ESTRUTURA DE UM DISCO RÍGIDO

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1 ESTRUTURA DE UM DISCO RÍGIDO O disco rígido é o único componente básico de funcionamento mecânico no PC. Por esse motivo, é também o elemento interno mais suscetível a riscos de problemas relacionados a seu trabalho. Quando se considera ainda a importância das informações pessoais que o usuário armazena no disco rígido, muitas pessoas são levadas a crer que ele é uma espécie de bomba relógio colocada dentro de um PC. No entanto, apesar de ele constituir o componente mais sensível ao risco de avarias, isso não quer dizer que elas sejam habituais. Hoje em dia, qualquer disco rígido em condições de uso normais (que não impliquem um trabalho intensivo como o que é imposto, por exemplo, a um servidor de rede) fica obsoleto e é substituído sem ter sofrido nenhum problema mecânico ao longo de toda a vida. O disco rígido compõe-se de duas seções: a mecânica e a eletrônica (ou lógica). A primeira recupera a informação armazenada magneticamente e a envia à eletrônica, que a interpreta e por sua vez a envia ao bus do sistema. No interior do disco rígido existem vários pratos (disco) rígidos recobertos por uma camada de material magnético. O número de pratos é variável e limitado apenas pela altura da unidade de armazenamento. (Os disquetes também empregam um disco recoberto por material magnético que diferentemente dos pratos do disco rígido, é flexível.) Geralmente, os pratos do disco rígido são feitos de alumínio ou de compostos vitrocerâmicos de grade rigidez. A superfície de cada prato é revestida por uma camada muito fina de um material com a densidade aumentada por partículas metálicas sensíveis ao magnetismo. A informação é armazenada no prato por meio de variações no campo magnético das partículas metálicas. Por essa razão, o aumento de densidade nos componentes metálicos da superfície dos pratos é um dos fatores que permitem que a capacidade de armazenamento dos discos rígidos venha aumentando cada vez mais sem a necessidade do aumento das dimensões das unidades. As cabeças são os elementos encarregados de ler e escrever, utilizando campos elétricos, a informação magnética armazenada nos pratos. Por meio de braços metálicos, elas se deslocam acima da superfície dos pratos, sem chegar a toca-los, deixando entre ambos um espaço de menos de um décimo de milímetro. Esse afastamento entre as cabeças e a superfície dos pratos é produto da pressão do ar que eles deslocam ao girar a velocidade acima de rpm (rotações por minuto). Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 1

2 Como norma, os discos rígidos dispõem de uma cabeça de leitura e de escrita para cada uma das faces de um prato, ou seja, uma cabeça para a face superior e outra para a face interior. Todos os braços das cabeças do disco rígido ficam agrupados e trabalham com uma base num sistema único de movimento, que faz com que as cabeças de todos os pratos se desloquem simultaneamente. Um sistema eletromagnético incumbe-se de mover sobre um eixo o conjunto formado pelos braços e as cabeças do disco rígido, podendo situar estas últimas em qualquer ponto do raio de ação dos braços. Esse movimento, combinado com a rotação dos pratos permite que as cabeças possam percorrer a totalidade da superfície útil dos respectivos pratos. COMO FUNCIONAM OS DISCOS Depois que a seção mecânica do disco obteve os dados, na forma de impulsos elétricos, entra em ação a parte eletrônica, que se encarrega de preparar esses dados para envia-los através do bus de dados incorporado no disco rígido. Os pratos estão unidos no mesmo eixo e alcançam velocidade de rotação muito alta, que pode variar entre e rpm. Essa velocidade é um dos fatores responsáveis pelo desempenho de um disco. Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 2

