exemplo que um disco tenha 4 cabeças e que o braço posicione estas cabeças de forma que cada uma esteja sobre a trilha 50 da superfície. Dizemos então que as cabeças estão posicionadas sobre o cilindro de número 50.
19 Geometria dos Discos -Diferente dos disquetes, que possuem um tamanho prédefinido, os HDs utilizam alguns parâmetros de configuração. São eles: - Número de cabeças (heads): é baseada na quantidade de faces que o disco de tal componente possui. Por exemplo, se forem 3 discos magnéticos em um HD, serão 6 cabeças (2 para cada face dos discos). Atualmente é organizada uma numeração de cabeças virtual, não representativa do número de discos do HD. Esta geometria virtual é convertida para a real pelo controlador do disco. - Número de trilhas: são círculos concêntricos que dividem a área de armazenamento, em alguns casos referenciados por número de cilindros; - Número de setores: são as divisões das trilhas. Dentro de cada setor cabem sempre 512 bytes (mesmo em HDs este valor é fixo).
20 Cálculo de Capacidade Para calcular a capacidade de um disco rígido, utiliza-se a fórmula abaixo: Capacidade de Armazenamento = nº trilhas x nº de setores x nºcabeças x 512. A maioria dos microcomputadores utiliza hoje o processo de detecção automática, porém todos os HDs têm (ou deveriam ter) esses dados estampados em sua capa metálica, de modo que o HD possa ser configurado caso o micro não possua detecção automática ou a mesma não esteja funcionando corretamente.
21 EXEMPLO Em um HD com 1024 cilindros, 256 cabeças e 63 setores por trilha, qual a capacidade máxima de armazenamento deste dispositivo? RESOLUÇÃO: Capacidade de Armazenamento = 1024 x 63 x 256 x 512 = bytes que podem ser convertidos em KB, 8064 MB ou 7,875 GB. Com isso, a capacidade total de armazenamento deste HD são 7,875 GB, uma capacidade extremamente pequena para nossos padrões atuais.
22 Exercício Qual a capacidade de um disco rígido com as seguintes configurações: cabeças cilindros setores