Disco rígido

Agosto 2016


O papel do disco rígido

O disco rígido é o órgão que serve para conservar os dados de maneira permanente, contrariamente à memória viva, que se apaga a cada reinício do computador; é por isso que, às vezes, falamos de memória de massa para designar os discos duros.

O disco rígido liga-se à placa-mãe através de um controlador de disco rígido que faz a conversão entre o processador e o disco rígido. O controlador de disco rígido gere os discos a ele ligados, interpreta os comandos enviados pelo processador e encaminha-os para o disco interessado. Distinguem-se geralmente as seguintes interfaces: IDE, SCSI e Serial ATA.

Com o aparecimento da norma USB, apareceram também caixas externas que permitem conectar um disco rígido a uma porta USB, tornando o disco rígido fácil de instalar e permitindo acrescentar capacidade de armazenamento para fazer cópias de segurança. Fala-se assim de disco rígido externo em oposição aos discos internos ligados diretamente à placa-mãe, mas trata-se efetivamente dos mesmos discos, que estão apenas ligados ao computador através de uma caixa ligada a uma porta USB.

Estrutura

Um disco rígido é constituído não só por um disco, mas por vários (em inglês hard disk significa disco rígido) em metal, vidro ou cerâmica, empilhados uns sobre os outros a uma distância muito reduzida e chamados de bandejas (em inglês “platters”):


Disco duro



Os discos giram muito rapidamente em redor de um eixo (vários milhares de voltas por minuto, atualmente) no sentido oposto das agulhas de um relógio. O computador funciona de maneira binária, ou seja, os dados são armazenados sob a forma de 0 e 1 (chamados bits). Nos discos rígidos existem milhões destes bits, armazenados muito próximos uns dos outros sobre uma fina camada magnética com alguns mícrones de espessura, estando esta revestida de um filme protetor.

A leitura e a escrita são feitas graças a cabeças de leitura (em inglês “heads”) situadas de uma lado e outro de cada uma das bandejas. Estas cabeças são eletroímãs que se baixam e se levantam para poder ler ou escrever a informação. As cabeças estão a apenas alguns mícrones da superfície, separadas por uma camada de ar provocada pela rotação dos discos que cria um vento que sopra a cerca de 250km/h! Além disso, estas cabeças são lateralmente móveis a fim de poder varrer o conjunto da superfície do disco:




Contudo, as cabeças estão ligadas entre elas e apenas uma pode ler ou escrever a um momento dado. Fala-se por conseguinte de cilindro para designar o conjunto dos dados armazenados verticalmente sobre a totalidade dos discos.

O conjunto desta mecânica de precisão está contido numa caixa totalmente hermética, porque a mais pequena partícula pode deteriorar a superfície do disco. Por conseguinte, podemos ver num disco opérculos que permitem a impermeabilidade, e a menção "Warranty void if removed" que significa literalmente "a garantia expira se retirado" porque só os construtores de discos duros podem abri-lo (em salas brancas, isentas de partículas).

Funcionamento

As cabeças de leitura/escrita são "indutivas", ou seja, são capazes de gerar um campo magnético. Este e o caso da escrita, quando as cabeças, criando campos positivos ou negativos, vêm polarizar a superfície do disco numa zona muito pequena, que se traduzirá durante a passagem em leitura por mudanças de polaridade, que induzem uma corrente na cabeça de leitura, que será transformada seguidamente por um conversor analógico numérico (CAN) em 0 e 1, compreensíveis pelo computador:




As cabeças começam a inscrever dados na periferia do disco (pista 0), avançando para o centro. Os dados são organizados em círculos concêntricos chamados pistas, criadas pela formatação de baixo nível. As pistas são separadas em quartos (entre dois raios) que se chamam setores, contendo os dados (em geral, no mínimo, 512 bytes por setor):




Chamamos de cilindro o conjunto dos dados situados numa mesma pista sobre bandejas diferentes (ou seja, à vertical uns dos outros) porque isto forma no espaço "um cilindro" de dados:




Por último, chamamos de cluster (ou em português unidade de subsídio) a zona mínima que pode ocupar um arquivo no disco. Com efeito, o sistema de exploração explora blocos que são vários setores (entre 1 e 16 setores). Assim, um arquivo minúsculo deverá ocupar vários setores (um cluster).

