Armazenamento

1. Armazenamento

2. 9278 9279 9280 9281 9282 9283 9284 9285 9286 dado dado dado dado dado instrução instrução instrução Máquina de von Neumann Armazenamento de dados e instruções em memória

3. 9278 9279 9280 9281 9282 9283 9284 9285 9286 dado dado dado dado dado instrução instrução instrução Máquina de von Neumann Instruções acessam e manipulam dados, ambos previamente carregados na memória Volátil

4. Armazenamento Secundário • Instruções e dados: armazenados em meio não volátil • Diferentemente da memória, não se perde quando há queda da energia elétrica • Benefícios • Espaço • Confiabilidade • Conveniência • Economia

5. Espaço • Armazenam o equivalente a uma sala cheia de dados em discos menores que ocupam um pequeno espaço. • Um disquete pode conter aproximadamente 500 páginas impressas. • Um disco óptico pode conter o equivalente a 500 livros.

6. Confiabilidade • Dados guardados em armazenamento secundário estão relativamente seguros. • O armazenamento secundário é confiável • Maior problema: as pessoas

7. Conveniência • Fácil localização das informações – Recuperação • Gravação de forma rápida – Armazenamento

8. Economia • Menos dispendioso armazenar dados em disco do que comprar e abrigar armários de arquivo. • Dados confiáveis e seguros têm uma manutenção menos dispendiosa. • Maior velocidade e conveniência para arquivar e recuperar dados.

9. Armazenamento em Memória Secundária • Memórias secundárias – memórias lentas, baratas e grandes – Não voláteis • Utilizadas para armazenar grande quantidade de dados que a memória principal não é capaz de suportar

10. Armazenamento em Fita Magnética • Fita similar à usada em cassetes de música. • Usado principalmente para backupde dados armazenados em sistemas de disco.

11. Armazenamento em Fita Magnética • Primeiro tipo de memória secundária existente • A fita é enrolada em um rolo alimentador, passa por uma cabeça de gravação e chega a um rolo receptor. • Na cabeça de gravação informações são gravadas na fita em forma de pequenos pontos magnetizados.

12. Armazenamento em Disco Magnético • Um disco é um pedaço metal com cobertura magnetizável aplicada durante sua fabricação, geralmente de ambos os lados. • Dados são representados por pontos magnetizados na superfície do disco rotativo.

13. Discos Flexíveis • Em desuso. • Revestidos com óxido de ferro. • Possuem a proteção de uma jaqueta de plástico rígido. • Um disquete de 3,5 polegadas contém 1,44 MB de dados. • Variações de alta capacidade: • O HiFD, da Sony, contém 200 MB. • O SuperDisk, da Imation, está disponível nas versões de 120 e 240 MB. • O Zip drive, da Iomega, está disponível nas versões de 100, 250 e 750 MB.

14. Discos Rígidos • Lâmina rígida revestida com óxido magnético: • Diversas lâminas podem ser combinadas em uma única pilha de discos. • Cada lâmina tem seu próprio braço de acesso com uma cabeça de leitura/gravação. • A cabeça é suficientemente pequena para ler ou gravar informações exatamente em uma trilha.

15. Discos Rígidos - Lendo e Escrevendo Dados • O braço de acesso movimenta a cabeça de leitura/gravação sobre uma localização em particular. • A cabeça de leitura /gravação paira alguns milionésimos de polegada acima da lâmina. • Se a cabeça tocar a lâmina, haverá um crash, e dados serão destruídos.

16. Discos Rígidos - Trilha • Trilha - porção circular da superfície do disco, sobre a qual passa a cabeça de leitura/gravação. • Disco flexível - 80 trilhas em cada superfície • Disco rígido - 1.000 ou mais trilhas em cada superfície de cada lâmina

17. Discos Rígidos - Setor • Cada trilha é dividida em setores que contêm um número fixo de bytes. • Tipicamente, 512 bytes por setor. • A gravação por zonas atribui mais setores às trilhas que estão nas zonas externas do que àquelas que estão nas zonas internas.

18. Discos Rígidos - Cluster • Cluster - número fixo de setores adjacentes tratados como uma unidade de armazenamento.

19. Discos Rígidos - Cilindro • A trilha sobre cada superfície, que está sob a cabeça de leitura/gravação, em determinada posição das cabeças de leitura/gravação. • Quando o arquivo é maior do que a capacidade de uma única trilha, o sistema operacional procura armazena-lo em trilhas que fazem parte do mesmo cilindro.

