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DISCIPLINA DE HARDWARE O Disco Rígido (HD). Professor Robson Campos. Introdução.
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DISCIPLINA DE HARDWAREO Disco Rígido (HD) Professor Robson Campos
Introdução O disco rígido, comumente conhecido por HD (hard disk) é o dispositivo responsável por armazenar os dados/ arquivos no computador. É nele também onde estão armazenados os dados necessários para que o sistema operacional (Windows, Linux, Mac OS) funcione.
Introdução - Continuação O disco rígido, não é um dispositivo recente e sim uma tecnologia que vem evoluindo com o passar dos anos. Um dos primeiros HDs que se tem noticia é o IBM 305 RAMAC que foi criado no ano de 1956 e tinha a incrível capacidade de armazenar 05 Megabytes e tinha o tamanho de uma TV, além de ter um custo bastante elevado. Os arquivos/ dados gravados no HD podem ser acessados a qualquer momento. O disco rígido não tem como função executar os programas e sim armazena-los para que possam ser executados pelo processador e memória RAM.
Introdução - Continuação Os discos rígidos foram criados inicialmente para que fossem utilizados somente em computadores, mas com o avanço da tecnologia os mesmos foram sendo incluídos em outros aparelhos eletrônicos como videogames, televisão, aparelhos de som etc. Atualmente existem os HDs externos que são utilizados para transportar uma grande quantidade de dados/ arquivos para outros lugares.
Tipos de Disco Rígido Os HDs são conectados ao computador através de interfaces capazes de transmitir os dados entre um e outro de maneira segura e eficiente. Há várias tecnologias para isso, sendo as mais comuns os padrões IDE ou ATA, SCSI e SATA.
Tipos de Disco Rígido - IDE ou ATA O ATA, surgiu no ano de 1986 onde três empresas se empenharam na criação dessa interface: a Western Digital, a Compaq e uma divisão da CDC, chamada Imprimis (que atualmente pertence a Seagate). Essas três empresas criaram um padrão de interface que competia com os padrões existente até então, que utilizavam o controlador de disco separadamente deste, ficando esse localizado numa placa a parte, tal como se fosse uma placa de vídeo ou de som.
Tipos de Disco Rígido - IDE ou ATA - Continuação Por causa disso, essas placas eram chamadas de “hardcards”. Com a controladora separada do disco, tinha de haver um cabo que ligasse o disco à controladora que ocasionava problemas de lentidão, já que esse cabo era muito suscetível a interferências ocasionadas por ruídos, o que fazia com que os dados fossem perdidos ou corrompidos e fosse feita a solicitação de mais pedidos de retransmissão.
Tipos de Disco Rígido - IDE ou ATA - Continuação Também tinha o problema desses cartões serem pesados, unidos ao gabinete por apenas um parafuso e eram volumosos, de tal maneira que ocupavam um slot a mais, além do slot que ele ocupava. Daí então, teve-se a idéia de “unir” a controladora de disco ao disco, para evitar todos os problemas (principalmente o problema de retransmissão). Foi apresentado um padrão de disco parecidos com os padrões ST-506 e ESDI que foi chamado de IDE, que vem de Integrated Device Electronic (ou eletrônica de integração de unidade, uma alusão ao fato da controladora de disco estar integrada ao disco).
Tipos de Disco Rígido - IDE ou ATA - Continuação O nome ATA vem do fato do primeiro computador que utilizou essa interface foi um PC/AT. Primeiramente, a interface foi chamada de PC/AT Attachment, depois foi chamado de AT bus e finalmente ATA. O primeiro computador que utilizou o ATA foi um 386 e o primeiro disco ATA tinha a capacidade de 20 MB.
Tipos de Disco Rígido - SATA O SATA (também conhecido como S-ATA, ou Serial ATA) é a mais nova tecnologia para PC, criada no ano 2000. É a tecnologia sucessora do ATA, que foi chamada de PATA. O nome das tecnologias já diz a principal diferença. Enquanto no PATA, a transmissão é feita de forma paralela, no SATA é feita em série (um bit por vez). Ao contrário do que muitos possam pensar, nem sempre uma transmissão paralela é mais rápida que uma transmissão em série, caso as transmissões operem em frequências de clock diferentes, a transmissão em série pode ser mais rápida, e é justamente isso que está por trás do funcionamento do SATA.
