O DISCO RÍGIDO 1-O INÍCIO

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1 O DISCO RÍGIDO 1-O INÍCIO O HD ou Disco Rígido é um sistema de armazenamento de alta capacidade que, ao contrário da memória RAM, não perde seus dados quando desligamos o computador, sendo por isso destinado ao armazenamento de arquivos e programas. O HD é composto por vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa lacrada, pois, como os discos giram a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira entre os discos e a cabeça de leitura causaria uma colisão que poderia danificar gravemente o equipamento. Sem dúvida, o disco rígido foi um dos componentes que mais evoluiu na história da computação. O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, e era formado por nada menos que 50 discos de 24 polegadas de diâmetro, com uma capacidade total de 5MB, incrível para a época. Este primeiro disco rígido, foi chamado de "Winchester" termo muito usado ainda hoje para designar HDs de qualquer espécie. Ainda no início da década de 80, os discos rígidos eram muito caros e modelos de 10 Megabytes custavam quase dólares, enquanto hoje compramos modelos de 500 Gigabytes por menos de 200 dólares.

2 2-CONEXÕES COM A PLACA MÃE Se você fizer uma pesquisa por modelos de Discos Rígidos, certamente vai encontrar os termos IDE, IDE/ATA, SATA e SATA2. De uma forma geral, já é de conhecimento comum que isso tem alguma coisa a ver com velocidade, mas nem todos sabem exatamente o que significam. Estas siglas resumem-se a nomes de padrões para interfaces de controladores, que são responsáveis pelos dispositivos de armazenamento de dados do computador. Nas Interfaces antigas a controladora (que em termos simples é uma espécie de padrão que faz a ligação e transferência de dados entre os dispositivos de armazenamento no computador) fazia parte da interface e não do próprio HD como é atualmente. Para facilitar a visualização, abaixo vamos falar de cada uma delas em separado. 2.1-Padrão IDE O IDE, do inglês Integrated Drive Eletronics, foi o primeiro padrão que integrou a controladora com o Disco Rígido. Os primeiros HDs com interface IDE foram lançados por volta de 1986 e na época isto já foi uma grande inovação porque os cabos utilizados já eram menores e havia menos problema de sincronismo, o que deixava os processos mais rápidos. Inicialmente, não havia uma definição de padrão e os primeiros dispositivos IDE apresentavam problemas de compatibilidade entre os fabricantes. O ANSI (American National Standards Institute), em 1990, aplicou as devidas correções para padronização e foi criado o padrão ATA (Advanced Technology Attachment). Porém com o nome IDE já estava mais conhecido, ele permaneceu, embora algumas vezes fosse chamado de IDE/ATA. As primeiras placas tinham apenas uma porta IDE e uma FDD (do drive de disquete) e mais tarde passaram a ter ao menos duas (primária e secundária). Cada uma delas permite a instalação de dois drives, ou seja que podemos instalar até quatro Discos Rígidos ou CD/DVD-ROMs na mesma placa. Para diferenciar os drives instalados na mesma porta, existe um jumper para configurá-los como master (mestre) ou slave. Inicialmente, as interfaces IDE suportavam apenas a conexão de Discos Rígidos e é por isso que há um tempo atrás os computadores ofereciam como diferencial os famosos "kits multimídia", que eram compostos por uma placa de som, CD-ROM, caixinhas e microfone. O protocolo ATAPI (AT Attachment Packet Interface) foi criado para fazer a integração deste tipo de drive com o IDE, de forma que se tornou rapidamente o padrão 2.2- Padrão SATA

3 O SATA ou Serial ATA, do inglês Serial Advanced Technology Attachment, foi o sucessor do IDE. Os Discos Rígidos que utilizam o padrão SATA transferem os dados em série e não em paralelo como o ATA. Como ele utiliza dois canais separados, um para enviar e outro para receber dados, isto reduz (ou quase elimina) os problemas de sincronização e interferência, permitindo que frequências mais altas sejam usadas nas transferências. Os cabos possuem apenas sete fios, sendo um par para transmissão e outro para recepção de dados e três fios terra. Por eles serem mais finos, permitem inclusive uma melhor ventilação no gabinete. Um cabo SATA pode ter até um metro de comprimento e cada porta SATA suporta um único dispositivo (diferente do padrão master/slave do IDE). Existem dois padrões de controladores SATA: o SATA 150 (ou SATA 1.5 Gbit/s ou SATA 1500), o SATA 300 (SATA 3.0 Gbit/s ou SATA 3000) e o SATA 600 (ou SATA 6.0 Gbit/s). Este último é a terceira geração desta tecnologia e foi lançado em Maio de 2009 e são melhor aproveitados por Discos rígidos de Estado Sólido. 2.3-Padrão SATA II É chamado de SATA II ou SATA 2, basicamente todos os produtos da segunda geração do SATA (aquela com especificação de 3.0Gbit/s). A diferença entre o SATA e o SATA II é a basicamente a velocidade para transferência de dados. 2.4-Pinos X Velocidade Para uma melhor visualização, organizamos uma tabela com a quantidade de pinos e a velocidade da taxa de transferência de dados destes padrões.

