Arquitetura e Organização de Computadores

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Arquitetura e Organização de Computadores Memória Externa I Prof. Sílvio Fernandes

2 Discos Magnéticos É um prato circular construído de material não magnético (substrato), coberto com um material magnetizável Substrato feito de alumínio, liga de alumínio ou, mais recentemente, de vidro 2

3 Discos Magnéticos Benefícios do substrato de vidro Melhoria na uniformidade da superfície, aumentando a confiabilidade do disco Redução significativa nos defeitos da superfície Melhor rigidez Maior capacidade de suportar choques e danos 3

4 Discos Magnéticos Os discos são feitos de material plástico ou metálico, coberto por material magnetizante B i i Os cabeçotes são, na verdade, bobinas Escrita Correntes em sentidos opostos criam padrões magnéticos distintos Esses padrões são usados para se representar 1 s e 0 s Bit 1 gravado Bit 0 gravado B i i 4

5 Discos Magnéticos B i Leitura Baseia-se no fato de que um campo magnético que se move em relação a uma bobina induz uma corrente nessa bobina Bit 1 lido B i i i Bit 0 lido 5

6 Discos Magnéticos Escrita A cabeça de gravação é feita de material facilmente magnetizável, em forma de anel com um espaço (gap) de um lado e um fio condutor (com algumas voltas) do lado oposto Uma corrente elétrica no fio induz um campo magnético no espaço, que magnetiza uma pequena área do meio de gravação 6

7 Discos Magnéticos 7

8 Organização e formatação de dados A cabeça é um dispositivo pequeno capaz de ler e escrever em uma parte do prato girando por baixo dela A organização dos dados no prato em um conjunto concêntricos de anéis trilhas As trilhas adjacentes são separadas por lacunas Existem milhares de trilhas por superfície 8

9 Organização e formatação de dados Os dados são transferidos de e para o disco em setores, que pode ser variável mas normalmente é fixo em 512 bytes Existem centenas de setores por trilhas Para evitar requisitos de precisão excessivos no sistema, setores adjacentes são separados por lacunas 9

10 Organização e formatação de dados 10

11 Organização e formatação de dados Para que a cabeça de leitura possa ler todos os bits (de qualquer trilha) na mesma velocidade pode-se aumentar o espaçamento entre os bits de informação gravados nos segmentos do disco A informação pode ser varrida com a mesma taxa, girando o disco em uma velocidade fixa (velocidade angular constante ou CAV) 11

12 Organização e formatação de dados Velocidade angular constante Setores em forma de fatia de torta e trilhas concêntricas Trilhas e setores individuais endereçáveis Perda de espaço nas trilhas externas. Menor densidade de dados Pode usar zonas para aumentar capacidade Cada zona tem número fixo de bits por trilha Circuito mais complexo 12

13 Organização e formatação de dados Comparação de métodos de layout de disco 13

14 Organização e formatação de dados Localizando setores Deve ser capaz de identificar início da trilha e setor Formatar disco: Informações adicionais não disponíveis ao usuário Marca trilhas e setores 14

15 Layout do Disco Magnético Setor 0 Setor 1 Espaço 1 Espaço Dados Espaço Espaço ID 0 ID Espaço 2 Dados 1 Espaço 3 Bytes Byte SYNCH N o da Trilha N o do Cabeçote N o do Setor CRC Byte SYNCH Dados CRC Bytes (Seagate ST 506) 15

16 Layout do Disco Magnético Há entre 500 a trilhas por superfície Simplificação dos circuitos eletrônicos faz com que cada trilha armazene a mesma quantidade de bits A densidade (n o de bits/cm) aumenta da trilha mais externa para a trilha mais interna Espaços entre trilhas minimizam a ocorrência de erros devido mau alinhamento do cabeçote interferência entre campos magnéticos adjacentes 16

17 Clusters O disco agrupa os setores numa entidade chamada cluster O cluster é a menor unidade de espaço alocável em disco Quanto maior a capacidade do disco, maior será o tamanho do cluster i.e., mais setores serão chamados a formá-lo Não importa quão pequeno seja um arquivo, ele sempre usará um cluster inteiro para ser armazenado 17

18 Clusters Capacidade do Disco (MB) ESPAÇO MÍNIMO OCUPADO POR UM ARQUIVO NO DISCO Bytes por setor N o de setores por cluster Espaço mínimo ocupado por um arquivo (KB) 1,44 (disquete) ,5 Até De 256 a De 512 a Acima de Exemplo: arquivo de 290 B armazenado num disco que possui clusters formados por 16 setores Tamanho do cluster (em B): 16 x 512 B = B B não serão utilizados nem estarão disponíveis para armazenar outro arquivo 18

19 Características Físicas Movimento da cabeça Cabeça fixo 1 por trilha Cabeça móvel 1 por superfície Transportabilidade disco Disco não-removível Disco removível do Lados utilizados Disco de lado único Disco de lado duplo Número de pratos Prato único Múltiplos pratos Mecanismo da cabeça Contato (disquete) Espaço fixo Espaço aerodinâmico 19

20 Características Físicas Movimento da cabeça Cabeça fixa: Uma cabeça de leitura por trilha. Cabeças montadas sobre braço rígido fixo. Cabeça móvel: Uma cabeça de leitura e escrita por lado. Montada sobre um braço móvel. 20

21 Características Físicas 21

22 Características Físicas Transportabilidade do disco Disco removível: Pode ser removido da unidade e substituído por outro disco. Oferece capacidade de armazenamento ilimitada. Transferência de dados fácil entre sistemas. Disco não removível: Montado permanentemente na unidade 22

23 Características Físicas Múltiplos lados utilizados Uma cabeça por lado Cabeças são unidas e alinhadas Trilhas alinhadas em cada placa formam cilindros Dados são espalhados pelo cilindro: Reduz movimento da cabeça Aumenta velocidade (taxa de transferência) 23

24 Características Físicas Trilhas e cilindros 24

25 Características Físicas Mecanismo da cabeça (disquete) A cabeça leitura-escrita entra em contato físico com o meio de gravação 8, 5,25, 3,5. Pequena capacidade. Até 1,44 MB (2,88 MB nunca foi popular) Lento. Universal. Barato. Obsoleto? 25

26 Características Físicas Mecanismo da cabeça (Winchester) Desenvolvido pela IBM em Winchester (USA) Unidade selada Uma ou mais placas (discos) Cabeças voam na camada de limite de ar enquanto o disco gira Cabeça muito pequena para lacuna do disco Tornando-se mais robusto Universal Barato Armazenamento externo mais rápido Tornando-se maior o tempo todo 250 GB agora facilmente disponível 26

27 Referências STALLINGS, W. Arquitetura e organização de computadores: projeto para o desempenho. 8. ed. Prentice Hall, DELGADO, J.; RIBEIRO, C. Arquitetura de Computadores. 2 ed. LTC, PATTERSON, D. A. ; HENNESSY, J.L. Organização e projeto de computadores a interface hardware software. 3. ed. Editora Campus,

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