3 Mas vale a pena destacar: quanto maior for a velocidade de rotação, tanto mais ruidoso será o disco e tanto maior seu aquecimento, que lhe encurta a vida útil. O motor que gira os pratos deve ser de alta precisão para assegurar a integridade dos dados armazenados. A mecânica de precisão em que se baseia o funcionamento do disco rígido precisa recorrer à seção lógica, localizada na zona inferior da unidade, para que qualquer operação possa ser executada. A conexão entre as duas partes é feita por meio de um cabo plano de grande capacidade de transferência. Os sinais lidos por cada cabeça são enviados diretamente à seção lógica. Esta recompõe os dados originais a partir da informação codificada magneticamente nos pratos. Para armazenar a informação e poder recuperá-la sem problemas e sem desperdício de tempo, o disco rígido divide as superfícies magnéticas, de modo a obter uma estrutura de armazenamento consistente e eficaz. Num disco rígido, a informação organiza-se em cilindros, trilhas e setores. As cabeças lêem e gravem os dados nos pratos, traçando círculos concêntricos, que recebem o nome de trilhas. Estas se dividem por sua vez em setores, cada qual com capacidade aproximada de 512 bytes. Os pratos ficam empilhados sobre um eixo e armazenam informação em ambas faces. A maioria dos discos rígidos possui dois ou três pratos girando simultaneamente, ou seja, Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 3

4 quatro a seis faces para o armazenamento de dados. Todas as trilhas que ocupam uma mesma posição na superfície de cada face de um prato recebem o nome de cilindro. OS SISTEMAS DE ARQUIVOS O sistema de arquivos NTFS é muito mais confiável que o FAT(File Alocation Table) ou também chamada de FAT16, além de não ter o problema de espaço desperdiçado (slack space) existente no sistema FAT. É preferível, então, que você opte pelo sistema NTFS. No sistema FAT, o tamanho de todos os arquivos salvos no disco devem ser múltiplos do tamanho de cada unidade de alocação (cluster), que é a menor unidade de armazenamento usado por esse sistema. Por exemplo, se o seu disco rígido está usando um cluster de 32 KB e você deseja salvar um arquivo de 100 KB, obrigatoriamente este arquivo usará 4 clusters (128 KB, que é o múltiplo de 32 KB mais próximo), e você terá um desperdício de 28 KB. Esse desperdício é também conhecido como slack space. Acontece que quando você der um comando Dir neste disco, o arquivo aparecerá como tendo 100 KB, mas ele está ocupando, na verdade, 128 KB de seu disco rígido. Em um disco rígido típico, o desperdício pode chegar a até 25%. O problema é que não há como usar esse espaço desperdiçado e seu disco rígido ficará cheio antes do tempo: em um disco rígido de 2 GB que tenha 25% de seu espaço desperdiçado você só poderá armazenar 1,5 GB de dados, por exemplo. NOTA: Por ter sido a primeira, a FAT16 está limitada em alocar no máximo 2 GB. Ou seja caso você tenha um disco de 10 GB você só conseguirá usar 2 GB daquele disco, 8 GB serão perdidos, sem utilização. Isto já não acontece a partir da FAT32 ou NTFS. O sistema FAT-32, usado pelo Windows 95 OSR2 e Windows 98 ameniza esse problema, pois ele usa clusters menores (tipicamente de 4 KB). O NTFS não trabalha com o conceito de clusters; ele opera diretamente com os setores do disco rígido, que são de 512Bytes, e, com isso, o desperdício é praticamente nulo. Levando em conta que o sistema operacional mais usado no mundo são os da Microsoft deveremos usar o sistema de arquivos de FAT-32 (no caso do Windows 95 OSR2 e Windows 98), NTFS (no caso Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 4

