*************************************** ********** ARQ - Trabalho HD ********** *************************************** Data : 26/03/2003 a 11/04/2003 Versão : 04/07/2007 Professor: Francisco Aurélio de Souza Grossi Autor : Leandro Salvador ( leandrosalvador.com.br ) * Objetivo - Descrever detalhadamente um componente de hardware envolvido em sistemas computacionais - Aspectos que devem ser abordados - funcionamento - características - vantagens - desvantagens - capacidades - limitações - histórico - Número de páginas - 6 a 12 - Conteúdo - texto - diagramas - figuras - fotos - exemplos - qualquer outro material de apoio - Equipamento escolhido - HD - Prazo de entrega - 11/04/2003 - Apresentação - 10 minutos * Histórico Computador - O primeiro computador comercial de grande escala foi o UNIVAC, UNIVersal Automatic Computer, americano, de 1951, que era programado ajustando-se cerca de 6.000 chaves e conectando-se cabos a um painel. - A entrada e saída de informações era realizada por uma fita metálica de 1/2 polegada de largura e 400 metros de comprimento. - Ao todo, venderam-se 46 unidades do UNIVAC Modelo I, que eram normalmente acompanhados de um dispositivo impressor chamado UNIPRINTER, que, sozinho, consumia 14.000 Watts. - Outro foi o IBM 701, de 1952, que utilizava fita plástica, mais rápida que a metálica do UNIVAC, e o IBM 704, com a capacidade fenomenal de armazenar 8.192 palavras de 36 bits, ambos da IBM. - Na Inglaterra surgem o MADAM, Manchester Automatic Digital Machine, o SEC, Simple Electronic Computer, e o APEC, All-Purpose Electronic Computer. - Entre 1945 e 1951, o WHIRLWIND, do MIT, foi o primeiro computador a processar informações em tempo real, com entrada de dados a partir de fitas perfuradas e saída em CRT (monitor de vídeo), ou na flexowriter, uma espécie de máquina de escrever (Whirlwind quer dizer redemoinho). - Em 1947 Bardeen, Schockley e Brattain inventam o transístor. - Em 1953 Jay Forrester constrói uma memória magnética. * Histórico HD - O primeiro HD foi construído pela IBM em 1957. - Este era formado por 50 discos de 24 polegadas com uma capacidade total de 5 MB, uma capacidade incrível para a época. - Este foi chamado de "Winchester" termo que é muito usado ainda hoje para designar HD's de qualquer espécie. - Mais tarde os discos foram diminuindo para 14 e depois 8 polegadas, chegando às 5,25" e 3,5" polegadas usados hoje em dia. - Os modelos de 5,25" já estão obsoletos, não obstante, alguns fabricantes ainda fabricam modelos de HD's de 5,25", estes, ao contrário do que podem aparentar, são muito mais lentos e menos confiáveis do que os modelos de 3,5" polegadas. - Isto acontece por um fato muito simples, sendo os seus discos maiores, estes não podem girar a uma velocidade tão alta quanto os discos de 3,5". - Além disso, apresentam falhas muito mais freqüentes, devido a um maior esforço dos mecanismos de rotação. - Um exemplo de discos de 5,25" são os Quantum BigFoot. * Histórico Winchester - O nome Winchester é um remanescente da primeira unidade que utilizou essa tecnologia. - Construída pela IBM, ela foi a princípio chamada de 3030 por ter dois lados, cada um deles com capacidade para armazenar 30 MB. - Como esse código lembrava o famoso rifle de repetição Winchester 3030, que, segundo as lendas, conquistou o Oeste Americano, o nome Winchester acabou sendo incorporado a unidade de disco. - O apelido fez tanto sucesso que acabou sendo generalizado e passou a identificar a própria tecnologia com a qual a unidade foi construída. - Uma outra história conta que o nome Winchester nasceu do fato de que a técnica de cabeçotes livres foi desenvolvida nos laboratórios da IBM em Winchester, na Inglaterra. - Entretanto, quando consultada, em 1987, a IBM ratificou oficialmente o fato de que o nome deriva do rifle de repetição. * Links - http://www.tancredocomputacao.cjb.net - http://br.groups.yahoo.com/group/tancredocomputacao/files/ARQ/ - http://www.tol.pro.br - http://www.tecnociencia.com.br - http://www.discorigido.cjb.net - http://www.guiadohardware.net - http://www.guiadohardware.net/curso/hardware/05.asp * Definições Básicas - HD = Hard Disk = Winchester = Disco Rígido - Todos os nomes acima representam um só local. - O HD é uma unidade de disco interna. - O HD é um disco que fica dentro do computador, por isso chamado de Disco Rígido. - O HD na maioria das vezes fica fixado através de parafusos no chassi do gabinete, em sua parte interna. - Quando colocamos um CD no aparelho e apertamos a tecla PLAY, nós temos a possibilidade de ouvir a música. - Isto aconteceu porque a música estava gravada no CD. - Assim também é o computador. - Todos os programas utilizados, estão gravados no HD. - Ele é responsável por armazenar e executar os dados internos da máquina. - Os discos rígidos possuem uma base rígida de alumínio, com uma camada de óxido de ferro, e operam em um recipiente hermeticamente fechado para prevenir contaminação por poeira. - As unidades de discos são dispositivos de memória magnética para armazenamento de dados (leitura e gravação). - Podem também ser ópticas (somente de leitura, de escrita única e várias leituras, ou de leitura e gravação). - O HD é um sistema de armazenamento de alta capacidade. - Ao contrário da memória RAM, os dados gravados não são perdidos quando se desliga o micro, assim, todos os dados e programas ficam gravados no HD. - Apesar de também ser uma mídia magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum, ele é composto por vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa hermeticamente lacrada, pois como gira a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira em contato com os discos, poderia inutilizá-los completamente. - Por esse motivo, um disco rígido nunca deve ser aberto. - Gravação magnética é uma técnica de armazenamento de informações pela imantação seletiva de determinadas porções de material magnetizável. * Discos Magnéticos - Dois importantes componentes no computador são os dispositivos de armazenamento de massa - o disco magnético - o acionador de disco (disk drive). - Daí, na seqüência, temos outros dispositivos de armazenamento de programas e dados manipuláveis pelo usuário - discos rígidos - unidades de fita magnética - CD-ROM - O floppy disk ou disco flexível é um disco de material plástico revestido por uma camada de óxido de ferro que lhe garante receptividade de campo magnético, tal qual numa fita cassete. - Este disco é colocado e fechado dentro de uma proteção chamada jaqueta. - O HD utiliza discos magnéticos montados internamente em um eixo de rotação comum (splindle motor) de 3600, 4500, 5400, 6400, 7200 e até 10000 rpm e tem uma performance muito melhor que a dos drives (disquete ou CD-ROM). - Seu acesso é medido em milisegundos (ms ou 10¯³ segundos) e tem capacidade de até vários GB. - O HD divide-se primeiramente em cilindros. - Cada cilindro é dividido em trilhas. - Cada trilha é dividida em setores (geralmente, de 512 kB). - Cada setor é organizado em clusters ou unidade alocável. - O cluster é a maior parte endereçável nos discos magnéticos, ou seja, é a menor unidade de espaço em disco que pode ser atribuída a um arquivo. - Basicamente, trilhas, setores e cilindros são divisões dos "pratos" de um HD. - Uma trilha é um anel concêntrico ao longo do "prato", contendo as informações. - Cada HD é composto por dois ou mais pratos, armazenando dados em ambas as faces do "prato", a um conjunto de trilhas alinhadas concentricamente dá-se o nome de cilindro. - Como as trilhas dos HDs são grandes, cada uma delas é dividida em setores, os setores são fatias de uma trilha. - Diferentes HDs têm diferentes números de trilhas. - A cada setor é dada uma identificação durante a formatação, para ajudar a controladora a encontrar o setor apropriado que esteja procurando. - O número dos setores é escrito no início e no final de cada setor, denominados prefixo e sufixo do setor. - Esta identificação demanda espaço num HD, daí a diferença entre sua capacidade, não formatado e formatado. * Discos Rígidos - As unidades de disco rígido tem sua operação semelhante a dos acionadores de disco flexível, porém, como o nome diz, os discos são rígidos. - Os discos são feitos depositando uma camada magnética sob um base de alumínio. - A grande diferença está na quantidade de informação que pode ser armazenada. - Devido