HD (Hard Disk) DISCO RÍGIDO

Transcrição

1 HD (Hard Disk) DISCO RÍGIDO

2 HISTÓRIA O primeiro disco rígido (o IBM 350) foi construído em 1956, e era formado por um conjunto de nada menos que 50 discos de 24 polegadas de diâmetro, com uma capacidade total de 4.36 MB (5 milhões de caracteres, com 7 bits cada um), algo espantoso para a época. Comparado com os discos atuais, este pioneiro custava uma verdadeira fortuna: 35 mil dólares. O gabinete tinha 1.70m de altura e quase o mesmo de comprimento e pesava quase uma tonelada. Na época ele era chamado de "unidade de disco" (termo ainda usado hoje em dia por alguns) e podia ser acoplado a diversos computadores produzidos pela IBM. O termo "disco rígido" só surgiu duas décadas depois, junto com os modelos mais compactos.

3 HISTÓRIA IBM 350

4 HISTÓRIA Hoje em dia os HDs já ultrapassaram a marca de 1 TB. São brutalmente mais rápidos que os modelos antigos e também mais baratos. Mesmo com o barateamento da memória Flash, os HDs ainda continuam imbatíveis na hora de armazenar grandes quantidades de dados.

5 COMPONENTES DE UM HD Ficam guardados dentro de uma espécie de "caixa de metal". Essas caixas são seladas e não têm nem ar internamente, pois não podem conter qualquer tipo de material que possa danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis. Se o disco rígido for aberto em um ambiente despreparado e sem o uso dos equipamentos e das técnicas apropriadas, as chances de perdê-lo são extremamente grandes.

6 COMPONENTES DE UM HD Placa Lógica: É uma placa com chips que fica na parte inferior, responsáveis por diversas tarefas. O mais comum é conhecido como controladora, pois gerencia uma série de itens do HD, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação (mostradas adiante), o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.

7 COMPONENTES DE UM HD

8 COMPONENTES DE UM HD PARTE INTERNA DO HD

9 COMPONENTES DE UM HD Pratos e motor: Os pratos são os discos onde os dados são armazenados. São feitos de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Os HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob um motor responsável por fazê-los girar.

10 COMPONENTES DE UM HD É comum encontrar HDs que giram a rpm (rotações por minuto), mas também há modelos que alcançam a taxa de 10 mil rotações, tudo depende da evolução da tecnologia. Até pouco tempo atrás, o padrão do mercado era composto por discos rígidos que giram a rpm. HD sem a placa lógica.

11 COMPONENTES DE UM HD Cabeça e braço: Cabeça: Para ler e gravar dados no disco. São presas a um braço móvel, que permite seu acesso a todo o disco. Contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco, e assim gravar dados. Os HDs atuais possuem de 1 a 4 discos. Como são utilizadas ambas as faces de cada disco, temos um total de 2 a 8 faces e o mesmo número de cabeças de leitura. Olhando por cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena. A "comunicação" ocorre pelos já citados impulsos magnéticos;

12 COMPONENTES DE UM HD

13 COMPONENTES DE UM HD Atuador: Também chamado de voice coil. É o responsável por mover o braço sob a superfície dos pratos, e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs. O trabalho entre esses componentes precisa ser bem feito. O simples fato da cabeça de leitura e gravação encostar na superfície de um prato é suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente ocorrer em caso de quedas, por exemplo.

14 Gravação e Leitura de Dados A superfície de gravação dos pratos é composta de materiais sensíveis ao magnetismo (geralmente, óxido de ferro). O cabeçote de leitura e gravação manipula as moléculas desse material através de seus pólos. Para isso, a polaridade das cabeças muda numa freqüência muito alta: quando está positiva, atrai o pólo negativo das moléculas e vice-versa. De acordo com essa polaridade é que são gravados os bits (0 e 1).

15 Gravação e Leitura de Dados No processo de leitura de dados, o cabeçote simplesmente "lê" o campo magnético gerado pelas moléculas e gera uma corrente elétrica correspondente, cuja variação é analisada pela controladora do HD para determinar os bits. Para a "ordenação" dos dados no HD, é utilizado um esquema conhecido como "geometria dos discos". Nele, o disco é "dividido" em cilindros, trilhas e setores:

16 Gravação e Leitura de Dados

17 Gravação e Leitura de Dados Trilhas: : são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda, como se estivesse um dentro do outro. As trilhas são numeradas de dentro para fora. A trilha que fica mais próxima ao centro é denominada trilha 0, a trilha que vem em seguida é chamada trilha 1 e assim por diante. Cada trilha é dividida em trechos regulares chamados de setor.. Cada setor possui uma determinada capacidade de armazenamento (geralmente, 512 bytes).

