Popularmente chamado também de HD (derivação de HDD do inglês hard disk drive) ou winchester (termo em desuso), é a parte do computador onde são armazenados os dados (documentos, programas, jogos, músicas, vídeos, etc.).
HISTÓRIA
O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1956, e foi lançado em 16 de Setembro de 1957.3 Era formado por 50 discos magnéticos contendo 50 000 setores, sendo que cada um suportava 100 caracteres alfanuméricos, totalizando uma capacidade de 5 megabytes, incrível para a época. Este primeiro disco rígido foi chamado de 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) e tinha dimensões de 152,4 centímetros de comprimento, 172,72 centímetros de largura e 73,66 centímetros de altura.
HISTÓRIA
O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1956, e foi lançado em 16 de Setembro de 1957.3 Era formado por 50 discos magnéticos contendo 50 000 setores, sendo que cada um suportava 100 caracteres alfanuméricos, totalizando uma capacidade de 5 megabytes, incrível para a época. Este primeiro disco rígido foi chamado de 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) e tinha dimensões de 152,4 centímetros de comprimento, 172,72 centímetros de largura e 73,66 centímetros de altura.
Em 1973 a IBM lançou o modelo 3340 Winchester, com dois pratos de 30 megabytes e tempo de acesso de 30 milissegundos. Assim criou-se o termo 30/30 Winchester (uma referência à espingarda Winchester 30/30), termo muito usado antigamente para designar HDs de qualquer espécie. Ainda no início da década de 1980, os discos rígidos eram muito caros e modelos de 10 megabytes custavam quase 2 mil dólares americanos, enquanto em 2009 compramos modelos de 1.5 terabyte por pouco mais de 100 dólares. Ainda no começo dos anos 80, a mesma IBM fez uso de uma versão pack de discos de 80 megabytes, usado nos sistemas IBM Virtual Machine. Os discos rígidos foram criados originalmente para serem usados em computadores em geral.
Mas no século XXI as aplicações para esse tipo de disco foram expandidas e agora são usados em câmeras filmadoras, ou camcorders nos Estados Unidos; tocadores de música como iPod, MP3 player; PDAs; videogames, e até em celulares. Para exemplos em videogames temos o Xbox360 e o Playstation 3, lançados em 2005 e 2006 respectivamente, com esse diferencial, embora a Microsoft já tivesse lançado seu primeiro Xbox (em 2001) com disco rígido convencional embutido. Já para celular os primeiros a terem essa tecnologia foram os da Nokia e da Samsung.4 E também devemos lembrar que atualmente o disco rígido não é só interno, existem também os externos, que possibilitam o transporte de grandes quantidades de dados entre computadores sem a necessidade de rede.
CONHECENDO O HD
PLACA LÓGICA
Reúne componentes responsáveis por diversas tarefas. Um deles é um chip conhecido como controlador, que gerencia uma série de ações, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação, o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.
Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido como buffer (ou cache). Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador. Como este chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, seu uso agiliza o processo de transferência de informações. No mercado, atualmente, é comum encontrar discos rígidos que possuem buffer com capacidade entre 2 MB e 64 MB.
PRATOS
Os pratos são os discos onde os dados são armazenados. Eles são feitos, geralmente, de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro.
Cada superfície do prato de um disco rígido contêm dezenas de bilhões de bits de dados. Cada prato possui uma cabeça inferior e outra superior para acessar estes dados. Os dados em si são armazenados em círculos concêntricos ao prato chamados trilhas. Cada trilha por sua vez é constituída por setores de 512 bytes. Costuma haver um espaço entre os setores.
Trilha:
São círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. É diferente de um CD-ROM ou DVD, onde temos uma espiral contínua. 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. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos trechos de 512 bytes cada um, onde são armazenados os dados.
A trilha mais externa do disco possui mais que o dobro de diâmetro da trilha mais interna e, consequentemente, possui capacidade para armazenar um volume muito maior de dados. Porém, nos primeiros discos rígidos, assim como nos disquetes, todas as trilhas do disco, independentemente de seu diâmetro, possuíam o mesmo número de setores, fazendo com que nas trilhas mais externas, os setores ocupassem um espaço muito maior do que os setores das trilhas mais internas.
Setor:
São pequenos trechos onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígido atual possui até 900 setores em cada trilha (o número varia de acordo com a marca e modelo), possuindo sempre mais de 3000 trilhas.
Cluster:
Um conjunto de setores do HD que são endereçados pelo sistema operacional como uma única unidade lógica. Em outras palavras, um cluster é a menor parcela do HD que pode ser acessada pelo sistema operacional. Cada cluster tem um endereço único, um arquivo grande é dividido em vários clusters, mas um cluster não pode conter mais de um arquivo, por menor que seja.
