Motivação. Sumário. Hierarquia de Memória. Como registramos nossas histórias (num contexto amplo)?

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Marina Castilho Belmonte
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1 Universidade Federal da Paraíba Centro de Ciências Aplicadas e Educação Departamento de Ciências Exatas Motivação ACII: Armazenamento Secundário Prof. Rafael Marrocos Magalhães professor@rafaelmm.com.br Como registramos nossas histórias (num contexto amplo)? 01 de Março de 2010 UFPB - CCAE - DCE 1 2 Sumário Hierarquia de Memória Hierarquia de memória Mídias Ópticas Fitas Magnéticas Memórias de Estado Sólido Visão do Futuro 3 4

br Como registramos nossas histórias (num contexto amplo)?

2 Disco de plástico ou metal com substrato coberto cm material magnetizável (óxido de ferro) Substrato de alumínio e vidro (mais recente) Superfície mais uniforme, Aumenta confiabilidade Redução nos erros de superfície, reduzindo portanto erros de leitura e escrita Melhor rigidez gerando maior resistência a impactos e danos Gravação e leitura via bobina condutiva - cabeça de leitura/gravação Cabeça fica parada enquanto discos giram Escrita Corrente através da bobina produz campo magnético Pulsos enviados para a cabeça Padrão magnético é gravado na superfície abaixo Leitura Cabeça de leitura separada, próxima a de escrita Operações em alta freqüência permitem mais velocidade e maior densidade de armazenamento 5 6 Anéis concêntricos (trilhas) Espaços vazios entre trilhas Reduzir esses espaços aumenta capacidade Mesma quantidade de bits por trilha (densidade do empacotamento é variável) Velocidade angular é constante Trilhas divididas em setores O tamanho mínimo de um bloco é um setor 7 8

Cabeça fica parada enquanto discos giram Escrita Corrente através da bobina produz campo magnético Pulsos enviados para a cabeça Padrão magnético é gravado na superfície abaixo Leitura Cabeça de

3 Layout do Disco Tipos de Layout Prof. Alexandre Duarte Centro de Ciências Aplicadas e Educação - CCAE/UFPB - Campus IV Litoral Norte Prof. Alexandre Duarte Centro de Ciências Aplicadas e Educação - CCAE/UFPB - Campus IV Litoral Norte 7 Busca de setores Disco deve ser capaz de identificar o início de uma trilha e de um setor Formato do disco Informações não disponíveis para o usuário são mantidas Marca onde iniciam e terminam as trilhas e os setores 11 12

4 Cabeça fixa (raro) ou móvel Disco removível ou fixo Simples ou dupla face (geralmente) Único ou com múltiplos discos Mecanismo da cabeça de leitura/gravação Por contato (disquete) Flutuante (HDs tradicionais) Cabeça fixa Uma cabeça de leitura para cada trilha Cabeças montadas num braço rígido e fixo Cabeça móvel Uma cabeça de leitura e gravação para cada face Montadas num braço móvel Discos removíveis Pode ser removidos da unidade e substituídos por outros discos Provê capacidade ilimitada de armazenamento Transferência de dados fácil entre sistemas Discos não removíveis Montadas permanentemente na unidade Uma cabeça por face Cabeças são unidas e alinhadas Trilhas alinhadas em cada prato formando cilindros Dados são agrupados em cilindros Reduz movimentos das cabeças de leitura/gravação Aumenta velocidade (taxa de transferência) 15 16

Discos removíveis Pode ser removidos da unidade e substituídos por outros discos Provê capacidade ilimitada de armazenamento Transferência de dados fácil entre sistemas Discos não removíveis Montadas

5 Trilhas e Cilindros Prof. Alexandre Duarte Centro de Ciências Aplicadas e Educação - CCAE/UFPB - Campus IV Litoral Norte Discos Rígidos Discos Rígidos Desenvolvido pela IBM em Winchester (EUA) Unidade selada à vácuo composta de um ou mais pratos Cabeças deslizam entre finas camadas de ar enquanto os discos giram Cabeças muito pequenas permitem menores espaços vazios (entre discos, trilhas e setores) Cada vez mais robustos Universal Barato A mais rápida das memórias externas (será?) Tornando-se maior a cada dia 500, 750 e até 1000 Gigabytes (1 TB) facilmente disponíveis no momento 19 20

Winchester (EUA) Unidade selada à vácuo composta de um ou mais pratos Cabeças deslizam entre finas camadas de ar enquanto os discos giram Cabeças muito