18 Gravação e Leitura de Dados E os cilindros?? O cilindro é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas de seus respectivos discos. EXEMPLO: : Imagine que é necessário ler a trilha 42 do lado superior do disco 1. O braço movimentará a cabeça até essa trilha, mas fará com que as demais se posicionem de forma igual. Isso ocorre porque o braço se movimenta de uma só vez, isto é, ele não é capaz de mover uma cabeça para uma trilha e uma segunda cabeça para outra trilha. Isso significa que, quando a cabeça é direcionada à trilha 42 do lado superior do disco 1, todas as demais cabeças ficam posicionadas sob a mesma trilha, só que em seus respectivos discos. Quando isso ocorre, damos o nome de cilindro. O cilindro é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas de seus respectivos discos.

19 Gravação e Leitura de Dados Depois é necessário preparar os discos para receber dados. Isso é feito através de um processo conhecido como formatação.. Há dois tipos de formatação: Formatação física: : é a "divisão" dos discos em trilhas e setores. Esse procedimento é feito na fábrica. Formatação lógica: consiste na aplicação de um sistema de arquivos apropriado a cada sistema operacional. Por exemplo, o Windows é capaz de trabalhar com sistemas de arquivos FAT e NTFS. O Linux pode trabalhar com vários sistemas de arquivos, entre eles, ext3 e ReiserFS.

20 Interfaces Os HDs são conectados ao computador através de interfaces capazes de transmitir os dados entre um e outro de maneira segura e eficiente. Há várias tecnologias para isso, sendo as mais comuns os padrões IDE, SCSI e, mais recentemente, SATA.

21 Interfaces IDE Intelligent Drive Electronics ou Integrated Drive Electronics) também é conhecida como ATA (Advanced Technology Attachment) ou, ainda, PATA (Parallel Advanced Technology Attachment). Um padrão que chegou no mercado na época da antiga linha de processadores 386. Com a popularização desse padrão, as placas-mãe passaram a oferecer dois conectores IDE (primário e secundário), sendo que cada um é capaz de conectar até dois dispositivos.

22 Interfaces As primeiras placas IDE traziam apenas uma ou duas portas IDE e eram instaladas num slot ISA de 16 bits. Depois os fabricantes integraram também outros conectores, dando origem às placas "super-ide", que eram usadas na grande maioria dos micros 386 e 486. As placas mais comuns incluíam uma porta IDE, uma porta FDD, duas portas seriais, uma paralela, além do e o conector do joystick. Estas placas eram configuradas através de um conjunto de jumpers, já que na época ainda não existia plug-and- play

23 Interfaces

24 Interfaces Depois de um tempo os fabricantes passaram a integrar os controladores diretamente no chipset da placa mãe, dando origem às placas com conectores integrados. Inicialmente, as interfaces IDE suportavam apenas a conexão de HDs. Devido a isso, os primeiros drives de CD utilizavam interfaces proprietárias, incorporadas à placa de som, ou mesmo controladoras SCSI. Para solucionar o problema, foi desenvolvido o protocolo ATAPI (AT Attachment Packet Interface) e graças a podemos instalar CD ou DVD na interface IDE.

25 Interfaces IDE Essa conexão é feita ao HD (e a outros dispositivos compatíveis com a interface) por meio de um cabo flat (flat cable) de 40 vias. Posteriormente, chegou ao mercado um cabo flat de 80 vias, cujas vias extras servem para evitar a perda de dados causada por ruídos (interferência). Cabo flat de 40 vias. Note que ele possui dois conectores Conectores IDE em uma placa-mãe

26 Interfaces Abaixo, um cabo de 40 vias (em contraste com o acima de 80 vias).

27 Interfaces SATA A partir de um certo ponto, ficou claro que o padrão IDE/ATA estava chegando a seu limite e que mudanças mais profundas só poderiam ser feitas com a introdução de um novo padrão. Surgiu então o SATA (Serial ATA). É um barramento serial, onde é transmitido um único bit por vez em cada sentido. Isso elimina os problemas de sincronização e interferência encontrados nas interfaces paralelas, permitindo que sejam usadas freqüências mais altas. o cabo SATA é bastante fino, contendo apenas 7 pinos, onde 4 são usados para transmissão de dados e 3 são terras, que ajudam a minimizar as interferências.