a alta capacidade, a concentração de dados é enorme e portanto as trilhas sâo tão finas e próximas umas das outras quanto possível. - Isto exige um complicado mecanismo, de alta precisão e operando em um ambiente isento de quaisquer partículas. - Alcançam uma maior capacidade de armazenamento, da ordem de centenas de MBytes para os mais antigos até GBytes para os mais modernos, ou até mesmo TBytes. - A maioria deles é fixa, ou seja, fica sempre ligada ao computador, porém já estão se popularizando os discos rígidos do tipo removível. - São bem mais rápidos que os discos flexíveis. - Os discos rígidos funcionam em unidades lacradas, montadas em locais altamente isentos de poeira e partículas em suspensão. - São extremamente suscetíveis a impactos. - Assim como os disquetes eles devem ser formatados antes do uso, o que é normalmente realizado pela assistência técnica quando da instalação, ou pelo próprio fabricante antes da venda. - Internamente, possuem uma quantidade de discos que varia de modelo para modelo, e variam bastante quanto à quantidade de trilhas e de setores por trilha. - Daí sua grande variedade quanto à capacidade de armazenamento. - Os discos rígidos possuem diferentes tipos de conexões elétricas a serem realizadas para que funcionem. - Tais conexões são chamadas de interface e podem ser do tipo ST-5xx, IDE, e variações SCSI (SCSI, SCSI-II, Fast SCSI, Wide, etc). - Os hard-disk podem também se diferenciar pelo seu tamanho (fator de forma). - Atualmente temos os HD de 3½", mais comuns, e os HD de 2½" utilizados nos notebooks. - Os discos magnéticos de um HD são recobertos por uma camada magnética extremamente fina. - Na verdade, quanto mais fina for a camada de gravação, maior será sua sensibilidade, e conseqüentemente maior será a densidade de gravação permitida por ela. - Poderemos então armazenar mais dados num disco do mesmo tamanho, criando HDs de maior capacidade. - Os primeiros HDs, 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. * Compreendendo os Discos Rígidos - Nem todos os discos rígidos nascem iguais. - Ha vários modelos de discos rígidos, construídos com diversos materiais usando tecnologias diferentes e obedecendo padrões distintos. - Como conseqüência, o desempenho, a capacidade e o preço dos discos rígidos cobrem uma larga faixa que vai de algumas centenas a muitos milhares de dólares. - Entendendo essas diferenças, você estará melhor preparado para avaliar a qualidade e valor de qualquer unidade de disco rígido. - Você entenderá também o que é preciso fazer para que uma unidade de disco rígido funcione e se mantenha funcionando sem problemas. - Os discos rígidos giram no mínimo a cerca de 3600 rpm, dez vezes mais rápido que os disquetes. - Hoje, discos de até 10000 rpm estão disponíveis no mercado, se você quiser pagar por eles. - Ao contrário das unidades de disquete, as lâminas dos discos rígidos giram constantemente (quando o computador está ligado), pois obter uma velocidade giratória estável para todo o conjunto de lâminas é um processo lento, que demora entre dez a trinta segundos. - Esse giro constante resulta em uma das duas maiores vantagens dos discos rígidos: os dados podem ser acessados quase instantaneamente. - Por outro lado, os disquetes precisam esperar cerca de meio segundo para atingir a velocidade operacional. - A maior velocidade das lâminas dos discos rígidos significa também que os dados podem ser gravados e lidos com mais rapidez. - Um giro mais rápido significa que uma quantidade maior das informações contidas no disco passam pelo ponto de leitura ou gravação num mesmo período de tempo. - A dinâmica de funcionamento dos discos rígidos é bastante complexa, embora ele efetue apenas dois comandos - leitura - gravação - Quando o usuário digita um comando de gravação, este envia o arquivo a ser gravado na forma de impulsos eletrônicos por um circuito lógico que movimenta a agulha sobre uma ou várias lâminas revestidas por uma película magnetizável e então o arquivo é magneticamente gravado. - O HD é composto basicamente por quatro partes bem distintas - controladora ou circuito lógico - agulha - motor - disco ou lâmina - 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 camada 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 (chamados em inglês de "heads") que são presas a um braço móvel (chamado em inglês de "arm"), o que permite o seu acesso a todo o disco. - Um dispositivo especial, o atuador (chamado em inglês de "actuator"), coordena o movimento das cabeças de leitura. * Como os Dados são Gravados no Disco Rígido - 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, conseqüentemente, fazendo com que os pólos negativos das moléculas fiquem alinhados com o pólo positivo da cabeça. - Usamos neste caso a velha lei "os opostos se 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 continua sendo o mesmo. * Controladora ou Circuito Lógico - Esta é a parte eletrônica onde é conectado o cabo da fonte e o cabo de comunicação do disco com o computador. - Todo o movimento do HD é controlado por este circuito lógico. - A maioria dos componentes usados nos circuitos lógicos são ultra-miniaturizados, o que reduz bastante o tamanho da controladora. - A partir disto, surgiram HDs menores - Basta lembrar dos primeiros HDs e comparar seu tamanho com os de hoje para entender o significado do uso de micro componentes. - Na linha de montagem do circuito lógico os micro componentes são fixados nos seus respectivos lugares por uma cola especial e depois a placa é banhada em solda. - Esta só irá aderir nos terminais e na região da placa exposta, permitindo assim uma soldagem uniforme, segura e de boa qualidade. - Porém, quanto menor o componente a ser trocado, mais habilidade será exigida por parte do técnico. * Agulha - É a conexão entre a película magnetizável e a controladora. - A agulha é a responsável pela leitura e gravação dos dados na película. - A agulha é formada basicamente por microbobinas que ficam em suas pontas, que são denominadas cabeças de leitura e gravação. - Um disco de três pratos possui uma agulha de cinco a seis cabeças ou bobinas responsáveis pela leitura dos dados. - Estas bobinas são conectadas por intermédio de fios muito finos ao circuito integrado que fica preso na parte lateral do suporte da agulha ou ao lado do mesmo e este é conectado na controladora. - Outra bobina um pouco maior é encontrada na parte traseira do suporte da agulha. - Esta tem a função de gerar campo magnético para mover a agulha de uma extremidade a outra do disco. - Esta bobina fica inserida em um suporte com dois imãs, afastados um do outro apenas o suficiente para permitir o movimento da bobina entre eles. - O sistema é relativamente simples. - Com os imãs sobrepostos possuímos um campo magnético. - Quando a bobina do suporte da agulha (parte traseira) é acionada geramos atração ou repulsão magnética provocando o auxílio no movimento da agulha. - Outro detalhe importante sobre a agulha é o sistema de travamento existente para evitar danos na mídia quando o disco está sendo transportado. - Este sistema tenta proteger também contra impactos acidentais. - É um sistema bastante simples. - Trata-se de um mecanismo plástico resistente que mantém a agulha travada e só a libera para movimentar-se quando o disco é ligado. * Motor - É o responsável pelo movimento do disco. - O motor é constituído de aproximadamente treze pequenas bobinas que geram campo eletromagnético sobre um aro feito de imã, onde o choque de forças entre as polaridades produzem o movimento. - É devido à sua arquitetura que o pequeno motor consegue arranque rápido e desempenho adequado. * Disco ou Lâmina - O disco é um circuito metálico revestido por uma película magnetizável, também chamada de lâmina. - É nessa película que ficam gravados todos os dados produzidos no computador. - O disco ou lâmina é composto inicialmente de material resistente ao magnetismo. - Um bom exemplo é o alumínio, este não sofre interferência da energia magnética e possui um baixo custo. - Após o alumínio ser moldado na forma de um disco, é revestido por uma película magnetizável onde será posteriormente formatado e disponibilizado para uso. - O HD é confeccionado em laboratórios de alta tecnologia. - Para seu funcionamento ser satisfatório, deve ser montado em um ambiente esterilizado e submetido a vácuo. * Cabeças - As cabeças da agulha são montadas a uma distância da película magnetizável de aproximadamente 0.00015 polegadas. - Se compararmos a distância entre a agulha e o disco com uma partícula de poeira notaremos que a partícula de poeira é 20 vezes maior que a distância entre a cabeça da agulha e a superfície do disco. - Após a colocação da agulha e da lâmina é inserido o "gatilho", sistema de travamento da agulha sobre a área de estacionamento. - A área de estacionamento encontra-se próximo ao centro da lâmina e nesse local não existe nenhum dado. - Até há muito pouco tempo, todas as cabeças das unidades eram inductive thin-film, voando por cima do disco para as operações de escrita e de leitura. - As cabeças continuam atualmente a utilizar a tecnologia thin-film (tal como os processadores), mas algumas delas já não voam. - Outras já não são inductive, pelo menos ao nível das operações de leitura. - As cabeças MR (MagnetoResistive) permitem aos fabricantes capacidades de dados muito mais elevadas por prato. - Isto significa que eles podem armazenar as mesmas capacidades em menos pratos, eliminando componentes e, como é costume afirmar, transferindo a economia de recursos para o utilizador. - As cabeças proximity ou semi-contact procuram atingir os mesmos fins, mas utilizam a abordagem de colocar a cabeça tão perto do prato que ela entra em contato com a superfície numa significativa percentagem do tempo. - Hoje em dia nenhum HD necessita de programas de "parqueamento" das cabeças. - Todos incorporam esse recurso ao se desligar o equipamento. - Os primeiros HDs deixavam as cabeças de leitura/gravação encostadas na superfície magnética, exatamente no ponto em que a alimentação foi cortada. - A solução encontrada inicialmente para esse problema foi a utilização de um pequeno programa que colocasse o conjunto de cabeças sobre uma trilha que não fosse utilizada, normalmente a última. - Atualmente o estacionamento do conjunto de cabeças é feito automaticamente. - Alguns tipos de HDs ainda utilizados e com interfaces mais antigas, ST-506 e ESDI estão fora de uso devido a algumas limitações técnicas impedindo o seu desenvolvimento. - O padrão ST-506 só permite HDs com no máximo 140 MB e a ESDI também não tornou-se um padrão de mercado. * Conceito Digital - A informação é digital quando esta for armazenada com base em uma codificação que use apenas duas situações. - Exemplo - verdadeiro ou falso - um ou zero - traço ou ponto - A idéia de expressar informações através de duas situações distintas é de fato muito antiga. - Um dos exemplos que pode ser citado é o código morse. - Este é representado por um ponto e um traço que, combinados, simbolizam números e palavras. - Era o meio de comunicação usado antes da invenção do telefone. - Esta técnica é conhecida pelo nome de telegrafia. - Como podemos ver, a idéia de usar um código com apenas duas possibilidades distintas é bastante antiga. - Na era digital não usamos mais o código morse para representar informações através de pontos e traços, mas usamos um código denominado de "código binário" que lembra muito os tempos remotos da comunicação. - O código binário é usado para representar duas situações distintas, o zero e o um que, combinados entre si, representam a codificação eletrônica de informações. - No caso específico do disco rígido o zero é a representação gráfica da ausência de campo eletromagnético, enquanto o um representa a presença do campo eletromagnético. * Gravação - Os dados são gravados na película magnetizável através do envio de impulsos elétricos à cabeça da agulha. - A agulha, por sua vez, recebe os impulsos elétricos e os converte em impulsos eletromagnéticos que são registrados na película magnetizável. * Leitura - Os impulsos magnéticos registrados na película magnetizável são captados pela agulha e convertidos em impulsos elétricos. - Os impulsos elétricos são enviados aos processadores do computador que os converte na forma de arquivos. * Giro ou Rotação - As unidades de disco rígido giram constantemente enquanto o computador estiver ligado. - Para compensar os discos possuem um sistema que os coloca em modo de espera. - Depois de algum tempo, se o disco não for acionado, ele automaticamente se desliga esperando o momento em que seus serviços sejam solicitados. - Enquanto o motor gira, os pratos do disco podem alcançar mais de 8000 rpm. - Nesta velocidade uma partícula de poeira ao se chocar contra a agulha gera um impacto semelhante a um veículo batendo em uma parede de concreto a 120 km/h. - Este é um dos principais motivos que levam o disco rígido a ser lacrado. - Por ser gerada uma velocidade muito elevada, entre a agulha e o disco surge uma camada de ar. - Esta camada de ar permite um deslizamento preciso e ajuda a impedir que a agulha encoste na película magnetizável, pois se isso acontecer a película será destruída quase que instantaneamente. - A superfície magnetizável de um disco rígido cuja cabeça da agulha encosta na película fica com uma grande quantidade de ranhuras, visíveis claramente a olho nú, provocadas pelo contato entre a agulha e o disco. * Latência - Esse termo é usado para descrever o intervalo entre a emissão de um comando e o posicionamento da agulha na área desejada. - Sempre que um arquivo é solicitado a agulha vai até o endereço deste arquivo para administrá-lo. - O tempo decorrente deste trajeto é o que chamamos de latência. - Quanto maior a velocidade do disco menor o tempo de latência. - Outro fator importante está na disposição dos dados dentro do disco. - Ao contrário do que muitos acreditam, os dados não são gravados seqüencialmente, mas sim aleatoriamente. - Imaginemos um software solicitando um determinado byte e este está ao lado do último byte coletado. - Até o computador processar a instrução, a agulha já terá passado pelo byte requisitado e terá de esperar uma volta completa para nova leitura. - Porém se o byte solicitado estiver a uma distância do último byte suficiente para o processamento da instrução na máquina, a volta será menor. - Conseqüentemente o tempo de acesso também reduzirá consideravelmente. - Com o disco girando a uma velociade de 7200 rpm o tempo de latência será de 4,15 ms aproximadamente. * Tempo de Transferência - Este é o tempo de transmissão (transferência) dos dados em bits entre a memória e o HD. * Distância entre a Agulha e o Disco - Um dos detalhes importantes para o aumento da capacidade de armazenamento nos HDs está intimamente relacionado com a distância entre a cabeça da agulha e a película. - Se colocarmos dois imãs próximos um do outro, notaremos que eles possuem forte atração, mas na medida em que vamos nos afastando esta força de atração começa a enfraquecer. - Isso ocorre porque a força do campo magnético está relacionada ao tamanho da área magnetizada e a distância entre dois pontos de atração. - Torna-se visível que quanto maior a distância entre a agulha e o disco, maior também deverá ser a área magnetizável. - Para efeito de gravação ou leitura, quanto maior esta área magnetizável, menor será o número de campos magnetizáveis por disco, reduzindo assim a capacidade de armazenamento. - Este é um dos principais motivos que motivaram pesquisadores a encontrar meios de aproximar o máximo possível a agulha da superfície do disco, formando a tecnologia de hoje. * Trilhas - O disco funciona através de dois movimentos distintos - o da agulha - o movimento do disco ou lâmina - A agulha movimenta-se do centro do disco para a borda. - O disco gira no sentido anti-horário. - Com a lâmina girando e a agulha parada em algum ponto, estaremos percorrendo uma trilha. - A palavra trilha está associada ao significado "caminho" ou "estrada" e é exatamente isso que a agulha faz ao terminar uma volta de 180º na lâmina. - Basta observarmos o desenho para entendermos seu significado. * Cilindros - É o nome usado para definir uma pilha de trilhas no conjunto de lâminas. - Sabemos que uma lâmina possui uma das faces e cada face possui um conjunto de trilhas. - Se observarmos uma lâmina horizontalmente, veremos que a trilha da lâmina superior está posicionada exatamente no mesmo lugar em relação à trilha inferior, formando um cilindro. - Podemos citar como exemplo um disco rígido que possui três lâminas, cada um de seus cilindros será constituído de seis trilhas. - O uso da palavra