4 3-FUNCIONAMENTO DO DISCO RÍGIDO Dentro do disco rígido, os dados são gravados em discos magnéticos, chamados em Inglês de Platters Estes discos internos são compostos de duas camadas. A primeira é chamada de substrato, e nada mais é do que um disco metálico, geralmente feito de ligas de alumínio. A fim de permitir o armazenamento de dados, este disco é recoberto por uma segunda camada, agora de material magnético. Os discos são montados em um eixo que por sua vez gira graças a um motor especial. Para ler e gravar dados no disco, usamos cabeças de leitura eletromagnéticas (heads em Inglês) que são presas a um braço móvel (arm), o que permite o seu acesso a todo o disco. Um dispositivo especial, chamado de atuador, ou actuator em Inglês, coordena o movimento das cabeças de leitura.

5 3.1-GRAVAÇÃO E LEITURA DE DADOS O platter de um disco rígido é recoberto por uma camada magnética extremamente fina. Na verdade, quanto mais fina for a camada de gravação, maior será sua sensibilidade, e consequentemente maior será a densidade de gravação permitida por ela. Os primeiros discos rígidos, assim como os discos usados no início da década de 80, utilizavam a mesma tecnologia de mídia magnética utilizada em disquetes, chamada "coated media", que além de permitir uma baixa densidade de gravação, não é muito durável. Os discos atuais já utilizam mídia laminada (plated mídia); uma mídia mais densa, de qualidade muito superior, que permite a enorme capacidade de armazenamento dos discos modernos. A cabeça de leitura e gravação de um disco rígido funciona como um eletroímã, semelhante aos que estudamos nas aulas de ciências do primário, sendo composta de uma bobina de fios que envolvem um núcleo de ferro. A diferença é que num disco rígido, este eletroímã é extremamente pequeno e preciso, a ponto de ser capaz de gravar trilhas medindo menos de um centésimo de milímetro. Quando estão sendo gravados dados no disco, a cabeça utiliza seu campo magnético para organizar as moléculas de óxido de ferro da superfície de gravação, fazendo com que os pólos positivos das moléculas fiquem alinhados com o pólo negativo da cabeça e, consequentemente, com que os pólos negativos das moléculas fiquem alinhados com o pólo positivo da cabeça. Usamos neste caso a velha lei "os opostos de atraem". Como a cabeça de leitura e gravação do HD é um eletroímã, sua polaridade pode ser alternada constantemente. Com o disco girando continuamente, variando a polaridade da cabeça de gravação, variamos também a direção dos pólos positivos e negativos das moléculas da superfície magnética. De acordo com a direção dos pólos, temos um bit 1 ou 0. Para gravar as seqüências de bits 1 e 0 que formam os dados, a polaridade da cabeça magnética é mudada alguns milhões de vezes por segundo, sempre seguindo ciclos bem determinados. Cada bit é formado no disco por uma seqüência de várias moléculas. Quanto maior for a densidade do disco, menos moléculas serão usadas para armazenar cada bit, e teremos um sinal magnético mais fraco. Precisamos então de uma cabeça magnética mais precisa. Quando é preciso ler os dados gravados, a cabeça de leitura capta o campo magnético gerado pelas moléculas alinhadas. A variação entre os sinais magnéticos positivos e negativos gera uma pequena corrente elétrica, que caminha através dos fios da bobina. Quando o sinal chega na placa lógica do HD, ele é interpretado como uma seqüência de bits 1 e 0. Vendo desta maneira, o processo de armazenamento de dados em discos magnéticos parece ser simples, e realmente era nos primeiros discos rígidos (como o Winchester da IBM), que eram construídos de maneira praticamente artesanal. Apesar de, nos discos modernos terem sido incorporados vários aperfeiçoamentos, o processo básico continuawww.mis-sp.org.br. sendo o mesmo.