O tamanho de cada cluster varia de acordo com o sistema de arquivos escolhido na formatação do HD. Usando FAT 16 cada cluster tem até 32 KB, usando FAT 32 cada cluster possui apenas 4 KB. Usando NTFS (o sistema de arquivos utilizado pelo Windows NT e 2000) cada cluster possui entre 512 bytes e 4 KB, dependendo do tamanho da partição. Quanto menores forem os clusters, menor será a quantidade de espaço desperdiçada no HD, sobretudo ao gravar vários arquivos pequenos, já que mesmo com apenas 1 byte de tamanho, qualquer arquivo ocupará um cluster inteiro.
Todo disco rígido é composto por um ou mais pratos (normalmente de 1 a 5 em PCs ou mais em HDs para servidores) onde são armazenadas as informações. O tamanho dos pratos vem variando muito durante a evolução dos discos rígidos devido aos avanços da engenharia e eletrônica e estão se tornando cada vez menores, o que afeta positivamente a performance do HD quanto ao tempo de acesso devido ao aumento da velocidade de rotação dos pratos e diminuição de deslocamento do braço. Atualmente os dois tamanhos de discos mais populares são os de 5.25 polegadas (dimensão real 5.12") e os de 3.5" polegadas (dimensão real 3.74") que são feitos sob medida para os gabinetes dos PCs que costumam ter espaço para drives (rígidos e flexíveis) de 5.25 e 3.5 polegadas. Os discos rígidos dos notebooks costumam ter 2.5 polegadas. Existem também drivers de 1.8 e 1 polegada que são utilizados em equipamentos portáteis.
Os pratos são compostos por duas camadas. A primeira é uma camada rígida que oferece apoio estrutural para o disco e a segunda é uma camada de mídia magnética que é onde os dados são propriamente armazenados.
A camada rígida que oferece suporte aos pratos dos discos deve ser feita de um material que seja leve, resistente e do qual se possam fazer superfícies lisas. A camada rígida dos pratos do disco é normalmente feita de ligas de alumínio (figura à esquerda). Atualmente alguns pratos são feitos de ligas de vidro (figura á direita) e de materias híbridos de vidro e cerâmica.
A mídia magnética que cobre os pratos é o coração do disco rígido. Nos HDs mais antigos, os pratos do disco eram cobertos por óxido de ferro que eram apenas pedacinhos muito pequenos de ferro oxidado. Embora este material fosse encontrado muito facilmente na natureza e sua produção fosse muito barata, ele apresentava alguns problemas, pois era facilmente danificado pela cabeça de leitura e escrita e permitia baixa densidade para gravação de dados (densidade aeral) devido ao tamanho das partículas de óxido de ferro. Os HDs atuais utilizam uma espécie de mídia de filme fina que é aplicada sobre os pratos através de processos elétricos ou de condensação por vapor.
A mais nova forma de armazenar dados sobre as placas foi desenvolvida nos laboratórios da IBM e consiste em uma solução aplicada sobre o disco, consistente de moléculas orgânicas e grãos de ferro que formam cristais capazes de armazenar cargas magnéticas. Estes cristais são capazes em aumentar a densidade real dos discos atuais de 10 a 100 vezes.
CABEÇA DE LEITURA E GRAVAÇÃO / BRAÇO
Os HDs contam com um dispositivo chamado cabeça (ou cabeçote) de leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho bastante reduzido que contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco e assim gravar dados. Há uma cabeça para cada lado dos discos. Este item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que tem a função de posicionar os cabeçotes acima da superfície dos pratos.
Olhando por cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena.
Nos HDs mais atuais, a cabeça de gravação conta com dois componentes, um responsável pela gravação e outro direcionado à leitura. Em dispositivos mais antigos, ambas as funções eram executadas por um único componente.
MOTOR/EIXO
O eixo e o motor de giro são os responsáveis por fazerem os pratos girarem. É uma peça mecânica que deve ser estável para permitir milhares de horas de giro dos pratos, correspondentes à sua vida útil. Muitas vezes, quando um HD "pifa" seus pratos continuam funcionais e o problema justamente ocorreu no motor de giro.
ATUADOR
Também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o braço acima da superfície dos pratos e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs. O simples fato de a cabeça de leitura e gravação encostar na superfície de um prato é suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente ocorrer em caso de quedas, por exemplo.
CONECTORES, JUMPERS, PINOS E INTERFACES
Conector de energia - É um conector de 4 pinos macho onde conecta-se o cabo de alimentação que fornece voltagem de +5V ou 12V. Conectores de Dados - As portas conectoras de dados mais comuns utilizadas atualmente são IDE (40 pinos retangulares) e SCSI (50 pinos "narrow", 68 e 80 "wide").
TÉCNICAS SERVO PARA CONTROLE DE ACIONADORES, BRAÇOS, CABEÇAS E MOTOR DE GIRO
Os discos modernos tem uma área especial para armazenamento de informações sobre como posicionar corretamente as cabeças no disco rígido, como mover os braços e velocidade de giro dos motores. Estas vêm em geral pré-gravadas de fábrica, mas podem ter que ser obtidas e armazenadas à medida que o disco é utilizado, dependendo da maneira de armazenamento destas informações. (Dependendo do método são armazenadas informações quanto às distâncias para acessar trilhas, as quais podem ter que ser calibradas).