cilindro expressa, em parte, a realidade gráfica do disco, pois ao desenhar um conjunto de trilhas horizontalmente e interligá-las por intermédio de dois traços verticais, obtemos a forma geométrica de um cilindro. * Setores - É a divisão de trilhas em vários campos menores. - Como o disco vai diminuindo seu espaço na medida em que aproxima-se do centro, logicamente os setores próximos ao centro são menores que os setores encontrados na parte externa do disco. - Porém, o volume de dados armazenados em um setor maior é igual ao armazenado em um setor menor. - Um detalhe importante para a compreensão sobre o funcionamento dos setores está relacionado à sua disposição de informações. - Na verdade cada setor arquiva 512 bytes de dados. - Mas como o computador sabe onde estão guardados? - Para podermos responder essas perguntas é necessário comentarmos um pouco sobre a disposição física das informações. - Cada grupo de 512 bytes arquivados são "etiquetados" com sua localização dentro do próprio setor. - Quando a agulha passa por um setor, a primeira informação que ela encontra é referente ao espaço entre um setor e outro. - O segundo dado encontrado refere-se à - identidade do setor - seu número - sua face - cilindro a que pertente - Depois, o disco passa por uma área onde estão registrados dados para conferência sobre o disco no circuito controlador. - Somente se tudo estiver correto chegamos nas informações gravadas, os 512 bytes. - O disco avança mais um pouco e chega a um campo específico onde estão registradas informações sobre total de bytes gravados e confere com os 512 bytes se está tudo correto. - Então, passa por mais um campo onde está registrado outro espaço entre setores e inicia todo o processo novamente em um novo setor. - Lembrando que este procedimento é feito na forma de campos magnéticos ou impulsos eletromagnéticos. * Block ou Bloco - São vários setores reunidos, organizados de acordo com o sistema operacional em uso para o armazenamento de arquivos. - Quando executamos um scandisk ou outro software semelhante para verificação da superfície do disco e encontramos marcado um "bad block" ou bloco defeituoso, logo imaginamos que toda a região marcada está defeituosa. - Num exemplo em que quatro blocos apresentem setores com defeito, e um bloco possua 1728 setores, todos os setores deste bloco são marcados mesmo que em cada bloco apenas um setor esteja defeituoso. - Aparentemente possuímos quatro blocos com defeito enquanto que dentro de cada bloco podemos ter 1729 setores funcionando para apenas 1 setor defeituoso. - Para se obter uma real estatística sobre a perda de espaço com o surgimento de "bad block", deve-se calcular por setores defeituosos e não por blocos. - Uma inovação nesta área é o surgimento do "sector sparing", um método de substituição de um setor defeituoso pelo uso de uma área reserva. - Cada trilha possui uma quantidade de setores esperando por uma falha para serem colocados em uso. * Intercalação de Setores - Conforme observado anteriormente, os dados são gravados não de forma seqüencial, mas sim entre os setores. - Este fato é uma forma encontrada de melhorar a velocidade de acesso ao disco. * Memória Cache de Disco - Também é conhecido como buffer de disco. - Este sistema auxilia na velocidade de acesso ao disco. - O circuito lógico de um HD possui uma memória que guarda as últimas leituras efetuadas pelo disco. - Quando o sistema operacional lê um setor, o HD lê a trilha inteira e armazena nessa memória. - Como é muito provável que o próximo setor que o sistema operacional irá pedir se encontra na mesma trilha, o HD não passa um setor recém lido, mas sim os dados que estão na memória. - Podemos acelerar o desempenho do micro, aumentando a memória cache de disco do HD. - Procedimento - Meu Computador --> right click --> Propriedades --> Desempenho --> Sistema de arquivos --> Disco rígido --> Configurações --> Função deste computador --> mude de "Computador pessoal" para "Servidor de rede" --> Otimização de leitura antecipada --> Total * Translator ou Conversão - O sistema translator é usado pelos softwares para melhorar o desempenho na hora de ler ou gravar arquivos no disco. - Se observarmos na identificação do disco, temos por exemplo a denominação de 16 cabeças, enquanto fisicamente existem dentro do disco apenas 2 cabeças. - Este sistema de conversão também auxilia no tempo de acesso, bem como na disposição dos dados. * MBR - MBR significa Master Boot Record. - MBR = setor de boot = trilha 0 - Quando o micro é ligado, o BIOS (um pequeno programa gravado em um chip na placa mãe, que tem a função de "dar a partida no micro"), tentará inicializar o sistema operacional. - Independentemente de qual sistema de arquivos esteja sendo usado, o primeiro setor do HD será reservado para armazenar informações sobre a localização do sistema operacional, que permitem ao BIOS "achá-lo" e iniciar seu carregamento. - No setor de boot é registrado - qual sistema operacional está instalado - em qual partição o sistema operacional se encontra - com qual sistema de arquivos o disco foi formatado - quais arquivos devem ser lidos para inicializar o micro - Um setor é a menor divisão física do disco, e possui sempre 512 bytes. - Um cluster é a menor parte reconhecida pelo sistema operacional, e pode ser formado por vários setores. - Um único setor de 512 bytes pode parecer pouco, mas é suficiente para armazenar o registro de boot devido ao seu pequeno tamanho. - Se por algum problema a película magnetizável estiver com esta tabela danificada, o BIOS não poderá ler o endereço do boot e o disco ficará sem condições de iniciar o sistema operacional. - A localização desta tabela é fixa e anterior às partições. * FAT - FAT significa File Alocation Table (tabela de alocação de arquivos) - Depois que o HD foi formatado e dividido em clusters, mais alguns setores são reservados para guardar a FAT. - A função da FAT é servir como um índice, armazenando informações sobre cada cluster do disco. Através da FAT, o sistema operacional sabe se uma determinada área do disco está ocupada ou livre, e pode localizar qualquer arquivo armazenado. - Cada vez que um novo arquivo é gravado ou apagado, o sistema operacional altera a FAT, mantendo-a sempre atualizada. - A FAT é tão importante que, além da tabela principal, é armazenada também uma cópia de segurança, que é usada sempre que a tabela principal é danificada de alguma maneira. - Uma curiosidade é que, quando formatamos um disco rígido usando o comando FORMAT por exemplo, nenhum dado é apagado, apenas a FAT principal é substituída por uma tabela em branco. - Até que os dados sejam reescritos porém, todos os dados continuam lá, apenas inacessíveis. - O modo através do qual os dados são gravados no HD permite que praticamente qualquer dado anteriormente apagado possa ser recuperado. - Na verdade, quando apagamos um arquivo, seja através do DOS ou do Windows Explorer, é apagada apenas a referência a ele na FAT, a tabela gravada no início do disco rígido que armazena a localização de cada arquivo no disco. - Com o endereço anteriormente ocupado pelo arquivo marcado como vago na FAT, o sistema operacional considera vaga a parcela do disco ocupada por ele. - Porém, nada é realmente apagado até que um novo dado seja gravado subscrevendo o anterior. - É como regravar uma fita K-7: a música antiga continua lá até que outra seja gravada por cima. * Diretório Raiz - Se fossemos comparar um HD com um livro, as páginas seriam os clusters, a FAT serviria como as legendas e numeração das páginas, enquanto o diretório raiz seria o índice, com o nome de cada capítulo e a página onde ele começa. - O diretório raiz ocupa mais alguns setores no disco, logo após os setores ocupados pela FAT. - Cada arquivo ou diretório do disco rígido possui uma entrada no diretório raiz, que possui - nome do arquivo - extensão do arquivo - data quando foi criado - data quando foi feita a última modificação - tamanho em bytes - número do cluster onde o arquivo começa - Um arquivo pequeno pode ser armazenado em um único cluster, enquanto um arquivo grande é "quebrado" e armazenado ocupando vários clusters. - Neste caso, haverá no final de cada cluster uma marcação indicando o próximo cluster ocupado pelo arquivo. - No último cluster ocupado, temos um código que marca o fim do arquivo. - Quando