5 do Windows NT, 2000server e windows xp), para evitarmos perdas de espaço em disco. NOTA: Para mais detalhes sobre sistema de arquivos, consulte material no site do professor sobre sistemas de arquivos, clicando aqui. FORMATAÇÃO Para podermos usar o disco rígido, primeiro devemos formatá-lo. Formatar significa dividir logicamente o disco em setores endereçáveis, permitindo que os dados possam ser gravados e posteriormente lidos de maneira organizada. Existem dois tipos de formatação: a formatação física, ou formatação de baixo nível, e a formatação lógica. Foi abordado anteriormente sobre a organização do disco em trilhas, setores e cilindros. Esta organização é necessária para que se possa ler e gravar dados no disco. A divisão do disco em trilhas, setores e cilindros é chamada de formatação de baixo nível, ou formatação física. Os discos mais antigos, padrão ST-506 e ST-412 (que há mais de uma década deixaram de ser usados, sendo substituídos pelos discos padrão IDE e SCSI), eram muito mais simples do que os atuais, permitindo que a formatação física fosse feita pelo próprio usuário através do Setup. Inclusive, estes discos precisavam ser periodicamente reformatados fisicamente. Isso acontecia por um problema simples: quando lidos pela cabeça de leitura, os setores do disco esquentavam e se expandiam, esfriando e se contraindo logo em seguida. Esta expansão e contração da superfície do disco, acabava por alterar a posição das trilhas, causando desalinhamento e dificultando a leitura dos dados pela cabeça magnética, sendo necessária uma nova formatação física para que as trilhas, setores e cilindros, voltassem às suas posições iniciais. Para piorar, nesses discos obsoletos era utilizado um motor de passo para movimentar as cabeças eletromagnéticas (semelhante ao usado nos drives de disquetes) que, por não ser completamente preciso, sempre acabava causando algum desalinhamento também. Os HDs IDE e SCSI, usados atualmente, já são muito mais complexos do que os discos antigos, sendo quase impossível determinar sua disposição de trilhas, setores e cilindros para possibilitar uma formatação física. Eles também não possuem o problema de desalinhamento, de modo que neles a formatação física é feita somente uma vez na fábrica. Qualquer tentativa indevida de formatar fisicamente um disco moderno simplesmente não surtirá efeito, podendo em alguns casos, até mesmo inutilizar o disco, salvo quando feita usando algum programa específico e sob orientação do fabricante. Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 5

6 Concluindo, todos os HDs do padrão IDE ou SCSI não precisam ser formatados fisicamente, não sendo aconselhada qualquer tentativa. Existem alguns programas, como o Maxtor Low Level Format, que são usados por alguns usuários como formatadores físicos. Na verdade, a maioria destes programas são simplesmente ferramentas de diagnóstico e correção de erros, na mesma linha do Scandisk, que checam o disco marcando setores defeituosos, permitindo também visualizar muitos outros erros lógicos no disco e corrigi-los. De qualquer maneira, a ação destes programas é apenas a nível lógico. Outros programas como o Zero Fill fazem um tipo de formatação irreversível, preenchendo todos os setores do disco com bits 0. A única diferença deste tipo de formatação, para a feita pelo comando "Format" é que não é possível recuperar nenhum dos dados anteriormente gravados no disco. Finalmente, temos alguns programas antigos, assim como a opção de "Low Level Format" encontrada em BIOS mais antigos que se destina a formatar fisicamente os antigos HDs padrão MFM e RLL. Quando usado em um HD IDE ou SCSI, este tipo de formatação simplesmente não funciona. Quando muito é apagado o Defect Map e o setor de Boot do HD. Algumas pessoas tentam usar placas mãe mais antigas, que possuem no Setup a opção de formatação de baixo nível para formatar fisicamente seus discos rígidos IDE a fim de eliminar setores danificados no disco. Este procedimento, além de poder causar danos ou mesmo a inutilização do disco rígido, não traz vantagens. Um setor danificado é uma pequena falha na superfície magnética do disco rígido, onde não se pode gravar dados com segurança. Estes danos na superfície do HD podem surgir devido a algum impacto forte, ou mesmo devido ao desgaste da mídia magnética, o que costuma ocorrer em HDs com muito uso. BIBLIOGRAFICA Prof. Luiz Fernando Laguardia Campos 6

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