Estas informações (servo information) são realimentadas aos circuitos que cuidam de como o acionador posiciona corretamente a cabeça sobre o disco. Para tal, pode-se, por exemplo, gravar um código diferente em cada trilha do disco de forma que o circuito que controla o posicionamento do disco pode sempre saber em que posição está. As servo information é lida de forma muito rápida, de modo a não prejudicar o desempenho do HD.
As informações servo podem ser gravadas de 3 formas distintas no HD:
1 - Na cunha de cada disco como na ilustração à esquerda.
2 - Todas as informações em um único prato.
Os dois métodos acima apresentam problemas para identificar trilhas (guarda distância em vez de cada trilha guardar informação sobre si própria, requer constante recalibração do braço). O segundo método apresenta melhora em relação ao primeiro no tempo de acesso às informações servo, que é diminuído se o prato é dedicado exclusivamente para armazenar tais informações.
3 - A informação servo é gravada separadamente em cada trilha do disco
Esta é a técnica mais recente existente e é ilustrada à direita na figura acima. Segundo este método toda faixa é auto identificável.
TIPOS DE INTERFACE
IDE (Integrated Drive Eletronics)) / PATA (Parallel)
Cabo mais largo (40 ou 80 fios paralelos). Também é chamado de PATA, pois transmite dados de forma paralela, por isso a letra P no início. O padrão PATA atinge 133 MB/s transmitindo vários bits por vez, ele também está sujeito a sujeito a muito ruído.
Temos dois tipos de cabo IDE: 40 fios paralelos e 80 fios paralelos.
Técnicas ATAPI e EIDE
ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface)
Funciona como uma espécie de extensão para tornar a interface IDE compatível com outros dispositivos, como unidades de CD/DVD. O próprio computador, por meio de seu BIOS e/ou do chipset da placa-mãe, reconhece que tipo de aparelho está conectado em suas entradas IDE e utiliza a tecnologia correspondente (em geral, ATAPI para unidades de CD/DVD e outros, ATA para discos rígidos).
EIDE (Enhanced IDE)
Extensão do IDE criada para que este último possa aumentar a velocidade de transmissão de dados dos discos rígidos e, claro, permitir a conexão de dois dispositivos em cada cabo flat.
Tecnologia DMA e UDMA
DMA (Direct Memory Access)
Esta tecnologia tornou possível o acesso direto à memória pelo HD (e outros dispositivos), sem necessidade de "auxílio" direto do processador.
Quando o DMA não está em uso, normalmente é utilizado um esquema de transferência de dados conhecido como modo PIO (Programmed I/O), onde, grossamente falando, o processador executa a transferência de dados entre o HD e a memória RAM. Cada modo PIO trabalha com uma taxa distinta de transferência de dados, conforme mostra a seguinte tabela:
Mas no século XXI as aplicações para esse tipo de disco foram expandidas e agora são usados em câmeras filmadoras, ou camcorders nos Estados Unidos; tocadores de música como iPod, MP3 player; PDAs; videogames, e até em celulares. Para exemplos em videogames temos o Xbox360 e o Playstation 3, lançados em 2005 e 2006 respectivamente, com esse diferencial, embora a Microsoft já tivesse lançado seu primeiro Xbox (em 2001) com disco rígido convencional embutido. Já para celular os primeiros a terem essa tecnologia foram os da Nokia e da Samsung.4 E também devemos lembrar que atualmente o disco rígido não é só interno, existem também os externos, que possibilitam o transporte de grandes quantidades de dados entre computadores sem a necessidade de rede.
CONHECENDO O HD
PLACA LÓGICA
Reúne componentes responsáveis por diversas tarefas. Um deles é um chip conhecido como controlador, que gerencia uma série de ações, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação, o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.
Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido como buffer (ou cache). Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador. Como este chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, seu uso agiliza o processo de transferência de informações. No mercado, atualmente, é comum encontrar discos rígidos que possuem buffer com capacidade entre 2 MB e 64 MB.
PRATOS
Os pratos são os discos onde os dados são armazenados. Eles são feitos, geralmente, de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro.
Cada superfície do prato de um disco rígido contêm dezenas de bilhões de bits de dados. Cada prato possui uma cabeça inferior e outra superior para acessar estes dados. Os dados em si são armazenados em círculos concêntricos ao prato chamados trilhas. Cada trilha por sua vez é constituída por setores de 512 bytes. Costuma haver um espaço entre os setores.
Trilha:
São círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. É diferente de um CD-ROM ou DVD, onde temos uma espiral contínua. 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. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos trechos de 512 bytes cada um, onde são armazenados os dados.
A trilha mais externa do disco possui mais que o dobro de diâmetro da trilha mais interna e, consequentemente, possui capacidade para armazenar um volume muito maior de dados. Porém, nos primeiros discos rígidos, assim como nos disquetes, todas as trilhas do disco, independentemente de seu diâmetro, possuíam o mesmo número de setores, fazendo com que nas trilhas mais externas, os setores ocupassem um espaço muito maior do que os setores das trilhas mais internas.
