ARQUITETURA DE COMPUTADORES

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1 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 07: Memória Secundária

2 MEMÓRIA SECUNDÁRIA Discos magnéticos: Organização do disco magnético em faces, trilhas e setores; Tipos de discos magnéticos Discos óticos: CD/DVD/BluRay Discos de memória Pen-drives; SSD

3 Memória primária ou interna: Situada na placa-mãe e ligada diretamente à UCP seja através do barramento frontal, FSB, seja através de um controlador incorporado ao processador; Memória secundária ou externa: Situada fora da placa-mãe, ligada ao processador pelo barramento de E/S;

4 Tipos de Memória Secundária: Discos magnéticos: Flexíveis (em desuso) e Rígidos. Discos óticos: CD (Compact Disk): CD ROM; CD -/+ R; CD -/+ RW DVD(Digital Versatile Disk): DVD ROM; DVD -/+ R; DVD -/+ RW BluRay Discos de Estado Sólido (SSD; Solid State Disk) Fitas Magnéticas

5 Discos Magnéticos: Superfície rígida revestida de material magnetizável; Substrato dos discos rígidos: Os primeiros: alumínio; Atualmente: vidro: Superfície mais uniforme; Menos defeitos na superfície; Mais rígidos; Mais resistentes a choques.

6 Mecanismo de leitura/escrita: Cabeça de leitura/gravação constituída por bobina (eletroímã) situada na extremidade de braço móvel; Durante leitura ou escrita: cabeça imóvel, disco gira; Escrita: Corrente no eletroímã gera pulsos magnéticos; Pulsos magnetizam pontos na superfície do disco. Leitura: Campos magnéticos se movendo próximo a um eletroímã geram pulsos de corrente elétrica; Pulsos são lidos e convertidos em bits.

7 Mecanismo de leitura/escrita

8 Organização e formatação: Dados armazenados em trilhas (circunferências concêntricas); Velocidade angular constante; Nos discos antigos: mesmo número de bits por trilha (densidade de dados variável); Trilhas divididas em setores (arcos de circunferência); Setores armazenam mesmo número de bytes (512); Menor unidade possível de leitura (unidade de transferência de dados): bloco, formado por um setor ou conjunto de mesmo número de setores ( cluster );

9 Disposição em trilhas/setores

10 Densidade de dados homogênea: Pontos das trilhas internas movem-se mais lentamente em relação às cabeças que pontos das trilhas externas, por isso as trilhas internas gravam bits mais próximos que as externas (trilha zero: mais confiável); Resultado: Setores com o formato de fatias de pizza; Desperdício de espaço. Pode-se usar setores de mesmo comprimento (linear), com a mesma densidade de dados. Resultado: Aumenta-se muito a capacidade; Os setores são mapeados em conjuntos de setores/trilhas virtuais (circuitos de controle mais complexos) IDE (Integrated Drive Electronics) ou ATA (AT Attachment);

11 Mapeamento de setores (IDE ou ATA)

12 Discos múltiplos: Cada disco tem duas faces (nos IDE: uma delas é dedicada apenas à localização das trilhas/setores); Cada face é lida/escrita por uma cabeça; As cabeças movimentam-se em conjunto e quando uma delas para sobre uma trilha, todas as demais param sobre as trilhas correspondentes.

13 Discos SATA (Serial ATA): Mecanicamente, similares aos ATA. A diferença está na interface (barramento): ATA (IDE; PATA): Barramento paralelo com 32 linhas de dados; O padrão aceita no máximo 2 controladores na placa-mãe (primária e secundária) e 2 unidades (óticas ou magnéticas) por controlador, uma master, uma slave. Taxa: 132 MB/s em barramento de 33MHz SATA (Serial ATA): padrão serial, suporta conexão à quente, não usa configuração master/slave, é plug-and-play, 3 versões: SATA-1 ou SATA 150: frequência de 1,5 GHz, taxa 150 MB/s; SATA-2 ou SATA 300: frequência de 3 GHz, taxa 300 MB/s; SATA-3 ou SATA 600: frequência de 6 GHz, taxa 600 MB/s (SSD).

14 Desempenho: Tempo de busca: tempo para que as cabeças de gravação se movam até a trilha ( cilindro ); Latência: tempo para que o primeiro setor do cluster se mova até abaixo da cabeça; Tempo de acesso: busca + latência.

15 Discos óticos - CDs: Concebidos para gravação de áudio digital; Capacidade: 650 MB; Material: placa metálica refletora (alumínio) revestida de policarbonato; Dados armazenados na forma de pequenas deformações; Leitura: reflexão de raio LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation).

16 CD: Face refletora

17 CD: estrutura da face refletora

18 CD: deformações na face refletora

19 CD: Leitura por reflexão

20 CD: Trilha única: Velocidade (linear) constante: 1,2 m/s (1x) Comprimento da trilha: m. Portanto: tempo = seg = 73,2 min

21 CD: Dispositivo de leitura

22 CDs Graváveis / Regraváveis: CD-R / CD+R: WORM = Write Once, Read Many; Compatíveis com acionadores de CD ROM; CD-RW / CD+RW: Grava / Remove / Grava; Compatíveis com acionadores de CD-ROM; Tecnologia: mudança de fase.

23 DVD: Concebidos para vídeo digital... Nome original: Digital Video Disk. Logo se percebeu que poderia armazenar também dados, em maior quantidade que os CDs (4,7 GB)... Digital Versatile Disk.

24 DVD - Tecnologia: Multi-camadas (até duas faces, duas camadas por face); Como ler duas camadas? -> Focalizando laser. 4,7 GB Camada da base / 3,8 GB camada intermediária.

25 BluRay: Similar ao DVD, porém usa LASER azul (comprimento de onda: nm contra do LASER vermelho); Com isto aproxima as linhas da espiral, aumentando a capacidade do disco ( cabe filme de TV de alta definição); 25 GB Camada simples / 50 GB camada dupla (a tecnologia pode alcançar capacidades de até 200 GB); Padronizado pela Blu-ray Disc Association ; Concorrente: HD DVD (15/30 GB camada simples/dupla);

26 Fitas magnéticas: Acesso sequencial; Lentas; Extremamente baratas; Grande capacidade; Utilização típica: cópias de segurança.

27 Pen drives de memória Flash : Única memória de semicondutores usada comumente como memória secundária; Neste caso: emulam discos flexíveis de alta capacidade (leitura em bloco, simulando clusters formados por setores de 512 bits). Tornaram os discos flexíveis obsoletos.

28 Discos de Estado Sólido (SSD): Tipos: Todo feito de memória de semicondutores ( flash ): Baixo custo, dura pouco, fraco desempenho; vida útil curta (número de escritas limitado); é como um pen drive. Híbrido, memória DDR + disco magnético: Caro, desempenho excelente; usa bateria para manter os dados na memória DDR volátil; para evitar falhas, usa discos magnéticos para manter cópias frequentes dos arquivos; Híbrido, memória DDR + flash ( cached flash ): Preço razoável, bom desempenho; a memória DDR funciona como cache (de mesma capacidade) da memória flash ; ao desligar, todo o conteúdo da DDR é copiado no flash, ao ligar é copiado de volta na DDR, evitando o problema da limitação do número de escritas na memória flash.

29 Disco de Estado Sólido (SSD): Disco SSD híbrido cached flash

30 ARQUITETURA DE COMPUTADORES Aula 7: Memória Secundária

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