um arquivo é deletado, simplesmente é removida a sua entrada no diretório raiz, fazendo com que os clusters ocupados por ele pareçam vagos para o sistema operacional. - Quando for preciso gravar novos dados, estes serão gravados por cima dos anteriores, como uma fita K7 que é regravada com outra música. * Desempenho dos Discos Rígidos - As variáveis principais dos discos rígidos dizem respeito à velocidade e a capacidade, e essas características se ligam diretamente às alternativas de projeto do mecanismo da unidade. - O atuador é o maior responsável pela velocidade na qual os dados podem ser lidos no disco; o número de lâminas tem um efeito menor. - A capacidade do disco rígido é influenciada pelo número de lâminas, pelo material magnético das lâminas e pelo conjunto dos cabeçotes. - Tempo Médio de Acesso - determina o tempo que o mecanismo pode gastar até encontrar um byte aleatório de dados. - O tempo médio de acesso descreve apenas um dos aspectos da velocidade dos discos rígidos. - Depois que um byte é localizado na superfície do disco, ele tem que ser transferido para o computador. - Velocidade de Transferência de Dados - Uma outra especificação das unidades de disco, a velocidade de transferência dos dados, reflete a velocidade com que os dados são jogados para um lado e para outro, indicando efetivamente a rapidez com que as informações podem ser intercambiadas entre o microprocessador e o disco rígido. - O principal determinante da velocidade de transferência de dados é o tipo de interface usado na conexão do disco rígido com o computador. - Os organismos dedicados ao estabelecimento de normas e padrões reconhecem vários interfaces de disco rígido, e especificam rigorosamente as suas interconexões. - Diferentes padrões - o padrão SCSI define um tipo de dispositivo que possui algoritmo interno de manipulação das requisições de leitura e escrita de dados. - Ao contrário das interfaces IDE (Integrated Drive Eletronics), as controladoras SCSI podem reordenar as requisições aleatórias de dados, provenientes de diversos usuários, para minimizar o tempo de busca das informações. - Interleave de Setores - Interleave significa intercalação, ou entrelaçamento. - Entre outras coisas, a formatação em baixo nível determina o interleave de setores utilizado pelo disco rígido, ou seja, a ordem na qual os setores são distribuídos em cada trilha. - Os programas de formatação em baixo nível normalmente perguntam pelo interleave que será usado no processo de formatação. - O interleave de setores é usado porque os dados são gravados e lidos nos discos rígidos com mais rapidez do que a maioria dos computadores consegue processar. - Na realidade, o interleave é usado para retardar a operação do disco rígido a fim de que o computador possa alcançá-lo. - Buffer de Trilhas - Um número cada vez maior de discos rígidos vem adotando o fator de interleave 1:1, entre eles grande parte das unidades IDE e algumas unidades mais antigas cujas controladoras empregam a técnica de buffer de trilhas (track buffering). - Essas controladoras lêem uma trilha inteira do disco de cada vez, armazenam todos esses dados na memória, e só remetem para o computador principal o setor requisitado pelo DOS. - Inclinação dos Cilindros (Cylinder Skewing) - Embora o fator de interleave 1:1 possa parecer o mais adequado, ele enfrenta problemas peculiares. - Depois que o cabeçote do disco termina a leitura de uma trilha, ele tem que ser delicadamente reposicionado para ler a trilha seguinte. - A exemplo de qualquer movimento mecânico, esse reposicionamento leva algum tempo. - Embora curto, o período de reposicionamento é significativo, e se o cabeçote tentasse ir do fim de uma trilha ao início da outra ele acabaria chegando atrasado. - Em conseqüência, você teria que esperar pela passagem da trilha inteira sob o cabeçote até que ele conseguisse ler o início da segunda trilha. - Este problema é resolvido com facilidade evitando-se o alinhamento dos pontos iniciais de todas as trilhas ao longo da mesma linha radial. - Deslocado-se ligeiramente o início de cada trilha com relação ao fim da trilha anterior, o tempo de percurso do cabeçote pode ser compensado. - Como início do primeiro setor de cada trilha e de cada cilindro acabam ficando mais ou menos inclinados, essa técnica é chamada de inclinação de setores ou inclinação de cilindros (cylinder skewing). * Partições - Particionar um disco significa dividi-lo em várias partes. - Este é um procedimento necessário para que o disco se torne funcional. - É obrigatório a criação de, no mínimo, uma partição. - Quando o disco é particionado, automaticamente gera-se uma tabela de partições, onde ficam gravados o endereço e a característica da partição gerada. - As partições possuem características individuais para cada tipo de sistema operacional. - Tipos de partições - MS-DOS --> FAT16 - Windows 95 --> FAT16 - Windows 9x --> FAT32 - Windows NT --> NTFS - Linux --> EXT2 - Existem vários outros tipos de partições usadas por outros sistemas operacionais. - Depois de gerar a partição é necessário formatá-la. - Este procedimento é feito através de um comando específico do sistema operacional que será utilizado no disco. - No caso do MS-DOS, por exemplo, usamos o comando FORMAT para dar "forma" à partição, possibilitando a instalação do sistema operacional em questão. - A formatação é que define magneticamente a quantidade de trilhas e setores do disco. - Lembrando que em cada setor cabe apenas 512 Bytes de informação * Partições FAT16 - Em uma partição de 1024 MB ou mais, cada cluster tem 64 setores (32 kB), enquanto discos de 512 MB até 1024 MB adotam clusters de 32 setores. - Isto significa que, em uma partição com mais de 1024 MB, se for gravado um arquivo de 1 kB serão disperdiçados 31 kB, já que nenhum outro arquivo poderá ocupar aquele cluster. - Um cluster pode ter o tamanho máximo de 64 setores (32 kB) o que obriga que uma partição, em FAT16 (explicada abaixo), tenha no máximo 2 GB. - Veja tabela abaixo HD ou Partição (MB) - Setores por Cluster - Tamanho do Cluster (bytes) < que 128 4 2048 128 a 256 8 4096 256 a 512 16 8192 512 a 1024 32 16384 1024 a 2048 64 32768 - Se você dividir o espaço ocupado no seu disco (em bytes) pelo tamanho do cluster correspondente à capacidade do HD, terá como resultado um número inteiro. - Para diminuir o desperdício de espaço nos discos de alta capacidade (mais de 1024 MB) ou, por obrigação, discos com mais de 2 GB, é recomendável o particionamento do disco. - Dessa forma, o sistema operacional passa a reconhecer o HD como várias unidades (C:, D:, E:, etc.). - Como cada unidade terá um tamanho menor do que o HD inteiro, os clusters serão também menores, refletindo no desperdício. - Como os arquivos tem diferentes tamanhos, o sistema operacional reparte o mesmo em vários pedaços distribuindo-os pelos espaços livres no disco. - Os programas desfragmentadores fazem justamente o serviço de reordenar o arquivo em clusters contínuos, ou seja, em sequência, aumentando a velocidade de acesso aos arquivos. - A FAT16 (16 bits) é uma estrutura criada no MS-DOS para a localização dos clusters nos disquetes e HDs. - A FAT de 16 bits é capaz de endereçar 65526 clusters. - Na chamada FAT32 (32 bits), utilizada no Windows 95 (versão OSR2), 4 bits são reservados e 228 clusters podem ser endereçados. - Isto permite criar desde partições de 8 GB com clusters de 4 kB de tamanho até partições de 2 TB (2048 GB) com clusters de 32 kB. * Limitações - O acesso à Internet, a natureza gráfica de grande parte dos arquivos existentes, e o simples fato de que estamos utilizando os nossos computadores para cada vez mais coisas, constituem elementos que ditam que a maior parte de nós está à procura de uma nova unidade de disco, cada vez maior. - Quanto a aumentar a capacidade de um sistema existente, especialmente um 486, ou um micro mais antigo, deve-se ter cuidado. - O BIOS do PC tem limitações significativas em relação à utilização do disco rígido, podendo resultar na perda de capacidade, utilização insuficiente do espaço disponível, ou travamento do sistema após a instalação. - Os PCs que usam o sistema operacional Windows 95 armazenam os dados nos seus discos rígidos num formato designado por FAT, ou File Allocation Table. - O Windows NT e o OS/2 também podem utilizar o formato FAT, mas também têm