Setor:
São pequenos trechos onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígido atual possui até 900 setores em cada trilha (o número varia de acordo com a marca e modelo), possuindo sempre mais de 3000 trilhas.
Cluster:
Um conjunto de setores do HD que são endereçados pelo sistema operacional como uma única unidade lógica. Em outras palavras, um cluster é a menor parcela do HD que pode ser acessada pelo sistema operacional. Cada cluster tem um endereço único, um arquivo grande é dividido em vários clusters, mas um cluster não pode conter mais de um arquivo, por menor que seja.
O tamanho de cada cluster varia de acordo com o sistema de arquivos escolhido na formatação do HD. Usando FAT 16 cada cluster tem até 32 KB, usando FAT 32 cada cluster possui apenas 4 KB. Usando NTFS (o sistema de arquivos utilizado pelo Windows NT e 2000) cada cluster possui entre 512 bytes e 4 KB, dependendo do tamanho da partição. Quanto menores forem os clusters, menor será a quantidade de espaço desperdiçada no HD, sobretudo ao gravar vários arquivos pequenos, já que mesmo com apenas 1 byte de tamanho, qualquer arquivo ocupará um cluster inteiro.
Todo disco rígido é composto por um ou mais pratos (normalmente de 1 a 5 em PCs ou mais em HDs para servidores) onde são armazenadas as informações. O tamanho dos pratos vem variando muito durante a evolução dos discos rígidos devido aos avanços da engenharia e eletrônica e estão se tornando cada vez menores, o que afeta positivamente a performance do HD quanto ao tempo de acesso devido ao aumento da velocidade de rotação dos pratos e diminuição de deslocamento do braço. Atualmente os dois tamanhos de discos mais populares são os de 5.25 polegadas (dimensão real 5.12") e os de 3.5" polegadas (dimensão real 3.74") que são feitos sob medida para os gabinetes dos PCs que costumam ter espaço para drives (rígidos e flexíveis) de 5.25 e 3.5 polegadas. Os discos rígidos dos notebooks costumam ter 2.5 polegadas. Existem também drivers de 1.8 e 1 polegada que são utilizados em equipamentos portáteis.
Os pratos são compostos por duas camadas. A primeira é uma camada rígida que oferece apoio estrutural para o disco e a segunda é uma camada de mídia magnética que é onde os dados são propriamente armazenados.
A camada rígida que oferece suporte aos pratos dos discos deve ser feita de um material que seja leve, resistente e do qual se possam fazer superfícies lisas. A camada rígida dos pratos do disco é normalmente feita de ligas de alumínio (figura à esquerda). Atualmente alguns pratos são feitos de ligas de vidro (figura á direita) e de materias híbridos de vidro e cerâmica.
A mídia magnética que cobre os pratos é o coração do disco rígido. Nos HDs mais antigos, os pratos do disco eram cobertos por óxido de ferro que eram apenas pedacinhos muito pequenos de ferro oxidado. Embora este material fosse encontrado muito facilmente na natureza e sua produção fosse muito barata, ele apresentava alguns problemas, pois era facilmente danificado pela cabeça de leitura e escrita e permitia baixa densidade para gravação de dados (densidade aeral) devido ao tamanho das partículas de óxido de ferro. Os HDs atuais utilizam uma espécie de mídia de filme fina que é aplicada sobre os pratos através de processos elétricos ou de condensação por vapor.
A mais nova forma de armazenar dados sobre as placas foi desenvolvida nos laboratórios da IBM e consiste em uma solução aplicada sobre o disco, consistente de moléculas orgânicas e grãos de ferro que formam cristais capazes de armazenar cargas magnéticas. Estes cristais são capazes em aumentar a densidade real dos discos atuais de 10 a 100 vezes.
CABEÇA DE LEITURA E GRAVAÇÃO / BRAÇO
Os HDs contam com um dispositivo chamado cabeça (ou cabeçote) de leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho bastante reduzido que contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco e assim gravar dados. Há uma cabeça para cada lado dos discos. Este item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que tem a função de posicionar os cabeçotes acima da superfície dos pratos.
Olhando por cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena.
Nos HDs mais atuais, a cabeça de gravação conta com dois componentes, um responsável pela gravação e outro direcionado à leitura. Em dispositivos mais antigos, ambas as funções eram executadas por um único componente.
MOTOR/EIXO
O eixo e o motor de giro são os responsáveis por fazerem os pratos girarem. É uma peça mecânica que deve ser estável para permitir milhares de horas de giro dos pratos, correspondentes à sua vida útil. Muitas vezes, quando um HD "pifa" seus pratos continuam funcionais e o problema justamente ocorreu no motor de giro.
ATUADOR
Também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o braço acima da superfície dos pratos e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs. O simples fato de a cabeça de leitura e gravação encostar na superfície de um prato é suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente ocorrer em caso de quedas, por exemplo.