28 Interfaces Abaixo os conectores de energia na direita (15 pinos) e dados na esquerda (7 pinos) de um HD SATA.

29 Interfaces SATA Os cabos podem ter até um metro de comprimento e cada porta SATA suporta um único dispositivo, ao contrário do padrão master/slave do IDE/ATA. Por causa disso, é comum que as placas mãe ofereçam 4 portas SATA (ou mais). Existem três padrões de controladoras SATA: SATA 150 (também chamado de SATA 1.5 Gbit/s ou SATA 1500). SATA 300 (SATA 3.0 Gbit/s ou SATA 3000). SATA 600 (ou SATA 6.0 Gbit/s), que ainda está em desenvolvimento.

30 Interfaces Como o SATA utiliza dois canais separados, um para enviar e outro para receber dados, temos 150 ou 300 MB/s em cada sentido, e não 133 MB/s compartilhados, como no caso das interfaces ATA/133. Os nomes SATA 300 e SATA 3000 indicam, respectivamente, a taxa de transferência, em MB/s e a taxa "bruta", em megabits. Para o caso dos micros antigos, uma opção é instalar uma controladora SATA. As mais baratas, com duas portas e em versão PCI. Note que o uso do barramento PCI limita a velocidade da controladora a 133 MB/s (um pouco menos na prática, já que o barramento PCI é compartilhado com outros dispositivos), mas isso não chega a ser um problema ao utilizar apenas um ou dois HDs.

31 Interfaces Existem ainda conversores (chamados de bridges), que permitem ligar um HD IDE diretamente a uma porta SATA, mas eles são mais difíceis de encontrar e geralmente mais caros que uma controladora SATA PCI. Controladora Sata PCI Conversor para porta SATA

32 Interfaces SCSI As controladoras SCSI (pronuncia-se "iscâzi") são as tradicionais concorrentes das interfaces IDE. Evolução do padrão SCSI

33 Interfaces SCSI No SCSI os dispositivos recebem números de identificação (IDs) que são números de 0 a 7 (nas controladoras de 8 bits) e de 0 a 15 nas de 16 bits. Um dos IDs disponíveis é destinado à própria controladora, deixando 7 ou 15 endereços disponíveis para os dispositivos. O ID de cada dispositivo é configurado através de uma chave ou jumper, ou (nos mais atuais), via software. A maioria dos cabos SCSI possuem apenas 3 ou 4 conectores, mas existem cabos com até 16 conectores, usados quando é realmente necessário instalar um grande número de dispositivos:

34 Interfaces De uma forma geral, o padrão IDE tornou-se o padrão nos desktops e também nos servidores e estações de trabalho de baixo custo, enquanto o SCSI tornou-se o padrão dominante nos servidores e workstations de alto desempenho.

35 Armazenamento Um byte (Binary Term), baite ou octeto, é um dos tipos de dados integrais em computação. É usado com frequência para especificar o tamanho ou quantidade da memória ou da capacidade de armazenamento de um certo dispositivo, independentemente do tipo de dados armazenados. Para os computadores, representar 256 números binários é suficiente. Por isso, os bytes possuem 8 bits. Basta fazer os cálculos. Como um bit representa dois valores (1 ou 0) e um byte representa 8 bits, basta fazer 2 (do bit) elevado a 8 (do byte) que é igual a 256.

36 Armazenamento

37 Armazenamento 8 bits => palavra de 1 byte 16 bits => palavra de 2 bytes 32 bits => palavra de 4 bytes.

38 Armazenamento Na transmissão de dados entre dispositivos, geralmente usa-se medições relacionadas a bits e não a bytes. Assim, há também os seguintes termos: 1 Kb/s = 1 kilobit por segundo (1024 bits) 1 Mb/s = 1 megabit por segundo (1024 Megabits) 1 Gb/s = 1 gigabit por segundo (1024 Gigabits)

39 Duvidas