Nos discos rígidos antigos, o endereçamento fazia-se de maneira física definindo a posição do dado pelas coordenadas cilindro/cabeça/setor (em inglês “CHS” significa Cylinder/Head/Sector).

Modo bloco

O modo bloco e a transferência 32 bits permitem explorar plenamente os desempenhos do seu disco rígido. O modo bloco consiste em efetuar transferências de dados por blocos, ou seja, geralmente por pacotes de 512 bytes, evitando que o processador trate de uma multidão de minúsculos pacotes de um bit. Assim, o processador tem mais tempo para efetuar outras operações. Infelizmente, este modo de transferência de dados tem apenas uma utilidade em sistemas operacionais antigos (como MS-DOS), porque os sistemas operacionais recentes utilizam o seu próprio gestor de disco rígido, que torna este gestor obsoleto.

Uma opção do BIOS (IDE HDD block mode ou Multi Sector Transfer) permite, às vezes, determinar o número de blocos que podem ser geridos simultaneamente. Este número situa-se entre 2 e 32. Se não o conhecer, existem várias outras soluções, como consultar a documentação do seu disco rígido, procurar as características do disco na Internet e efetuar testes.

Contudo, o modo bloco pode gerar erros em certos sistemas, devido a uma redundância de gestor de disco rígido. A solução consiste em desativar um dos dois gestores: a gestão do software de 32 bits no sistema operacional e o modo bloco no BIOS.

Modo 32 bits

O modo 32 bits (por oposição ao modo 16 bits) caracteriza-se por uma transferência dos dados em 32 bits. A transferência de 32 bits corresponde às 32 portas que se abrem e se fecham, simultaneamente. Em modo 32 bits, duas palavras (conjunto de bits) de 16 bits são transmitidas sucessivamente e montadas.

O ganho em desempenho associado à passagem do modo 16 bits para o modo 32 bits é geralmente insignificante. Seja como for, na maior parte do tempo já não é possível escolher o modo, porque a placa-mãe determina automaticamente o tipo de modo a adoptar em função do tipo de disco rígido.

Contudo, a determinação automática do modo 32 bits pode retardar os leitores de CD-ROM IDE cuja velocidade é superior a 24x quando estiverem sozinhos numa cobertura IDE. Na verdade, se o leitor de CD-ROM é o único na cobertura, o BIOS pode não detectar a sua compatibilidade com o modo 32 bits (já que procura um disco rígido), neste caso ele passa em modo 16 bits. Assim, a velocidade de transferência (mais conhecida como taxa de transferência) está abaixo da taxa de transferência anunciada pelo construtor.

A solução neste tipo de caso consiste em ligar, na mesma cobertura que o leitor de CD-ROM, um disco rígido que suporta o modo 32 bits.

Características técnicas

Capacidade: volume de dados que podem ser armazenados no disco.
Taxa de transferência (ou débito): quantidade de dados que podem ser lidos ou escritos no disco por unidade de tempo. Expressa-se em bits por segundo.
Velocidade de rotação: a velocidade dos discos rígidos é de aproximadamente 7.200 a 15.000 rpm. Quanto maior a velocidade de rotação de um disco melhor é o débito do disco. Por outro lado, um disco que possui uma velocidade de rotação elevada é geralmente mais barulhento e aquece mais rapidamente.
Tempo de latência(também chamado de prazo rotatório): tempo decorrente entre o momento em que o disco encontra a pista e o momento em que encontra os dados.
Tempo de acesso médio: ele representa o tempo médio que a cabeça leva entre o momento em que recebeu a ordem de fornecer dados e o momento em que os fornece realmente. Ele deve ser o mais curto possível.
Densidade radial: números de pistas por polegada (TPI = Track per Inch).
Densidade linear: números de bits por polegada em uma pista dada (BPI = Bit per Inch).
Densidade de superfície: relatório da densidade linear sobre a densidade radial (expressa-se em bits por polegada quadrada).
Memória escondida (ou memória tampão): quantidade de memória no disco rígido. A memória oculta permite conservar os dados aos quais o disco acessa a fim de melhorar o desempenho global;
Conversão: trata-se da técnica de conexões do disco rígido. As principais conversões para discos rígidos são a IDE/ATA, a Serial ATA e aSCSI. Além disso, existem caixas externas que permitem conectar discos rígidos em USB ou firewire.

Veja também :

Hard drive
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Disco rígido
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Festplatte
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Disque dur - Externe ou interne
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Disco rigido
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