CONECTORES, JUMPERS, PINOS E INTERFACES
Conector de energia - É um conector de 4 pinos macho onde conecta-se o cabo de alimentação que fornece voltagem de +5V ou 12V. Conectores de Dados - As portas conectoras de dados mais comuns utilizadas atualmente são IDE (40 pinos retangulares) e SCSI (50 pinos "narrow", 68 e 80 "wide").
TÉCNICAS SERVO PARA CONTROLE DE ACIONADORES, BRAÇOS, CABEÇAS E MOTOR DE GIRO
Os discos modernos tem uma área especial para armazenamento de informações sobre como posicionar corretamente as cabeças no disco rígido, como mover os braços e velocidade de giro dos motores. Estas vêm em geral pré-gravadas de fábrica, mas podem ter que ser obtidas e armazenadas à medida que o disco é utilizado, dependendo da maneira de armazenamento destas informações. (Dependendo do método são armazenadas informações quanto às distâncias para acessar trilhas, as quais podem ter que ser calibradas).
Estas informações (servo information) são realimentadas aos circuitos que cuidam de como o acionador posiciona corretamente a cabeça sobre o disco. Para tal, pode-se, por exemplo, gravar um código diferente em cada trilha do disco de forma que o circuito que controla o posicionamento do disco pode sempre saber em que posição está. As servo information é lida de forma muito rápida, de modo a não prejudicar o desempenho do HD.
As informações servo podem ser gravadas de 3 formas distintas no HD:
1 - Na cunha de cada disco como na ilustração à esquerda.
2 - Todas as informações em um único prato.
Os dois métodos acima apresentam problemas para identificar trilhas (guarda distância em vez de cada trilha guardar informação sobre si própria, requer constante recalibração do braço). O segundo método apresenta melhora em relação ao primeiro no tempo de acesso às informações servo, que é diminuído se o prato é dedicado exclusivamente para armazenar tais informações.
3 - A informação servo é gravada separadamente em cada trilha do disco
Esta é a técnica mais recente existente e é ilustrada à direita na figura acima. Segundo este método toda faixa é auto identificável.
TIPOS DE INTERFACE
IDE (Integrated Drive Eletronics)) / PATA (Parallel)
Cabo mais largo (40 ou 80 fios paralelos). Também é chamado de PATA, pois transmite dados de forma paralela, por isso a letra P no início. O padrão PATA atinge 133 MB/s transmitindo vários bits por vez, ele também está sujeito a sujeito a muito ruído.
Temos dois tipos de cabo IDE: 40 fios paralelos e 80 fios paralelos.
Placa-mãe com conector IDE
Técnicas ATAPI e EIDE
ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface)
Funciona como uma espécie de extensão para tornar a interface IDE compatível com outros dispositivos, como unidades de CD/DVD. O próprio computador, por meio de seu BIOS e/ou do chipset da placa-mãe, reconhece que tipo de aparelho está conectado em suas entradas IDE e utiliza a tecnologia correspondente (em geral, ATAPI para unidades de CD/DVD e outros, ATA para discos rígidos).
EIDE (Enhanced IDE)
Extensão do IDE criada para que este último possa aumentar a velocidade de transmissão de dados dos discos rígidos e, claro, permitir a conexão de dois dispositivos em cada cabo flat.
Tecnologia DMA e UDMA
DMA (Direct Memory Access)
Esta tecnologia tornou possível o acesso direto à memória pelo HD (e outros dispositivos), sem necessidade de "auxílio" direto do processador.
Quando o DMA não está em uso, normalmente é utilizado um esquema de transferência de dados conhecido como modo PIO (Programmed I/O), onde, grossamente falando, o processador executa a transferência de dados entre o HD e a memória RAM. Cada modo PIO trabalha com uma taxa distinta de transferência de dados, conforme mostra a seguinte tabela:
| Modo PIO | Taxa de transferência |
| Modo 0 | 3,3 MB/s |
| Modo 1 | 5,2 MB/s |
| Modo 2 | 8,3 MB/s |
| Modo 3 | 11,1 MB/s |
| Modo 4 | 16,7 MB/s |
| Modo 5 | 20 MB/s |
Ultra-DMA (ou UDMA)
Esta especificação permite transferência de dados em uma taxa de, pelo menos, 33,3 MB/s (megabytes por segundo). O padrão UDMA não funciona se somente for suportado pelo HD - é necessário que a placa-mãe também a suporte (na verdade, o seu chipset), caso contrário, o HD trabalhará com uma taxa de transferência mais baixa.
Existem 4 tipos básicos de Ultra-DMA: UDMA 33, UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de megabytes transferível por segundo. Assim, o UDMA 33 transmite ao computador dados em até 33 MB/s; o UDMA 66 faz o mesmo em até 66 MB/s e assim por diante. Agora, para exemplificar, imagine que você instalou um HD UDMA 133 em seu computador. No entanto, a placa-mãe só suporta UDMA de 100 MB/s. Isso não significa que seu HD vai ficar inoperante. O que vai acontecer é que seu computador somente trabalhará com o HD na taxa de transferência de até 100 MB/s e não na taxa de 133 MB/s.