6 Discos Rígidos Discos Rígidos Rotação do disco Velocidade em que os discos são capazes de girar (RPM) Tempo de busca (Mover a cabeça para a trilha desejada) Atraso (rotacional) - Espero até o dado girar abaixo da cabeça Tempo de acesso = Busca + Atraso Taxa de transferência - Bytes por segundo que o disco envia para o sistema [É o que interessa no final] Discos Rígidos (imagens) Discos Rígidos (imagens) 23 24

abaixo da cabeça Tempo de acesso = Busca + Atraso Taxa de transferência - Bytes por segundo que o disco

7 Discos Rígidos (imagens) Discos Rígidos (imagens) Discos Rígidos (imagens) RAID RAID - Redundant Array of Independent Disks Não organizado hierarquicamente São vários discos vistos pelo SO como uma única unidade Dados distribuídos em várias unidades Pode armazenar informações redundantes para aumentar a confiabilidade/desempenho do sistema 27 28

discos vistos pelo SO como uma única unidade Dados distribuídos em várias unidades Pode

8 RAID RAID Mídias Ópticas CD - Compact Disc Originalmente para áudio (Pós deck-tape) 700MB ~ 80 minutos de áudio em altíssima qualidade Policarbonato e superfície reflexível, geralmente alumínio Armazenamento por diferenciação geométrica (sulcos) Leitura por reflexão (percepção de afundamento, sulco) Velocidade de acesso linear (constante) rotação conhecida e constante 31 32

alumínio Armazenamento por diferenciação geométrica (sulcos) Leitura por reflexão (percepção de

9 CD - Compact Disc Operação do CD CD - Compact Disc Acesso ao conteúdo (CD-ROM) Áudio, velocidade de acesso constante 1,2 m/s Trilha espiral de 5,23 km de extensão 4391 segundos de áudio em alta qualidade ~73,2 minutos velocidades múltiplas (12X, 24X, 32X, 50X) Limitação física de acesso ao disco óptico (velocidade) Prof. Alexandre Duarte Centro de Ciências Aplicadas e Educação - CCAE/UFPB - Campus IV Litoral Norte CD - Compact Disc CD - Compact Disc 35 36

(12X, 24X, 32X, 50X) Limitação física de acesso ao disco óptico (velocidade) Prof. Alexandre Duarte - www.alexandrend.

10 DVD DVD Digital Video Disk Usada para indicar discos para filmes Apenas compatíveis com filmes Digital Versatile Disk Usado para indicar o driver de computador Ler discos de computadores e também discos de filmes Múltiplas camadas Alta capacidade (4.7GB por camada) Filme completo num só disco Usa compressão MPEG Usa mesmo princípio do CD, porém espaços vazios são bem menores Cabeça de leitura bem menor também Possibilita maior quantidade de dados na mesma área de CD DVD BluRay Mesmas dimensões do CD e do DVD Usado principalmente para vídeos de alta definição (HD) Utiliza laser de ondas mais curtas (405 nm) que o DVD (650 nm) Laser é azulado, por isso do nome Discos de duas camadas pode armazenar 50GB (6x mais que um DVD de duas camadas) 39 40

7GB por camada) Filme completo num só disco Usa compressão MPEG Usa mesmo princípio do CD, porém espaços vazios são bem menores Cabeça de leitura bem menor também Possibilita maior

11 Discos Ópticos Discos Ópticos Discos Ópticos Discos Ópticos 43 44

12 Discos Ópticos Discos Ópticos Fitas Magnéticas Fitas Magnéticas Acesso serial Baixa velocidade Baixíssimo custo Uso em segurança (backup) 47 48

13 Memória de Estado Sólido (SSD) Memória de Estado Sólido (SSD) Vantagens: tempo de acesso reduzido eliminação de partes móveis eletromecânicas, o que reduz vibrações e os torna completamente silenciosos. por não possuírem partes móveis são muito mais resistentes que os HDs comuns, contra choques mecânicos. menor peso em relação aos discos rígidos, consumo reduzido de energia. possibilidade de trabalhar em temperaturas maiores que os HDs comuns - cerca de 70ºC. velocidades apresentando 250MB/s na gravação e até 700MB/s na leitura Desvantagens: Alto custo para o usuário final. Capacidade muito inferior aos discos rígidos. A leitura e escrita de grandes blocos de dados tendem a ser mais lentas em um SSD Dispositivos SSD Dispositivos SSD 51 52

menor peso em relação aos discos rígidos, consumo reduzido de energia. possibilidade de trabalhar em temperaturas maiores que os HDs comuns - cerca de 70ºC.

14 Dispositivos SSD Dispositivos SSD Visão do Futuro 3D Optical Disc 3D Optical Disc Holographic Disc Protein-coated disc 55 56

15 Holographic Disc Discos Biológicos Recapitulando Dúvidas Dados Discos Rígidos Ópticos Magnéticos CD? DVD BluRay SSD Futuro 59 60

16 Próxima aula Em que mídias/tecnologias os provedores de conteúdo armazenam seus dados? 61

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