20. Discos Rígidos - Acesso a Disco • Para especificar um acesso a disco e sua uma transferência para memória o programa deve fornecer as seguintes informações: • O cilindro e a superfície, que juntos definem uma única trilha; • O número do setor onde começa a informação; • O número de palavras a serem transferidas; • O endereço na memória principal de onde a informação vem ou para onde vai; • Se a informação é para ser lida do disco ou se é para ser escrita nele.

21. Discos Rígidos - Velocidade de Acesso a Disco • Tempo de acesso – tempo necessário para acessar dados no disco. • Dependência de três fatores: • Tempo de busca • Comutação de cabeças • Retardo rotacional • Assim que os dados são encontrados, o passo seguinte é a transferência de dados.

22. Discos Rígidos - Tempo de Busca • Tempo necessário para que o braço de acesso se posicione sobre uma trilha em particular. • Todos os braços de acesso se movem como uma unidade. • Todos se posicionam simultaneamente sobre um conjunto de trilhas que compõe um cilindro.

23. Discos Rígidos - Comutação de Cabeças • A ativação de uma cabeça de leitura/ gravação em particular sobre uma trilha em particular. • Todos os braços de acesso se movem juntos, mas somente uma cabeça de leitura/ gravação pode operar em determinado momento.

24. Discos Rígidos - Retardo Rotacional • O tempo necessário para que os dados desejados na trilha passem sob a cabeça de leitura e gravação.

25. Discos Rígidos - Transferência de Dados • O processo de transferir dados entre sua localizaçao na trilha do disco e a memória. • Tempo médio de acesso: • Aproximadamente 10 milissegundos

26. Armazenamento em Disco Ótico • Possuem uma capacidade de armazenamento muito superior aos discos magnéticos e devido a esta capacidade, os discos óticos têm sido objeto de grande pesquisa e vêm sofrendo uma evolução incrivelmente rápida. • Armazenamento barato e compacto com maior capacidade. • Um feixe laser varre o disco e capta reflexos de luz da superfície do disco.

27. Armazenamento em Disco Ótico – 1ª geração • CD-ROMs (Compact Disk Read Only Memory) • Informações em um CD-ROM são escritas como um espiral único contínuo não possuindo trilhas e cilindros. • Utilizados na distribuição de grandes bases de dados. • Os CD-ROMs não são escrevíveis, o que limita sua utilidade como dispositivos de armazenamento de computadores.

28. Armazenamento em Disco Ótico – 2ª geração • Discos óticos WORM (Write Once Read Many) • Este dispositivo permite que os usuários escrevam informações nos discos óticos, mas isso só pode ser feito uma vez. • A sobreposição de arquivos não é possível, pode-se apenas acrescentar novos arquivos até que o disco esteja cheio.

29. Armazenamento em Disco Ótico – 3ª geração • Discos óticos apagáveis - RW • Possibilita que os arquivos sejam escritos e apagados quando solicitado pelo usuário

30. Armazenamento em Memória Flash • A memória Flash é um chip EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory, ou memória apenas de leitura programável e apagável eletricamente). • Possui uma grade de colunas e linhas formando uma célula com dois transistores em cada interseção.

31. Armazenamento em Memória Flash • Existem dois tipos de memória flash – NAND e NOR que diferem no método de leitura e gravação de dados. • NAND permite apenas acesso seqüencial aos dados. Nela, o endereçamento é mais simples e o acesso, mais rápido. • NOR, geralmente usada nos chips de BIOS dos microcomputadores e nos telefones celulares, possibilita acesso arbitrário e individual a cada bloco de dados.

32. Armazenamento em Memória Flash • Os dois transistores são separados um do outro por uma fina camada de óxido. • Um dos transistores é conhecido como porta flutuante e o outro é a porta de controle.

33. Armazenamento em Memória Flash • Em uma memória flash vazia (não gravada), todas as células estão com um bit 1 • Bit 1 - poucos elétrons presos na porta flutuante e com passagem de corrente de uma porta a outra quando aplicadas as tensões convenientes.

34. Armazenamento em Memória Flash • Para alterar a célula (gravar o bit 0), é necessário aplicar uma tensão de 10 a 13 volts sobre a porta flutuante por meio da linha de bits. • Essa tensão irá crescendo na porta flutuante, do dreno para a fonte, empurrando elétrons para o outro lado da camada de óxido. Esses elétrons (presos aí) produzem uma neutralização parcial ou mesmo total de uma eventual polarização entre a porta de controle e a fonte, de modo a não deixar ou dificultar a passagem de corrente.

35. Armazenamento em Memória Flash • Para apagar a célula, fazendo-a voltar ao estado natural (com o bit 1), é preciso neutralizar a camada de elétrons “presos” na porta flutuante. • Para tal submete-se a porta de controle a uma tensão elevada.