SATA /ATA (Advanced Technology Attachment)
Cabo menor e transmite dados em série, por isso a letra S no início. Utiliza 2 fios para transmissão, dois para recepção e mais três fios terra, totalizando 7 fios. O SATA além de obter ótimas velocidades (SATA I 150 MB/s - SATA II 300 MB/s - SATA III 600 MB/s ), ele é praticamente imune a ruídos, o que explica sua adoção como padrão da maioria dos computadores atuais.
Temos dois tipos de cabo SATA: sem trava e com trava para maior fixação do fio.
Como seu conector é pequeno, sua instalação é mais fácil, por isso, é comum encontrar placa-mãe que possuem quatro, seis ou até oito conectores neste padrão.
Tecnologias relacionadas ao SATA
Os fabricantes de HDs SATA podem adicionar tecnologias em seus produtos para diferenciá-los no mercado ou para atender a uma determinada demanda, o que significa que certo recurso não é obrigatório em um disco rígido só por este ser SATA. Vejamos alguns deles:
NCQ (Native Command Queuing): o NCQ é tido como obrigatório no SATA II, mas é opcional no padrão SATA I. Trata-se de uma tecnologia que permite ao HD organizar as solicitações de gravação ou leitura de dados numa ordem que faz com que as cabeças se movimentem o mínimo possível, aumentando (pelo menos teoricamente) o desempenho do dispositivo e sua vida útil. Para usufruir dessa tecnologia, não só o HD tem que ser compatível com ela, mas também a placa-mãe, através de uma controladora apropriada. Se a placa-mãe é compatível com SATA, é possível que exista o suporte ao NCQ (é necessário consultar o manual da placa para ter certeza).
xSATA: basicamente o xSATA é uma tecnologia que permite ao cabo do HD ter até 8 metros de tamanho, sem que haja perda de dados significativa (uma tecnologia anterior, a eSATA, permitia até 2 metros).
Link Power Management: esse recurso permite ao HD utilizar menos energia elétrica. Para isso, o disco rígido pode assumir três estados: ativo (active), parcialmente ativo (partial) ou inativo (slumber). Com isso, o HD vai receber energia de acordo com sua utilização no momento.
Staggered Spin-Up: esse é um recurso muito útil em sistemas RAID, por exemplo, pois permite ativar ou desativar HDs trabalhando em conjunto sem interferir no funcionamento do grupo de discos. Além disso, a tecnologia Staggered Spin-Up também melhora a distribuição de energia entre os discos.
Hot Plug: em sua essência, a tecnologia Hot Plug permite conectar o disco ao computador com o sistema operacional em funcionamento. Esse é um recurso muito usado em HDs do tipo removível.
SCSI (Small Computer Systems Interface)
Trata-se não apenas de uma interface, mas de um barramento de sistema com controladores inteligentes acoplados a cada dispositivo SCSI que permitem gerenciar o fluxo de informação em cada canal. Os padrões SCSI são definidos pela ANSI e definem as capacidades de cada interface. O padrão SCSI inicial aprovado em 1986 previa barramento de 8 bits, taxas de transferência de "apenas" 5Mb/seg e um total máximo de 8 dispositivos acoplados à interface. A atual versão do padrão SCSI implementada pela maioria dos HDs é a SCSI 2 definida em 1990 e possui as seguintes melhoras em relação à versão anterior:
• Definição do padrão Fast SCSI com taxa de transferência de 10 MB/s
• Definição do padrão Wide SCSI com barramento de 16 ou 32 bits
• Aumento do número possível de dispositivos acoplados à interface para 16
• Possibilidade de múltiplos acessos ao barramento de forma simultânea
• Suporte a novos modelos de CD/ROM e Scanners
ASPECTOS DE DESEMPENHO
Ao escolher um HD, você certamente se atenta à sua capacidade de armazenamento, à sua interface e, provavelmente, ao tamanho do cache, afinal, estas são as informações que acompanham a descrição do produto. Mas há outros parâmetros ligados ao desempenho do dispositivo que também devem ser observados. Os mais conhecidos são: Seek Time, Latency Time e Access Time.
Seek Time (Tempo de Busca)
O Seek Time normalmente indica o tempo que a cabeça de leitura e gravação leva para se deslocar até uma trilha do disco ou mesmo de uma trilha a outra. Quanto menor este tempo, melhor o desempenho, é claro. Este parâmetro pode ter algumas diferenciações, sendo que sua divulgação varia de fabricante para fabricante:
Full Stroke: refere-se ao tempo de deslocamento da primeira trilha à última trilha do disco
Track to Track: refere-se ao tempo de deslocamento de uma trilha para a próxima
Average: refere-se à média de tempo de deslocamento da cabeça até uma parte qualquer do disco
Head Switch Time: refere-se ao tempo necessário para o acionamento da cabeça de leitura e gravação
Estas medidas são dadas em milissegundos (ms) e podem ter algumas variações de nome.