os seus próprios formatos mais eficientes - NTFS e HPFS, respectivamente. - O Linux também pode utilizar o formato FAT, mas tem formatos ainda mais eficientes, como EXT2, EXT3, entre outros. - O File Allocation Table utiliza uma série de apontadores de 16 bits para saber quais setores do disco estão livres, quais os que pertencem a um arquivo, ou que não estão sendo utilizados. - A maior partição que a estrutura do DOS FAT consegue ver é 2.1 GB (2.146.959.360 bytes). - Conseqüentemente, unidades com mais espaço que isso têm de ser segmentadas em unidades lógicas menores, utilizando o DOS FDISK ou uma ferramenta similar. - O problema surge devido ao fato de que temos de instalar a unidade antes de podermos criar partições. - E muitos dos BIOS antigos, estima-se que são 90% dos BIOS existentes nas máquinas 486 ou anteriores, não permitem que se instale uma unidade desse tipo. - O BIOS iria reorganizar apenas uma partição do disco de grande capacidade (até 2.1 GB, se tivesse sorte), ou então impediria o funcionamento do sistema. * Padrões IDE e SCSI - IDE singnifica Integrated Drive Eletronics. - SCSI significa Small Computer System Interface. - A taxa de transferência de dados é largamente determinado pela interface da unidade/sistema. - Dependendo do suporte de controlador bus/unidade do sistema (seja ele PCI, ISA, ou EISA) e do modo de transferência dos dados utilizado, podem ser conseguidas teoricamente taxas de transferência de dados entre 2 MBps (Megabytes por segundo) e 20 MBps através dos interfaces de bus. - Atualmente temos dois padrões principais de HD quanto a interface: EIDE e SCSI. - Os HDs EIDE são mais comuns atualmente e os SCSI apresentam uma melhor performance e confiabilidade apesar do advento recente da Enhanced-IDE (ou FAST-ATA), uma versão melhorada da interface IDE com maior taxa de transferência de dados e possibilidade de romper o limite de aproximadamente 540 MB que existe nas HD IDE comuns. - O padrão EIDE são os mais simples (mais limitados) e mais utilizados (mais baratos). - A interface EIDE tem um canal primário e um secundário. - Cada canal pode conectar a 2 acessórios. - Em um canal EIDE, os 2 acessórios revezam no controle do barramento. - Se existir um HD e um CD-ROM no mesmo canal, o HD terá de esperar enquanto a requisição do CD-ROM não tiver terminado. - Como o CD-ROM é relativamente lento em relação ao HD, há uma redução na performance. - Deve-se portanto conectar o CD-ROM no canal secundário e o HD no canal primário. - Os novos drives CD-R (gravadores de CD-ROM) já estão adotando a interface EIDE para sua ligação com o sistema. - Os CD-R mais antigos utilizam interface SCSI. - A interface IDE original suporta transferência de dados de 3.3 MB por segundo e tem um limite de 538 MB por acessório (disco). - A recente versão da IDE, chamada enhanced IDE (EIDE) ou Fast-IDE, suporta transferência de dados de até 16.6 MB por segundo e dispositivos de armazenamento de até 8.4 GB. - Estes números se comparam ao que a interface SCSI oferece. - Atualmente, como as interfaces IDE (original) estão em desuso, é comum referir-se às interfaces e discos EIDE como simplesmente IDE. - O padrão SCSI é o mais utilizado em servidores de rede e sistemas com grande acesso a HD, necessitando porém de uma placa específica e podendo controlar até 7 periféricos diferentes (scanners, CD-ROMs, HDs, etc). - Podemos utilizar esta placa em conjunto com a IDE e no Setup da máquina não indicamos a existência do HD SCSI pois a placa tem BIOS própria. - Cada periférico SCSI tem um identificador que vai de 1 até 7 configurado por jumpers no dispositivo e não podemos ter dois dispositivos com o mesmo identificador. * Controladoras IDE - Para ser acessado pelo processador, o disco rígido precisa estar ligado em alguma interface. - Antigamente, se usavam controladoras instaladas em Slots ISA, porém, estas eram muito lentas e subtilizavam o disco. - Atualmente são usadas duas interfaces de disco - IDE - SCSI - Todas as placas mãe atuais possuem interfaces IDE embutidas, além disso discos, IDE são muito mais baratos do que discos SCSI. - Para instalar um disco SCSI precisamos de uma controladora que é encaixada em um slot PCI que deverá ser comprada à parte. - Além de HDs, os CD-ROMs mais modernos assim como muitos gravadores de CD, também usam interface IDE. - Numa placa mãe existem duas controladoras IDE, chamadas de Controladora Primária e Controladora Secundária. - Cada controladora suporta dois dispositivos, o que permite um máximo de 4 dispositivos IDE num mesmo micro. - O problema de usar dois dispositivos em uma mesma controladora, é que somente um poderá ser acessado de cada vez por ela, degradando em muito a performance. - Por isso, caso tenha apenas dois dispositivos, um HD e um CD-ROM por exemplo, cada um deverá ficar na sua própria controladora, caso tenha 3 dispositivos, então a melhor distribuição seria o seu HD principal sozinho na IDE primária, deixando a secundária compartilhada pelos outros dois dispositivos. - Numa interface SCSI, porém, podemos usar até 15 dispositivos simultaneamente (no caso do Wide SCSI) sem que haja degradação de performance como acontece quando usamos mais de um dispositivo IDE. - Quando usamos apenas um disco, não existe quase ganho de performance para a interface IDE, porém, ao se usar vários periféricos a performance aumenta brutalmente. - Outra grande vantagem do SCSI é uma menor utilização do processador quando o HD é acessado, isto melhora bastante o desempenho geral da máquina, porém, devido ao custo, para uso doméstico ainda é recomendável o uso de discos IDE. - Modelos de controladoras IDE Modelo Máxima Taxa de Transferência de Dados PIO MODE 0 3,3 MB/s PIO MODE 1 5,2 MB/s PIO MODE 2 8,3 MB/s PIO MODE 3 11,1 MB/s PIO MODE 4 16,6 MB/s ULTRA DMA (UDMA) 33,3 MB/s - Tais velocidades porém referem-se unicamente à transferência máxima de dados permitida pela controladora, e não à velocidade do disco. - Nenhum disco IDE atualmente oferece uma velocidade acima da casa dos 10 MB/s de leitura física (os testes lógicos englobam o cache feito pelo sistema operacional na memória RAM), sendo até mesmo uma interface PIO Mode 4 mais do que suficiente. - Imagine um fusca que não passa dos 80 km/h, tanto faz o motorista pegar uma estrada onde o limite de velocidade seja 80 km/h ou 120 km/h, que a velocidade do carro continuará sendo a mesma. - O gargalo nestes casos, não é velocidade da controladora, e sim a do próprio disco. - Claro que é preferível comprar um HD UDMA, pois apesar da maior velocidade do barramento não alterar a performance do disco, estes são invariavelmente discos mais modernos e rápidos devido a técnicas de fabricação mais avançadas. - Para haver compatibilidade entre o HD UDMA com a CPU devemos saber se o chipset da placa-mãe suporta o padrão ULTRA DMA e o micro está corretamente configurado para trabalhar com essas taxas de transferência. - Existem também vários modelos de controladoras SCSI, e principalmente controladoras de 8 bits e de 16 bits, sendo que as de 16 bits são duas vezes mais rápidas - Modelos de Controladoras SCSI: Modelo Controladora de 8 Bits Controladora de 16 Bits SCSI 1,5 MB/s 10 MB/s SCSI 2 (Fast SCSI) 10 MB/s 20 MB/s Ultra SCSI (Fast 20) 20 MB/s 40 MB/s Ultra-2 SCSI (Fast 40) 40 MB/s 80 MB/s - Como nos discos IDE, esta é a transferência de dados permitida pela controladora, dificilmente um Disco SCSI supera a marca de 10 MB/s. - A vantagem de se ter uma controladora veloz, é que se pode compartilhá-la com vários discos, sem que haja degradação de performance. * IDE Busmastering - Normalmente quem comanda tudo dentro do micro é o processador. - Para executar um programa ou ler um dado que esteja no HD ou CD-ROM, o processador primeiro transfere os dados para a memória RAM para, então, ler o programa (ou os dados) da memória RAM. - Acontece que o HD é muito mais lento que o processador. - Com isso, o processador gasta bastante tempo transferindo dados para a RAM. - Pior ainda é o caso do CD-ROM, pois ele é ainda mais lento que o processador. - Além disso, o processo de transferência necessita da atenção quase total do processador. - Isso pode ser visto através de testes que medem a taxa de utilização do processador, a qual indica o quanto do processador está sendo utilizado. - Através de um processo chamado Busmastering, outro dispositivo