6 3.2-TRILHAS, SETORES E CILINDROS Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no disco rígido, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores. As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. Cada trilha recebe um número de endereçamento, que permite sua localização. A trilha mais externa recebe o número 0 e as seguintes recebem os números 1, 2, 3, e assim por diante. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos trechos onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígido atual possui até 900 setores em cada trilha (o número varia de acordo com a marca e modelo), possuindo sempre mais de 3000 trilhas. Para definir o limite entre uma trilha e outra, assim como, onde termina um setor e onde começa o próximo, são usadas marcas de endereçamento, pequenas áreas com um sinal magnético especial, que orientam a cabeça de leitura, permitindo à controladora do disco localizar os dados desejados. Em HDs IDE estas marcas são feitas apenas uma vez, durante a fabricação do disco, e não podem ser apagadas via software. Existem alguns programas como o Norton Calibrate, que prometem uma formatação física não destrutiva, regravando as marcas de orientação o que, segundo os manuais, melhoraria a confiabilidade do disco. Entretanto, a grande maioria dos discos atuais não permite este tipo de regravação, também por que ela não é necessária. Ao rodar estes programas, apesar de ser mostrado um indicador de progresso, não será feito absolutamente nada. Além das trilhas e setores, temos também as faces de disco. Um HD é formado internamente por vários discos empilhados, sendo o mais comum o uso de 2 ou 3 discos. Em geral, apenas HDs de grande capacidade utilizam 4 ou mais discos. Assim como num disquete, podemos usar os dois lados do disco para gravar dados, cada lado passa então a ser chamado de face. Em um disco rígido com 2 discos por exemplo, temos 4 faces. Como uma face é isolada da outra, temos num disco rígido várias cabeças de leitura, uma para cada face. Apesar de possuirmos várias cabeças de leitura num disco rígido, elas não se movimentam independentemente, pois são todas presas à mesma peça metálica, chamada braço de leitura. O braço de leitura é uma peça triangular, que pode se mover horizontalmente. Para acessar um dado contido na trilha 982 da face de disco 3, por exemplo, a controladora do disco ativa a cabeça de leitura responsável pelo disco 3 e a seguir, ordena ao braço de leitura que se dirija à trilha correspondente. Não é possível que uma cabeça de leitura esteja na trilha 982, ao mesmo tempo

7 que outra esteja na trilha 5631, por exemplo, justamente por seus movimentos não serem independentes. Já que todas as cabeças de leitura sempre estarão na mesma trilha de seus respectivos discos, deixamos de chamá-las de trilhas e passamos a usar o termo "cilindro". Um cilindro nada mais é do que o conjunto de trilhas com o mesmo número nos vários discos. Por exemplo, o cilindro 1 é formado pela trilha 1 de cada face de disco, o cilindro 2 é formado pela trilha 2 de cada face, e assim por diante. 3.3-Setor de Boot. 1-O setor de boot é o lugar no disco onde ficam as informações de localização do sistema operacional. É onde a BIOS procura o sistema operacional no HD No setor de boot é registrado onde o sistema operacional está instalado, com qual sistema de arquivos o disco foi formatado e quais arquivos devem ser lidos para inicializar o computador. 2-Pode ser chamado MBR ou trilha 0 Registro de Inicialização Mestre falar sobre virus 2.1-Bootstrap 2.2-Tabela de partição Quantas partições Onde estão estas partições 4-SSD O SSD é o substituto do HD. SSD é a sigla para Solid-State Drive, em português "Unidade de Estado Sólido". Trata-se de um tipo de dispositivo para armazenamento de dados que, de certa forma, concorre com os discos rígidos. Aceita-se a ideia de que seu nome faz alusão à inexistência de peças móveis na constituição do dispositivo, o que já não acontece nos HDs, que precisam de motores, discos e cabeçotes de leitura e gravação para funcionar. Em aparelhos SSD, o armazenamento é feito em um ou mais chips de memória, dispensando totalmente o uso de sistemas mecânicos para o seu funcionamento. Como consequência desta característica, unidades do tipo acabam sendo mais econômicas no consumo de energia, afinal,

8 não precisam alimentar motores ou componentes semelhantes (note, no entanto, que há outras condições que podem elevar o consumo de energia, dependendo do produto). Esta característica também faz com que "discos SSD "(não se trata de um disco, portanto, o uso desta denominação não é correto, mesmo assim, é um termo relativamente comum) utilizem menos espaço físico, já que os dados são armazenados em chips especiais, de tamanho reduzido. Graças a isso, a tecnologia SSD começou a ser empregada de forma ampla em dispositivos portáteis, tais como notebooks ultrafinos (ultrabooks) e tablets. As conexões do SSD com a placa mãe são as mesmas vistas para o HD, conexões IDE e SATA. Esses drives SSD também podem contar com uma pequena quantidade de memória RAM que atua como cache (ou buffer), não só para acelerar o acesso aos dados mais utilizados, mas também para aumentar a vida útil do dispositivo. E é claro: também podem ter um chip controlador (muitas vezes chamado de SoC, de System on a Chip) responsável por gerenciar o acesso aos chips de armazenamento. A grande desvantagem do SSD é o preço que é bem mais alto que de um HD.