Latency Time (Tempo de Latência)
O Latency Time é a medida que indica o tempo necessário para que a cabeça de leitura e gravação se posicione no setor do disco que deve ser lido ou mesmo gravado. Este parâmetro sofre influência do tempo de rotação dos discos (atualmente de 5.400, 7.200 e 10.000 RPM) e também é informado em milissegundos.
Transfer Rate (Taxa de Transferência)
Esta medida, tal como você deve ter presumido, se refere à taxa de transferência de dados do HD. Geralmente, há três variações: Taxa de Transferência Interna: indica a taxa que a cabeça de leitura e gravação consegue para gravar dados no disco.
Taxa de Transferência Externa: indica a taxa máxima que o HD atinge para transferir os dados para fora e vice-versa, normalmente se limitando à velocidade da interface.
Taxa de Transferência Externa Sustentada: a mais importante das três, a taxa sustentada estabelece uma espécie de média entre as taxas interna e externa, indicando qual a taxa máxima durante um determinado intervalo de tempo.
Access Time (Tempo de Acesso)
Normalmente, esta medida corresponde a um cálculo que combina os parâmetros de Latency Time e Seek Time. Em termos práticos, o Time Access indica o tempo necessário para se obter uma informação do HD. Novamente, quanto menor este tempo, melhor.
MTBF - Mean Time Between Failures (Tempo Médio Entre Falhas)
Mais conhecido pela sigla MTBF, esta medida dá uma noção da quantidade de horas ininterruptas que o HD pode funcionar sem apresentar falhas. Acontece que esta medida não é, necessariamente, precisa.
Em outras palavras, se um HD possui MTBF de 400 mil horas, por exemplo, não quer dizer que a unidade só funcionará por esta quantidade de tempo. O tempo de funcionamento pode ser maior ou menor, tudo depende de uma série de fatores.
Isso porque o MTBF é determinado pelo fabricante com base em testes e estimativas feitas em laboratório. Assim, o ideal é utilizar esta medida para efeitos de confiabilidade: se um HD tem MTBF de 400 mil horas, significa que o dispositivo é, pelo menos teoricamente, mais confiável que uma unidade com MTBF de 300 mil horas, ou seja, tem menos chances de falhar que este último.
CAPACIDADE DO HD
Os fabricantes de discos rígidos aumentam a capacidade de armazenamento de seus produtos constantemente.
| Informado na Compra | Considerado pelo Sistema |
| 1 GB | 0,93 GB |
| 2 GB | 1,86 GB |
| 3 GB | 2,79 GB |
| 4 GB | 3,72 GB |
| 5 GB | 4,65 GB |
| 6 GB | 5,58 GB |
| 7 GB | 6,51 GB |
| 8 GB | 7,41 GB |
| 9 GB | 8,38 GB |
| 10 GB | 9,31 GB |
| 15 GB | 13,97 GB |
| 20 GB | 18,63 GB |
| 30 GB | 27,94 GB |
| 40 GB | 37,25 GB |
| 50 GB | 46,56 GB |
| 60 GB | 55,87 GB |
| 70 GB | 65,19 GB |
| 80 GB | 74,53 GB |
| 100 GB | 93,13 GB |
| 120 GB | 111,76 GB |
| 160 GB | 149,01 GB |
| 200 GB | 186,26 GB |
| 250 GB | 232,83 GB |
| 300 GB | 279,40 GB |
| 400 GB | 372,53 GB |
| 500 GB | 465,66 GB |
| 640 GB | 596,17 GB |
| 750 GB | 698,49 GB |
| 1 TB | 931,32 GB |
| 1.5 TB | 1.396,98 GB |
| 2 TB | 1.862,64 GB |
| 2.5 TB9 | 2.328,30 GB |
| 3 TB | 2.793,96 GB |
RECUPERAÇÃO DE HD DANIFICADO
Quedas, movimentação brusca do HD energizado, desgaste mecânico por uso intensivo ou outros problemas podem fazer com que o HD páre e funcionar. Quanto ocorre danos no mecanismo interno ou nos cabeçotes, o HD pode parar de funcionar e em casos extremos, pode até mesmo riscar os pratos. Substituindo as peças defeituosas, é possível colocar o HD novamente em funcionamento para recuperar os
dados existentes.
Alguns sintomas que indicam que o hd está com problemas físicos:
RUÍDOS ESTRANHOS: Quando você escutar sons estranhos vindo do HD, infelizmente é quase certo que o disco está com problemas físicos. Nestes casos, é melhor desligar o computador e procurar uma empresa especializada em recuperação de dados.