36. Armazenamento em Memória Flash • Se o dispositivo flash estiver totalmente desligado, sem nada conectado a qualquer uma de suas células, ainda assim os elétrons permanecem “presos” na porta flutuante em cada célula. • Para “ler” a informação (bit) presente na célula, é preciso aplicar uma tensão específica na porta de controle. • A corrente resultante vai depender da quantidade e do arranjo dos elétrons na porta flutuante, caracterizando o dado armazenado.

37. Sistemas de Backup • Imperativo ter cópias de dados importantes armazenadas longe do computador: • Discos falham, ocasionalmente. • Instalação de software pode causar pane no computador. • Usuários cometem erros ao introduzir dados. • Fita é uma mídia de backup ideal: • Pode copiar o disco rígido inteiro para uma única fita em minutos. • O backup pode ser programado para quando o sistema não estiver em uso.

38. Arquivos • Consiste da representação da informação dentro de um computador na forma de Bits. • Informações podem representar instruções ou dados. • Podem ser armazenados em diversos dispositivos físicos. • Um arquivo é identificado por NOME. • A identificação de um arquivo é composto por duas partes separadas por um ponto, a parte após o ponto é chamada extensão que identifica o conteúdo do arquivo.

39. Organização de Arquivos • O modo como seus dados estão internamente armazenados. • Quando o arquivo é criado define-se que organização será adotada.

40. Método de acesso a Arquivos • Três fatores importantes da organização de arquivos de dados determinam a forma como os arquivos serão acessado no dispositivo de armazenamento secundário: • Sequencial • Direta • Indexada

41. Organização Sequencial de Arquivos • Os dados são armazenados em ordem sequencial: • Se um registro em especial for desejado, todos os registros anteriores devem ser lidos primeiro. • O armazenamento em fita magnética usa a organização sequencial. • Se a fita está posicionada no início, para ler o registro n é necessário ler antes os registros físicos de 1 a n-1, um de cada vez.

42. readme.txt prova.doc Aula.pdf 0 1 2 3 4 5 6 7 Organização Sequencial de Arquivos arquivo Leitura sequencial até o arquivo procurado

43. Organização Direta de Arquivos • Tambémchamada de acesso aleatório. • Vá diretamente ao registro desejado usando uma chave: • O computador não precisa ler todos os registros anteriores. • Usado em armazenamentos em disco.

44. readme.txt 010 prova.doc 002 Aula.pdf 017 0 1 2 3 4 5 6 7 Organização Direta de Arquivos arquivo inicio

45. Organização Indexada de Arquivos • O arquivo deve possuir uma área de índice onde existam ponteiros para os diversos registros e a partir desta informação realiza-se um acesso direto. • O arquivo contém um índice. • O índice armazenado sequencialmente contém a chave do registro. • Dados acessados pela chave do registro.

46. arquivo inicio #blocos readme.txt 010 003 prova.doc 002 008 Aula.pdf 017 005 Organização Indexada de Arquivos Índice

47. Sistema de Arquivos • Um sistema de arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de rotinas, que permitem ao sistema operacional controlar o acesso ao disco rígido. • Diferentes sistemas operacionais usam diferentes sistemas de arquivos.

48. Sistema de Arquivos • Existem diversos sistemas de arquivos diferentes, que vão desde sistemas simples como o FAT16 até sistemas como o NTFS, EXT3 e ReiserFS, que incorporam recursos mais avançados. • Para Windows, temos três sistemas de arquivos: FAT16, FAT32 e NTFS. • Para Linux. temos uma variedade muito grande de sistemas de arquivos diferentes que incluem o EXT2, EXT3, ReiserFS, XFS, JFS e muitos outros.

49. Sistema de Arquivos FAT16 • Sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS. • Neste sistema existe uma Tabela de Alocação de Arquivos (File Allocation Table, FAT) que na verdade é um mapa de utilização do disco. • A FAT mapeia a utilização do espaço do disco e permite que o sistema operacional saiba onde determinado arquivo se localiza no disco.

50. Sistema de Arquivos FAT16 • Existem várias posições na FAT, sendo que cada posição aponta a uma área do disco. • Cada posição na FAT-16 utiliza uma variável de 16 bits • 216 = 65.536 posições na FAT • Se em cada setor cabem apenas 512 bytes, concluímos que, teoricamente, poderíamos ter discos somente de até 65.536 x 512 bytes = 33.554.432 bytes ou 32 MB. • Por este motivo, o sistema FAT-16 não trabalha com setores, mas sim com clusters, que são conjuntos de setores.