pode comandar transferência de dados diretamente. - Podemos configurar o micro de modo que o chipset (circuitos de apoio) da placa-mãe execute a transferência de dados do HD (ou do CD-ROM) diretamente para a memória RAM sem utilizar o processador. - Com isso, ao invés do processador transferir dados do HD ou CD-ROM para a memória RAM, será o chipset da placa-mãe quem o fará. - Isso faz com que o desempenho do micro aumente, pois o processador trabalhará mais "folgado" e poderá executar outras tarefas enquanto os dados estão sendo transferidos do HD para a memória RAM. - Habilitar o Busmastering é relativamente simples e vale a pena aprender como fazê-lo pois o desempenho do micro aumenta. Essa configuração é feita através de software, o que a torna ainda mais fácil. - Muitos usuários poderão encontrar problemas após instalar e habilitar os drivers de Busmastering, especialmente se houver uma unidade de CD-ROM mais antiga (abaixo de 16x) instalada no micro. - Isso ocorre porque unidades de CD-ROM mais antigas transferem dados somente no modo PIO (Processor I/O), não permitindo o Busmastering. - Sintomas mais comuns são o "congelamento" do micro, especialmente ao tentar acessar a unidade de CD-ROM. - Outros problemas aleatórios também poderão ocorrer e, em geral, estão associados à baixa qualidade da placa-mãe ou dos drivers de Busmastering. - Por exemplo, alguns usuários relatam que, após instalar o Busmastering, o mouse "congela" aleatoriamente. - Taxa de utilização do processador com um HD Quantum de 3.2 GB instalado - sem busmastering --> 72,8% - com busmastering --> 7,6% - a taxa de transferência do HD aumenta 0,9% - Para habilitar o Busmastering temos que instalar os drivers de busmastering que vêm junto com a placa mãe em um disquete ou CD-ROM. - Procedimento - Meu Computador --> right click --> Propriedades --> Gerenciador de Dispositivos --> Controladores de disco rígido --> Propriedades --> instalar o Busmastering adequado * Ligação dos Cabos da HD IDE - Os cabos de dados e sinais de controle dos drives e HDs têm uma tarja vermelha em um dos lados. - Esta tarja vermelha deve ser ligada sempre onde estiver indicado o número "1" nas placas ou uma outra marcação nos drives. - Os cabos dos HD tipo IDE são mais largos e têm 40 pinos e o SCSI tem 50 pinos. - Na controladora está indicado o soquete do HD e do drive. - Quando utilizarmos dois HDs devemos configurar um como "MASTER" (principal) e o outro como "SLAVE" (ver manual do HD). - Nos HDs tipo IDE o lado vermelho do cabo geralmente fica do mesmo lado do soquete de alimentação elétrica do HD. * Fixação dos Drives e HDs - Os drives e HDs são fixados por parafusos nas suas laterais. - Cada um tem seu lugar definido no gabinete e devemos ter muito cuidado para não fixar o HD com parafusos muito compridos que possam atingir sua placa. - O comprimento dos parafusos deve ser menor que a espessura de um lápis. - Não utilize parafusos muito compridos pois estes podem encostar na placa do HD ocasionando um curto circuito e também a perda da garantia da HD. - O HD deve trabalhar com uma inclinação mínima na horizontal de 5º ou com uma posição vertical de 90º e 180º. - Evite choques na HD. - Este componente tem uma mecânica de precisão e mesmo desligada pode sofrer danos facilmente. - Os soquetes de alimentação dos drives e HDs só se encaixam de uma única maneira. - Pode ser utilizado qualquer soquete. - Apenas os drives de 1.44MB 3½" utilizam um soquete menor. - Todos os conectores da fonte são chamados, tendo apenas uma possibilidade de encaixá-los nos periféricos. * Formatação dos HDs - São duas as formas de se formatar um HD, a formatação física ou de baixo nível e a formatação lógica ou de alto nível. - Ambas são executadas para a preparação de um HD para uso. - A formatação física divide a superfície do disco em vários setores, trilhas e cilindros. - Esta é feita somente uma vez na fábrica, qualquer tentativa de formatar fisicamente o HD não terá resultados, ou irá inutilizá-lo. - Esta opção existe apenas em HD's muito antigos como os de padrão de codificação MFM e RLL. - A formatação lógica define áreas de dados, cria as trilhas, separa os setores e coloca os números de identificação dos setores, os ID numbers. - Esta acontece através do comando FORMAT do MS-DOS, do FDISK, e outros programas formatadores. - Na formatação lógica, nenhum dado do HD é apagado, apenas é reescrito a Tabela de Alocação de Arquivos (FAT - File Allocation Table). - Como o sistema operacional se orienta através desta tabela, reconhecerá o disco como estando vazio. - Até serem reescritos, porém, os dados antigos continuam lá, e podem ser recuperados através de programas específicos. - O comando FORMAT /u quando usado em um disquete acarreta em uma formatação física, onde são remarcados todos os setores. - Porém, quando usado em um HD tem um efeito exatamente igual ao comando FORMAT, a única diferença neste caso, é que não é salva uma imagem antiga da FAT, mas todos os dados continuam lá, tanto que se você antes de usar este comando fizer uma imagem da FAT usando um utilitário como o Image ou Ghost do Norton, poderá recuperar todos os dados do seu HD. - Apesar dos HDs virem fisicamente formatados já de fábrica, é preciso particioná-los e formatá-los logicamente para serem usados por um sistema operacional. * Sistema de Arquivos - Para utilizar um novo HD, antes de tudo é preciso particioná-lo para que o sistema operacional possa reconhecê-lo. - Existem diferentes sistemas de arquivos, os mais usados são - FAT16, compatível com o DOS e Windows - FAT32, compatível apenas com o Windows 95 OSR-2 e versões superiores - NTFS compatível com o Windows NT - HPFS compatível como o OS/2 - FAT16 - Este é o sistema de arquivos utilizado pelo DOS, incluindo o DOS 7.0 e o Windows 9x. - Este sistema de arquivos permite 16 bits de endereçamento de dados, o que permite um máximo de 65526 clusters, que não podem ser maiores do que 32 kB, permitindo uma partição de no máximo 2 GB. - Caso se tenha um HD maior do que isso, será necessário dividí-lo em duas ou mais partições. - Um cluster é a menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo sistema, um arquivo grande é gravado no disco fragmentado em vários clusters, porém, um cluster não pode conter mais de um arquivo. - Tomemos por base um disco de 2 GB formatado com FAT16. - Cada cluster possui 32 kB. - Digamos que gravemos neste disco 10000 arquivos TXT, cada um com apenas 512 bytes, como um cluster não pode conter mais do que um arquivo, cada arquivo iria ocupar um cluster inteiro, ou seja: 32 kbytes! - No total, estes nossos 10.000 arquivos de 512 bytes cada um, iriam ocupar 320 MB! - Ou seja, um enorme disperdício de espaço em disco. - Justamente por causa do tamanho dos clusters, não é recomendável usar a FAT16 em partições com mais de 1 GB, caso contrário, com clusters de 32 kB, o desperdício de espaço em disco será brutal. - É possível usar clusters menores com FAT16, porém em partições pequenas - Veja tabela abaixo Tamanho da Partição Tamanho dos Clusters mais que 2 GB 32 kB menos que 1 GB 16 kB menos que 512 MB 8 kB menos que 256 MB 4 kB menos que 128 MB 2 kB - FAT32 - A versão OSR-2 do Windows 95 (conhecido também como Windows "B") trouxe um novo sistema de arquivos chamado de FAT32. - Uma evolução natural da antiga FAT16, ela permite 32 bits de endereçamento de dados, permitindo clusters de apenas 4 kB, mesmo em partições maiores que 2 GB. - O tamanho máximo de uma partição com FAT32 é de 2048 GB, ou 2 TB. - Usando-se este sistema de arquivos, nossos 10.000 arquivos ocupariam apenas 40 MB, uma economia de espaco considerável. - De fato, quando convertemos uma partição em FAT16 para FAT32, é normal conseguirmos de 15% a 40% de diminuição do espaço ocupado no disco. - O problema é que o outros sistemas operacionais, incluindo o Linux, o OS/2, e mesmo o Windows NT 4.0, incluindo é claro o Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas com FAT32, somente o Windows 95 OSR-2. - A desfragmentação do disco, seja qual for o programa usado também será bem mais demorada. - Um outro problema é que devido à maior quantidade de clusters à serem gerenciados, a performance do HD deve cair em torno de 3 ou 5%, algo imperceptível na prática de qualquer maneira. - Mesmo assim, caso o seu único sistema operacional seja o Windows 95 