Tipos de Disco Rígido - SCSI SCSI é sigla para Small Computer System Interface. Trata-se de uma tecnologia criada para acelerar a taxa de transferência de dados entre dispositivos de um computador, desde que tais periféricos sejam compatíveis com a tecnologia. O padrão SCSI é muito utilizado para conexões de HD (disco rígido), scanners, impressoras, CD-ROM ou qualquer outro dispositivo que necessite de alta transferência de dados.
Tipos de Disco Rígido – SCSI – Cont. As vantagens do SCSI não se resumem apenas à questão da velocidade, mas também da compatibilidade e estabilidade. Sendo o processador o dispositivo mais rápido do computador, o uso do padrão SCSI permite que essa velocidade seja aproveitada e assim, aumenta-se de forma considerável o desempenho do computador. Isso deixa claro que o SCSI é aplicado principalmente em servidores e em aplicações de missão crítica.
Tipos de Disco Rígido – SCSI – Cont. Para funcionar no computador, o SCSI precisa de um dispositivo conhecido como "host adapter". Esse aparelho é quem realiza a conexão com o computador e pode utilizar dois modos de transmissão: normal e diferenciado. O primeiro utiliza apenas um condutor para transmitir o sinal, enquanto o segundo utiliza dois. No modo diferenciado, um condutor transmite o sinal original e o outro transmite o sinal inverso. Isso evita erros causados por interferência.
Tipos de Disco Rígido – SCSI – Cont. O padrão SCSI é uma tecnologia usada em aplicações de alto desempenho. Mas sua sofisticação faz desta tecnologia requerer custos altos. Por esta razão, se você não precisa de velocidade extremas de transferência de dados entre periféricos em seu computador, não há razão para utilizar o SCSI. O SCSI é um padrão consolidado há alguns anos e até hoje recebe inovações. Já é possível encontrar destes dispositivos que ultrapassam a taxa de 200 MB/s. Para ter tanta confiabilidade e desempenho, o SCSI teve que seguir várias normas.
Tipos de Disco Rígido – SCSI – Cont. A implementação destas normas é uma das razões de seu alto preço. No entanto, se sua aplicação exige alta velocidade, certamente você chegará à conclusão de que a adoção de dispositivos que usam a interface SCSI não lhe saiu tão caro assim.
Anatomia dos Discos Rígidos Os discos rígidos possuem dois tipos de componentes: internos e externos. Os componentes externos estão localizados na placa de circuito impresso chamada placa lógica, enquanto que os componentes internos estão localizados em um compartimento selado chamado HDA ou Hard Drive Assembly.
Anatomia dos Discos Rígidos – Cont. Os HDs não podem ser abertos pois correm o risco de serem danificados. A montagem é feita em ambientes bastante limpos pois qualquer partícula de poeira pode danificar a superfície dos discos uma vez que os mesmos trabalham em velocidades de rotação muito alta (pelo menos 5.400 RPM). Após montado os discos são selados evitando assim que qualquer “corpo estranho” tenha contato com os discos. Caso ocorra algum problema com os discos o mesmo não somente deixará de armazenar como ficará inutilizado para qualquer outra finalidade.
Anatomia dos Discos Rígidos – Cont. Caso ocorra algum problema com os discos o técnico não tem muito o que fazer. Somente empresas especializadas em recuperação de dados são capazes de recuperar os dados armazenados em HDs cujo os discos foram danificados.
Anatomia dos Discos Rígidos – Placa Lógica Nas placas lógicas são encontrados os circuitos que controlam o disco rígido. Atualmente, com o alto grau de integração existente, são encontrados apenas três ou quatro circuitos integrado grandes na placa lógica. Obs: Em eletrônica, um circuito integrado (também conhecido como CI, microchip, chip de silício, chip) é um circuito eletrônico miniaturizado (composto principalmente por dispositivos semicondutores), que ocupam um pequeno espaço nas placas.
Anatomia dos Discos Rígidos – Placa Lógica – Cont. O circuito maior é o controlador do disco rígido. Ele é responsável por controlar tudo: as trocas de dados entre o disco e o computador, o controle dos motores do disco rígido, o controle das cabeças para leitura e escrita dos dados, etc. Opcionalmente, pode haver um circuito Flash-ROM onde o firmware do disco rígido fica armazenado. Firmware é o nome dado para todos os programas armazenados em memória ROM (ReadOnly Memory). O firmware do disco rígido é o programa que o seu controlador executa. Algumas vezes, esse circuito está embutido no controlador.
