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Arquitetura de computadores

Arquitetura de computadores. Prof. Edivaldo Serafim Curso: Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - 2013 IFSP – Campus Capivari. Memória externa. 03/04/2013. Memória de computadores.

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  1. Arquitetura de computadores Prof. Edivaldo Serafim Curso: Tecnólogo em Análise e Desenvolvimento de Sistemas - 2013 IFSP – Campus Capivari

  2. Memória externa 03/04/2013

  3. Memória de computadores • Nenhuma tecnologia de memória satisfaz de maneira ótima todos os requisitos de armazenamento de computadores; • Por isso existe uma hierarquia de subsistemas de memórias: • Algumas internas: • Acessadas diretamente pelo processador: • Memória RAM, memória cache, registradores; • Algumas externas: • Acessadas através de operações de I/O: • HD, Pen Drive, DVD, etc.; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  4. Disco magnético • Disco magnético é um disco de plástico, metal ou vidro que possui uma camada magnetizável que pode armazenar dados; • Podemos gravar dados ou ler os dados no disco por meio de drives específicos; • Os drives possuem um braço sobre o(s) disco(s) nos quais possuem uma cabeça de leitura ou gravação; • Essa cabeça é uma bobina e também é denominada cabeçote; • Podem ser: • Removíveis: • Disquetes e Zip drives; • Fixos: • Disco Rígido – HD; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  5. Disquete • Muito utilizado com armazenamento removível na década de 80 e 90; • Possuiu várias versões: • 8’’; • 5 ¼’’; • 3 ½’’. • A cabeça de leitura/gravação toca o disco; • Em desuso atualmente devido a vulnerabilidade dos dados, bem como a baixa capacidade de armazenamento. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  6. Disquete Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  7. Zip drives • Muito utilizado com armazenamento removível na década de 90; • Semelhante ao disquete, porém mais seguros e mais densos; • Possuiu várias versões: • 100 MB; • 250 MB; • 750 MB. • Em desuso atualmente. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  8. Zip drives Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  9. Disco rígido (HD - Hard Disk) • Um dos componentes que mais evoluíram na história do computador; • Criado na década de 50 e perdura até os dias atuais; • Possuem em seu interior discos de metal, ou de vidro coberto com uma camada magnetizável protegidos por uma fina camada protetora; • A cabeça de leitura/gravação não encosta no disco; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  10. Funcionamento do HD Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  11. Partes do HD Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  12. Formas de magnetizar os discos • Os discos estão em constante evolução; • Uma evolução em relação a capacidade de armazenamento está na forma de gravação dos dados; • A primeira forma de gravar dados foi longitudinal; • Depois foi perpendicular; • Agora temos gravação perpendicular com calor (HARM). Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  13. Gravação longitudinal Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  14. Gravação perpendicular Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  15. Gravação perpendicular com calor Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  16. Organização • O cabeçote lê e grava dados do disco que estão magnetizados; • Como o cabeçote é pequeno, a região que ele pode atuar é muito pequena; • Essa região no disco é conhecida com trilha, e é feita na fabricação do disco; • Discos mais novos possuem mais de 145.000 trilhas por polegada; • As trilhas são divididas por setores, onde ficarão os dados armazenados; • Setores são as menores unidades endereçáveis no HD; • O tamanho de um setor é de 512 B. • Um conjunto de trilhas na mesma posição em discos diferentes constitui um cilindro; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  17. Organização Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  18. Formatação Física • Formatação de disco é um esquema para localizar o setor dentro da trilha; • Utilizam-se indicadores para localizar o início da trilha, o início e o final de um setor e o final da trilha; • Atualmente essas informações são dados gravados no disco no processo de fabricação e nunca podem ser alteradas; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  19. Formatação lógica • Consiste em gravar um sistema de arquivo em um HD; • Sistema de arquivo são utilizados por sistemas operacionais para organizar e otimizar o acesso as informações no HD: • FAT 32; • NTFS; • EXT 4; • HFS e MFS; • Pode ser refeita muitas vezes, dependendo da necessidade e do tipo de sistema operacional; • Vários tipos de sistema de arquivo podem coexistir juntas em um HD; • O sistema operacional deve ter recursos para ler partições diferentes. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  20. Parâmetros de desempenho • Os principais parâmetros de desempenho de HD são: • Tempo de busca (Seek Time): • Tempo para a cabeça ir de uma trilha para outra; • Pode ser subdividido em • FullStroke– tempo de ir da primeira trilha até a ultima trilha do disco; • Track-toTrack – tempo de ir de uma trilha para outra vizinha; • Average – valor médio para acessar um setor aleatório do disco. • Tempo de latência (Latency Time): • Latência é o tempo entre posicionar a cabeça na trilha e achar o setor correto; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  21. Parâmetros de desempenho Continuação... • Tempo de acesso (Access Time): • Média entre tempo de busca e o tempo de latência. • Tempo de chaveamento de cabeça (Head Switch Time): • Tempo decorrido para escolher a cabeça correta entre as faces dos discos. • Taxa de transferência: • Quantidade de dados por segundo que podem ser transferidos entre a placa e o HD; • Pode ser dividido em: • Transferência interna – Taxa de transferência entre a cabeça de leitura e o buffer; • Transferência externa – Taxa de transferência entre o buffer e a placa mãe. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  22. Placa controladora • Para a comunicação com a placa mãe, o HD possui uma placa de circuito que possui: • Processador; • Barramentos; • Buffer. • Podem ser de várias tecnologias: • IDE ou ATA ou PATA; • SATA; • SCSI; • SAS; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  23. RAID • RAID ou Redundant Array of Independent Drives ouRedundant Array of Inexpensive Drives é um arranjo de HDs para melhorar o desempenho ou prover redundância; • Possui dois arranjos principais: • RAID 0 – striping: • Visa maior desempenho; • Os dados são divididos entre os discos; • Não possui redundância; • Caso um HD falhe, todos os dados são comprometidos; • RAID 1 – espelhamento: • Visa maior segurança das informações; • Dois discos no mínimo; • Os dados são gravados em duplicidade nos dois discos; • Se um falhar existe outro como “backup”. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  24. RAID • Existem outros arranjos, possuindo 7 níveis (do 0 ao 6); • Basicamente e ideia é a mesma; • Incorporam outras formas de correção de erros, formas de acesso e situações específicas de uso. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  25. SSD – SolidStateDiscks • “Discos” de estado sólido são dispositivos de armazenamento em massa que deverá substituir os HDs no futuro; • Utilizam memória flash ao invés de discos magnéticos; • Possuem maior velocidade de acesso; • Maior taxa de leitura e gravação em setores aleatórios; • Menor consumo de energia elétrica; • Por não possuírem partes móveis são mais duráveis e menos susceptíveis a danos; • A grande desvantagem é o custo de fabricação. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  26. SSD – SolidStateDiscks Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  27. Cartão de memória Flash • Outro tipo de dispositivo de armazenamento em massa são os cartões de memória flash; • Muito utilizados por dispositivos móveis; • Possuem vários formatos e capacidades; • A memória flash é também utilizada em pen drives. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  28. Cartão de memória Flash Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  29. Cartão de memória Flash Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  30. Leitor de cartões • Os cartões de memória flash são lidos através de leitores de cartões, acoplados a uma porta USB interna do computador; • Existem leitores plugados em portas USB externas; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  31. Leitor de cartões Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  32. Leitor de cartões Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  33. Mídias óticas • Tem com principal característica o uso de lazer para leitura e gravação quando possível; • As mídias óticas usadas atualmente são: • CD – ROM; • CD – R; • CD – RW; • DVD – ROM; • DVD – R; • DVD – RW; • Blue Ray; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  34. Mídias óticas - Funcionamento • As mídias óticas são formadas por discos de policarbonato cobertos com uma camada reflexiva, geralmente uma liga de alumínio; • A camada reflexiva tem como função refletir o lazer para a leitura ou dissipar a luz, formando os 0s e 1s; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  35. Mídias óticas - Funcionamento • O drive possui dois componentes chaves: • Uma fonte de lazer; • Um receptor foto sensível; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  36. Mídias óticas - Funcionamento Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  37. Mídias óticas - organização • Mídias óticas podem ser organizadas de duas maneiras: • CAV (Velocidade Angular Constante) • Quantidade de dados armazenados nas trilhas mais externas e igual a quantidade armazenada nas trilhas mais internas; • Disco gira numa velocidade fixa; • Ocorre um desperdício de espaço de armazenamento. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  38. Mídias óticas - organização • CAV (Velocidade Angular Constante) Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  39. Mídias óticas - organização • CLV (Velocidade Linear Constante) • Dados distribuídos no disco em setores de mesmo tamanho; • Capacidade e atraso rotacional são maiores para as trilhas mais externas; • Armazenamento mais eficiente; • É necessário ajuste na velocidade; Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  40. Mídias óticas - organização • CLV (Velocidade Linear Constante) Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  41. Mídias óticas – Tamanho do Lazer • O que difere as mídias óticas é o tamanho do feixe de lazer; • Nos CDs esse feixe é mais largo, cobrindo uma área maior; • Nos DVDs esse feixe é mais estreito, o que os tornam mais densos em relação aos CDs; • Nos Blue Ray, esse feixe é ainda mais estreito. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  42. Mídias óticas – DVD x BD • A imagem abaixo ilustra a diferença do tamanho das trilhas e a abrangência do feixe de lazer entre um lazer e um DVDBue Ray; DVD BD Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  43. Mídias óticas – DVD x BD Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  44. Mídias óticas – DVD x BD Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  45. Fitas magnéticas • Fitas magnéticas são fitas cobertas com óxido magnético; • Foi o primeiro tipo de memória de armazenamento externo; • São organizadas em trilhas paralelas: • 9 trilhas – as primeiras; • 18 trilhas; • 36 trilhas; • São utilizadas como mídia de Backup; • São relativamente baratas em relação a outros tipos de armazenamento secundário; • Utilizam drives específicos para leitura e gravação. • Em 2010 a IBM e a Fujifilmlançaram uma fita com densidade de 29,5 bilhões de bits por polegada quadrada e capacidade de armazenamento de 35TB. Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  46. Fitas magnéticas • Exemplo de layout de fita magnética com 9 tiras: Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  47. Fitas magnéticas Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  48. Fitas magnéticas Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  49. Fitas magnéticas Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

  50. Fitas magnéticas Prof. Edivaldo Serafim - Arquitetura de Computadores - IFSP 2013

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