OSR-2 ou o Windows 98, recomenda-se o uso da FAT32. - Já há algum tempo sistemas Linux conseguem acessar partições formatadas em FAT32. - Convertendo unidades de FAT16 para FAT32 - Caso você já esteja usando o Windows OSR-2 e o seu HD esteja formatado com FAT16, você pode convertê-lo para FAT32 de várias maneiras - A primeira é usar o comando FDISK contido num disco de boot do Windows OSR-2, neste caso você precisará formatar o seu HD, perdendo é claro todos os dados. - Outra alternativa, é usar um programa chamado "Partition Magic" da Power Quest, que consegue converter a FAT, sem perda de dados, não só para FAT32, mas para outros sistemas de arquivos, como NTFS, EXT2 (do Linux), e outros. - Por fim, existe também um programa da Microsoft chamado CVT, que converte uma partição FAT16 para FAT32 sem perda de dados. - Uma terceira opção será instalar o Windows 98, cuja versão final inclui um conversor com funcionamento semelhante ao Partition Magic. - NTFS - Este sistema de arquivos é usado pelo Windows NT. - Nele, os clusters são de apenas 512 bytes, sendo o espaço em disco desperdiçado quase nenhum. - Somente o Windows NT é capaz de entender este formato de arquivos, e a opção de formatar o HD em NTFS é dada durante a instalação. - Apesar do Windows NT funcionar normalmente em HDs com FAT16, é mais recomendável o uso do NTFS, pois além dos clusters menores, e ao suporte a discos maiores do que 2 GB, ela oferece também recursos de gerenciamento do disco e segurança inexistentes no sistema FAT. - Sistemas Linux possuem drivers para ler partições NTFS, sem, no entanto, conseguir gravar. - A quem interessar procurar informações sobre como acessar um sistema de arquivos de um outro sistema, uma boa página está em FileSystems Connectivity Map. * Setup Manual de Drives - Se o BIOS de seu computador não suportar auto detecção, ou se por outra razão você desejar fazê-lo manualmente, leia atenciosamente o manual de informação do HD - Você deverá saber pelo menos as seguintes informações: - Número de cilindros - Número de cabeças - Setores por trilha - Após isto deverá registrar os dados na ROM de seu computador, anotando em lugar seguro o registro destas configurações para o caso da bateria se acabar e corromper os dados, impossibilitando o acesso aos dados do disco. * Instalação de HD - Para instalar um HD novo em seu micro você precisa ter em mãos um disco de boot que contenha - command.com - io.sys - msdos.sys - fdisk.exe - format.com - edit.com - scandisk.exe - scandisk.ini - himem.sys - Identifique o cabo do HD que vem com o kit da placa-mãe. - É um cabo de 40 vias para HDs IDE, ou 50 vias para HDs SCSI ou ainda de 68 vias para HDs Ultra2 SCSI. - No caso de ser apenas um HD IDE - Configure os jumpers do HD para MASTER (padrão fábrica). - O cabo do HD possui um tipo de marcação em uma das suas vias, a qual geralmente é avermelhada e está indicando a via 1 que deve ser conectada ao pino 1 do HD e ao pino 1 da placa-mãe. - Ligue o Computador com o disco de boot no drive "A" e aperte a tecla "DEL" para entrar no BIOS da máquina - Entre em "IDE HDD AUTO DETECTION" e deixe o micro detectar sozinho o HD. - Logo após aperte "ESC" para sair. - Entre em "STANDARD CMOS SETUP" e na tabela correspondente ao "HARD DISKS Primary Master" acione o "Type USER" com a tecla Page Up ou Page Down. - Aperte a tecla "F10" e "Y" para salvar as alterações e sair. - Deixe-o inicializar até parar no Prompt do drive "A". - Digite FDISK. - Acione a opção "1" para criar partição do DOS. - Depois acione "1", para criar partição primária do DOS (ele verificará o tamanho total do HD e perguntará se deseja utilizar o tamanho total do disco. - Responda "S" (ou "N" se desejar utilizar várias partições). - ATENÇÃO: O MS-DOS não reconhece HDs com mais de 2.1GB, portanto, para você utilizar o espaço total do seu HD você terá que utilizar uma versão do FDISK mais avançada como o do Win95 de 1996. - Se você não conseguir esta versão, crie várias partições com unidade de disco diferentes (ex: D,E,H,J). - No menu, acione a opção "2", para definir partição Ativa e saia do FDISK. - A unidade "C" já existe, mas o tipo de mídia é inválido (é como um disquete não formatado). - Digite A:\>FORMAT C: /S - FORMAT é o comando - C: é a unidade a ser formatada - /S transfere o sistema (command.com, io.sys e msdos.sys) para a unidade que será formatada - Seu HD está acessível, agora é só introduzir o sistema operacional (Win9x, WinNT, OS/2, Mac OS, Linux), alguns aplicativos (Office, Works), linguagem de programação (VB, Delphi, C++, C, FoxPro), banco de dados (Access, SQL, Oracle), etc. - Dois HDs no mesmo canal IDE - Escolha um para ser o prioritário do canal e altere seu jumper para MASTER, este será o boot, aquele no qual serão procurados os arquivos de inialização do sistema operacional. - No outro, selecione o jumper para SLAVE. - No caso raro de haver um cabo torcido, selecione ambos os jumpers para CABLE SELECT. - O HD conectado à extremidade do cabo em contato direto com a porção torcida será o MASTER - Quanto ao outro, ligue-o ao conector do meio, este será o SLAVE. - Entre no BIOS, deixe a máquina detectar o segundo HD e ative-o selecionado o Primary Master e o Primary Slave. - Aperte a tecla "ESC", "F10" e "Y" para salvar as alterações e sair. - Como é o segundo HD do micro, ele será o drive "D", e você utilizará os comandos instalados no drive "C". - Crie e ative a partição desse drive no FDISK e formate-o usando "FORMAT D: /S" transferindo o sistema, só por segurança. - Utilize-o como uma grande pasta, pois o sistema operacional e demais programas estarão no drive "C". - HD SCSI - A quantidade deles depende apenas da sua adaptadora SCSI e dos cabos disponíveis. - Não há jumpers no HD SCSI para selecionar quem será o MASTER, mas há jumpers para selecionar a identificação (ID) do dispositivo na cadeia SCSI. * HDs x Disquetes - A velocidade de gravação e leitura dos HDs é muito maior do que a dos disquetes. - A capacidade de armazenamento dos HDs também é bem maior e, por geralmente não haver contato entre a cabeça de leitura e o disco, praticamente não há desgaste, resultando numa segurança maior para os dados. - Não medimos o HD pela potência e sim pela capacidade, ou seja a quantidade de informações que cabem dentro dele. - A capacidade dos HD’s é medida através da unidade de medida da capacidade das unidades de disco de um computador que é o Byte. - As unidades de disco de um computador geralmente são - HD - Disquete - CD-ROM * Discos Virtuais - São discos lógicos configurados na memória do computador. - Estes discos são criados através de um programa que passa a utilizar a memória como uma área de armazenamento momentâneo. - A capacidade depende de memória livre disponível e seu acesso é o mesmo do acesso de leitura ou gravação em memória, ou seja, bem mais rápido que qualquer HD. - São utilizados para testes, softwares com muitos acessos em discos de leitura e outros para colocarmos arquivos temporários. - Toda informação neste tipo de disco é perdida quando o computador é desligado e são designados por letras como os drives D:, E:, etc. * O Gigabyte de 1 Bilhão de Bytes - Nós, como seres humanos, estamos acostumados a pensar em valores segundo o padrão decimal, tendo muito mais facilidade em lidar com números múltiplos de 10. - Um computador porém, trabalha com o sistema binário, por isso, um kB não corresponde a 1000 bytes, e sim a 1024 bytes, já que 1024 é a potência de 2 mais próxima de 1000. - Um MB corresponde a 1.048.576 bytes e um GB corresponde a 1.073.741.824 bytes. - O problema é que os fabricantes, a fim de engordar o tamanho de seus discos, costumam usar o sistema decimal para medir a capacidade dos discos. - Assim, um HD vendido como um disco de 4,3 GB ao invés de ter 4.617.089.843 bytes, possui geralmente apenas 4,3 bilhões, que correspondem a pouco mais de 4 GB reais. - O usuário então, todo feliz com seu novo HD de 4,3 GB percebe, ao instalá-lo, que sua capacidade é de apenas 4 GB e fica se perguntando quem "comeu" os outros 300 MB do seu HD. - Infelizmente esta prática tem sido usada por praticamente todos os fabricantes, que geralmente têm a "cara de pau" de escrever no manual do HD, ou mesmo no próprio, uma mensagem como "O fabricante se reserva o direito de considerar 1 GB como 1.000.000.000 de bytes". ----------//----------