Anatomia dos Discos Rígidos – Placa Lógica – Cont. O controlador não consegue suprir corrente suficiente para ligar ou mover os motores do disco rígido. Por isso, todos os discos rígidos usam um chip chamado “driver dos motores”. Este chip é um amplificador de corrente. Ele recebe os comandos enviados pelo controlador para os motores e então repassa tais comandos para os motores, mas com uma corrente maior. Ou seja, este chip é localizado entre o controlador do disco rígido e os motores.
Anatomia dos Discos Rígidos – Placa Lógica – Cont. O quarto chip principal encontrado na placa lógica é o chip de memória RAM (Random Access Memory), também conhecido como buffer. Este chip tem uma importância crucial no desempenho do disco. Quando maior for a sua capacidade, maior será a taxa de transferência entre o disco e o computador.
Anatomia dos Discos Rígidos – HDA – Cont. Nos discos rígidos voltados para computadores de mesa os HDs trabalham em uma velocidade de 5.400 RMPs à até 10.000 RPMs, quanto maior a velocidade maior será a velocidade com que os dados serão lidos nos discos. Em notebooks a velocidade é por volta de 4.200 RPMs.
Anatomia dos Discos Rígidos – HDA – Cont. Os discos rígidos podem ter vários discos. Existe uma cabeça de leitura/gravação para cada lado dos discos (que também são chamados de pratos). As cabeças ficam montadas em um braço. Por isso, todas as cabeças movimentam-se juntas.
Anatomia dos Discos Rígidos – HDA – Cont. Um motor (também conhecido como atuador) chamado voice coil move o braço. Ele é chamado “voice coil” porque ele utiliza a mesma idéia por trás dos alto-falantes: uma bobina dentro de um campo magnético gerado por um ímã. Dependendo da direção da corrente na bobina o braço move-se para um lado ou para o outro, e dependendo da intensidade da corrente, o atuador moverá mais ou menos.
Capacidade dos HDs Os Discos Rígidos (HDs), possuem diversos tamanhos e velocidades. Mas ao se instalar um HD no computador pode-se perceber que o mesmo tem um tamanho menor do que o indicado pelo fabricante. Isso acontece porque o fabricante geralmente utiliza uma medida diferente da medida padrão utilizada na informática, o fabricante considera que 1Gb (gigabyte) corresponde a 1.000Mb (megabyte) e não 1.024Mb (megabyte) como deveria ser. Essa “regra” se aplica tanto para HDs IDEs quanto para HDs SATA, no caso dos HDs SCSI a medida é exata.
Capacidade dos HDs – Cont. Desta forma ao comprar um HD de 20Gb o computador irá mostrar que o HD possui 19.530 megabytes, ou seja por volta de 19Gb (gigabytes) de espaço, levando em consideração que o fabricante trabalha com 20Gb = 20.000Mb.
Trilhas, Setores e Cilindros Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no HD, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores. As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. Cada trilha recebe um número de endereçamento, que permite sua localização. A trilha mais externa recebe o número “0” e as seguintes recebem os números “1, 2, 3”, e assim por diante. Caso aconteça uma falha na trilha “0” o HD passa a ser inutilizado.
Trilhas, Setores e Cilindros – Cont. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos trechos onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações.
Trilhas, Setores e Cilindros – Cont. Para definir o limite entre uma trilha e outra, assim como, onde termina um setor e onde começa o próximo, são usadas marcas de endereçamento, pequenas áreas com um sinal magnético especial, que orientam a cabeça de leitura, permitindo à controladora do disco localizar os dados desejados. Além das trilhas e setores, temos também as faces de disco. Um HD é formado internamente por vários discos empilhados, sendo o mais comum o uso de 2 ou 3 discos.
Trilhas, Setores e Cilindros – Cont. É possível utilizar os dois lados do disco para gravar dados, cada lado passa então a ser chamado de face. Em um disco rígido com 2 discos, por exemplo, temos 4 faces. Como uma face é isolada da outra, temos num disco rígido várias cabeças de leitura, uma para cada face.
Trilhas, Setores e Cilindros – Cont. Apesar de possuir várias cabeças de leitura em um disco rígido, elas não se movimentam de maneira independente, pois são todas presas à mesma peça metálica (braço). Para acessar um dado contido na trilha “982” da face do disco 3, por exemplo, a controladora do disco ativa a cabeça de leitura responsável pelo disco 3 e a seguir, ordena ao braço de leitura que se dirija à trilha correspondente. Não é possível que uma cabeça de leitura esteja na trilha “982”, ao mesmo tempo em que outra esteja na trilha “5631”, por exemplo, justamente por seus movimentos não serem independentes.