FALHA NO RECONHECIMENTO DO PELA BIOS: Quando um HD não é reconhecido pelo computador, isto normalmente indica que o disco está com problemas, não o seu computador. Entretanto, a melhor maneira de ter certeza é testar o HD em outro computador. Se ele não for reconhecido, isso é um indício que o problema é realmente no disco. Muito provavelmente é um defeito mecânico, e será necessário ajuda profissional para extrair os dados do HD.
PLACA LÓGICA: queima da fonte de alimentação, curto-circuito nos contatos dos componentes eletrônicos, problemas de instabilidade de na rede elétrica, etc. Nestes casos, é feito a substituição dos componentes eletrônicos ou reparo da placa lógica para recuperar seus dados.
ESTRUTURAS LÓGICAS DO HD
Depois de instalar um novo HD, é preciso formatá-lo antes de poder usá-lo. Formatar o HD, significa instalar todas as estruturas que o sistema operacional utiliza para poder gravar e ler dados a partir do HD.
Setor de Boot
Quando o micro é ligado, o BIOS, tentará inicializar o sistema operacional. Independentemente de qual sistema de arquivos tenha sido escolhido durante a formatação do HD (FAT 32, NTFS, EXT/2), o primeiro setor do disco rígido 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, com qual sistema de arquivos o disco foi formatado e 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 por sua vez, é a menor parte reconhecida pelo sistema operacional, e pode ser formado por vários setores. Usando Fat 16 por exemplo, num HD de 1.7 GB, cada cluster terá 64 setores (64 KB). Usando Fat 32, cada cluster teria apenas 8 setores (4 KB).
Um único setor de 512 bytes pode parecer pouco, mas é suficiente para armazenar o registro de boot devido ao seu pequeno tamanho. O setor de boot também é conhecido como "trilha MBR", "trilha 0", etc.
Ao instalar vários sistemas operacionais no mesmo HD, será possível instalar um disk manager que perguntará qual sistema operacional deve ser inicializado cada vez que o PC for ligado.
A existência de um setor de boot é justamente o que diferencia um disco de boot de um disco sem sistema. Se você simplesmente gravar os arquivos de inicialização em um disquete ou disco rígido virgem, usando o comando "Copy" ou arrastando-os através do Windows Explorer, não conseguirá inicializar o micro através dele, pois apesar de todos os arquivos necessários estarem lá, o BIOS não será capaz de encontrá-los devido à inexistência de um setor de boot.
FAT (File Alocation Table)
Depois que o disco rígido foi formatado e dividido em clusters, mais alguns setores são reservados para guardar a FAT ("file alocation table" ou "tabela de alocação de arquivos"). 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 sejam reescritos porém, todos os dados continuam lá, apenas inacessíveis.
Diretório Raiz
Se fossemos comparar um disco rígido 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, com o nome do arquivo, a extensão, a data quando foi criado ou quando foi feita a última modificação, o tamanho em bytes e o 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.
MBR (Master Boot Record)
Ao comprar um novo HD, você precisa primeiro formatá-lo antes de poder instalar qualquer sistema operacional. Existem vários programas de particionamento, como o qtparted, gparted, cfdisk e outros.
Os programas de particionamento salvam o particionamento na tabela de partição, gravada no início do HD. Esta tabela contém informações sobre o tipo, endereço de início e final de cada partição. Depois do particionamento, vem a formatação de cada partição, onde você pode escolher o sistema de arquivos que será usado em cada uma (ReiserFS, EXT3, FAT, etc.).
Ao instalar o sistema operacional, é gravado mais um componente: o gerenciador de boot, responsável por carregar o sistema durante o boot. Tanto o gerenciador de boot quanto a tabela de particionamento do HD são salvos no primeiro setor do HD (a famosa trilha MBR), que contém apenas 512 bytes. Destes, 446 bytes são reservados para o setor de boot, enquanto os outros 66 bytes guardam a tabela de partição.
Ao trocar de sistema operacional, você geralmente subscreve a MBR com um novo gerenciador de boot, mas a tabela de particionamento só é modificada ao criar ou deletar partições. Caso, por qualquer motivo, os 66 bytes da tabela de particionamento sejam sobrescritos ou danificados, você perde acesso a todas as partições do HD. O HD fica parecendo vazio, como se tivesse sido completamente apagado. Apesar disso, é quase sempre possível recuperar as partições (e os dados dentro delas) usando um programa de recuperação, como o testdisk.
Para manter dois ou mais sistemas instalados no mesmo micro é necessário instalar um boot manager, um pequeno programa que ficará residente na trilha MBR e será carregado cada vez que o micro é ligado. O boot manager exibe então uma tela perguntando qual sistema operacional deve ser inicializado. A maior parte dos sistemas operacionais atuais trazem algum boot manager. O Windows NT/2000/XP por exemplo traz o NTLDR, que permite o dual boot com o Windows 95 ou 98, enquanto no Linux temos o Lilo e o Grub, que podem ser usados para combinar Linux e Windows, ou mesmo várias versões diferentes do Linux, de acordo com a configuração. Existem ainda produtos comerciais, como o BootMagic, que faz parte do PartitionMagic.
Fonte: Sites de Informática
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