Disco rígido

Agosto 2015


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 a razão pela qual se fala, às vezes, de memória de massa para designar os discos duros.

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



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

Estrutura


Um discorígido é constituído não por um só um disco, mas vários discos rígidos (em inglês hard disk significa disco duro) em metal, vidro ou cerâmica, empilhados uns sobre os outros a uma distância muito reduzida e chamados bandejas (em inglês platters).

Disco duro



Os discos giram muito rapidamente em redor de um eixo (a vários milhares de voltas por minuto, actualmente) 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). Existe nos discos rígidos milhões destes bits, armazenados muito próximos uns dos outro sobre uma fina camada magnética de alguns de mícrons de espessura, estando esta revestida de um filme protector.

A leitura e a escrita faz-se graças a cabeças de leitura (em inglês heads) situadas de uma lado e outro de cada uma das bandejas. Estas cabeças são electroímãs que se baixam e se levantam para poder ler a informação ou escrevê-la. As cabeças estão a apenas alguns mícrons 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 só uma cabeça 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. Pode por conseguinte 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 "indutivos", ou seja, são capazes de gerar um campo magnético. É o caso, nomeadamente, aquando da escrita: as cabeças, criando campos positivos ou negativos, vêm polarizar a superfície do disco numa zona muito pequena , que se traduzirá aquando da 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), seguidamente avançam 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 sectores, contendo os dados (no mínimo 512 bytes por sector, em geral).



Chama-se cilindro ao 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.



Chama-se por último cluster (ou em português unidade de subsídio) à zona mínimo que pode ocupar um ficheiro no disco. Com efeito o sistema de exploração explora blocos que são com efeito vários sectores (entre 1 e 16 sectores). Um ficheiro minúsculo deverá por conseguinte ocupar vários sectores (um cluster).

Nos discos duros antigos, o endereçamento fazia-se assim de maneira física definindo a posição do dado pelas coordenadas cilindro/cabeça/sector (em inglês CHS para Cylinder/Head/Sector).

Modo bloco


O modo bloco e a transferência 32 bits permitem explorar plenamente os desempenhos do seu disco duro. O modo bloco consiste em efectuar transferências de dados por bloco, ou seja por pacotes de 512 bytes geralmente, o que evita ao processador que tenha de tratar uma multidão de minúsculos pacotes de um bit. O processador tem então "tempo" para efectuar outras operações.
Este modo de transferência dos dados tem infelizmente uma verdadeira utilidade apenas em sistemas de exploração antigos (como MS-DOS), porque os sistemas de exploração recentes utilizam o seu próprio gestor de disco duro, 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, várias soluções lhe são oferecidas:

  • consultar a documentação do seu disco duro;
  • procurar as características do disco na Internet;
  • determinar experimentalmente efectuando testes.



O modo bloco pode contudo gerar erros sob certos sistemas, devido a uma redundância de gestor de disco duro. A solução consiste então em desactivar um dos dois gestores :

  • a gestão software do modo 32-bit sob o sistema de exploração;
  • o modo bloco no BIOS.

Modo 32 bits


O modo 32 bits (por oposição ao modo 16 bits) carateriza-se por uma transferência dos dados em 32 bits. A transferência dos 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 seguidamente montadas.

O ganho em preformance associado à passagem do modo 16 bits ao 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 duro.

A determinação automática do modo 32 bits pode contudo retardar os leitores de CD-ROM IDE cuja velocidade é superior a 24x quando estão sozinhos numa cobertura IDE. Com efeito, se o leitor de CD-ROM é o único na cobertura, o BIOS pode não detectar a sua compatibilidade com o modo 32 bits (dado que procura um disco duro), neste caso passa em modo 16 bits. A velocidade de transferência (chamado por abuso de linguagem taxa de transferência) está então debaixo da taxa de transferência anunciada pelo construtor.

A solução neste tipo de casos consiste em ligar na mesma cobertura que o leitor de CD-ROM um disco duro 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 ser lidos ou escritos no disco por unidade de tempo. Exprime-se em bits por segundo.
  • Velocidade de rotação : A velocidade dos discos duros é de aproximadamente 7200 a 15000 rpm. Qaunto mais a velocidade de rotação de um disco é elevada melhor é o débito do disco. Em contrapartida, um disco que possui uma velocidade de rotação elevada é geralmente mais ruidoso e aquece mais facilmente.
  • Tempo de latência (também chamado prazo rotatório): tempo decorrido entre o momento em que o disco encontra a pista e o momento onde encontra os dados.
  • Tempo de acesso médio : Representa o tempo médio que a cabeça demora entre o momento em que recebeu a ordem de fornecer dados e o momento em que os fornece realmente. Deve assim ser o mais curto possível.
  • Densidade radial : números de pistas por polegada (<ital>tpi: Track per Inch).
  • Densidade linear : números de bits por polegada sobre uma pista dada (<ital>bpi: Bit per Inch).
  • Densidade de superfície : relatório da densidade linear sobre a densidade radial (exprime-se em bits por polegada quadrada).
  • Memória escondida (ou memória tampão) : quantidade de memória no disco duro. A memória escondida permite conservar os dados aos quais o disco acede geralmente a fim de melhorar os desempenhos globais;
  • Conversão : trata-se da técnica das conexões do disco duro. As principais conversões para discos duros são as seguintes:
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