2.6 Armazenamento secundário
2.6.2 Disco rígido – características e organização
Appaloosa (2012)
Figura 55 − Transporte do primeiro HD
O que você pensa quando ouve falar em “unidades de armazenamento em massa”? Essas unidades hoje são reconhecidas pela sua capacidade de armazena- mento e facilidade no transporte, peças importantes nos afazeres do dia a dia de grandes empresas. Afinal, é por meio delas que se armazenam ou transportam-se arquivos como documentos, músicas, vídeos, programas, entre outros.
No entanto, na década de 1950, isso ainda era impossível. Na ocasião, a IBM lançou um projeto e desenvolveu o primeiro “grande” HD. Grande no tamanho e também em espaço para o armazenamento de dados, pelo menos de acordo com os parâmetros da época. Mas não era um equipamento para qualquer um: o primeiro grande HD pesava mais de 1 tonelada e armazenava “incríveis” 5 MB de informações.
Para os padrões de hoje, isso soa hilário, não é verdade? Se levarmos em con- sideração que hoje há em dispositivos como pen drives a capacidade de 32 GB, pendurados em um chaveirinho, transportar um HD de 1 tonelada não é fácil.
ENTENDENDO MAIS SOBRE O HD
HD é a sigla de hard disc (disco duro ou disco rígido), também conhecido como Winchester. É uma unidade de armazenamento em massa, que funciona como um dispositivo para armazenar informações. É um tipo de memória não volátil, considerado hoje o principal meio para o armazenamento de dados.
Hoje, um dos principais atributos relacionados aos HDs é a quantidade de es- paço disponível para o armazenamento de nossos arquivos. Até meados dos anos 90, a capacidade dos HDs era medida em MB (megabytes), onde cada megabyte equivale a mais ou menos 1 milhão de bytes. Nas unidades atuais de armazena- mento, já é possível ler o armazenamento em gigabytes e também em terabytes (VASCONCELOS, 2009).
SAIBA
MAIS
Quando a placa-mãe não consegue reconhecer a capacidade total de um HD, é preciso fazer uma atualização da BIOS. Para saber mais sobre o assunto, você pode ler a obra de Laércio Vasconcelos “Manutenção de micros na prática: diagnosti- cando, consertando e prevenindo defeitos em micros” (2. ed. Rio de Janeiro: Digerati Books, 2009).
FabriCO (2012)
Figura 56 − Disco rígido
Outra característica importante dos HDs, além da quantidade de espaço para armazenamento de dados, é a velocidade com que esses dados são acessados. A leitura e gravação dos dados influencia no desempenho dos PCs atuais. Para en- tender melhor, considere três principais características relacionadas à velocidade:
tempo de acesso, taxa de transferência e taxa de transferência externa.
a) O tempo de acesso está diretamente relacionado com o tempo de movi- mentação das suas cabeças, medido em milésimo de segundo (ms).
b) A taxa de transferência interna está relacionada à velocidade de rotação do disco e com a quantidade de dados existentes em cada trilha, ou seja,
quanto maior a velocidade de rotação, mais rápida será a taxa de transfe- rência.
c) Já a taxa de transferência externa é representada pela velocidade com a qual os dados são transferidos entre a memória interna do disco rígido e a memória da placa-mãe (VASCONCELOS, 2009).
2.6.3 DISCO RÍGIDO – SCSI – CARACTERÍSTICAS
Você já estudou que os HDs são o principal meio de armazenamento de dados das arquiteturas atuais dos PCs. Hoje as tecnologias são fundamentais, preservan- do e contribuindo na velocidade e transferência de dados. Durante o processo evolutivo dos HDs, o SCSI foi marcante, cujas características o tornaram um dos HDs mais rápidos do mercado. Você agora vai estudar um pouco sobre essa ar- quitetura.
O sCsi (Small Computer System Interface) foi lançado em 1986, sendo res- ponsável por uma série de modificações na ciência de estrutura de armazena- mento de dados e velocidade de leitura e escrita. Concorrendo com as estruturas IDE, esse padrão SCSI, em sua primeira versão, já operava a 8 bits, com velocidade de 5 MHz e uma taxa de 5 MB/s (VASCONCELOS, 2009).
Compaq (2012)
Figura 57 − SCSI (Small Computer System Interface)
Porém, essa tecnologia não ficou presa somente aos HDs: todos os sistemas compatíveis podem usufruir de seus benefícios, entre eles as altas velocidades de transferência de dados. Outro fator importante é a compatibilidade entre as tec- nologias, que faz com que a troca de dados entre dispositivos seja feita de manei- ra efetiva, rápida e estável, permitindo assim um ganho enorme de performance.
As conexões SCSI são ideais para aplicações em servidores ou operações que exigem mais da máquina. Aproveitada melhor nos discos rígidos, essa tecnolo- gia impactou tanto que as grandes empresas passaram a ter “outros olhos” com relação ao SCSI. Já em sua segunda versão, com uma nova tecnologia adaptada
(fast-SCSI), possuía um barramento de 10 MHz, o que aumentou a velocidade de transferência de dados (FERREIRA, 2005).
SAIBA
MAIS
O padrão SCSI foi usado e pesquisado durante anos e anos. Hoje é uma das principais tecnologias em rapidez e confiabi- lidade de transferência de dados nos mais diversos tipos de periféricos. Você pode saber muito mais sobre ela acessando o site: <http://www.scsita.org> (site oficial sobre SCSI).
Dreamstime (2012)
Figura 58 − HD ULTRA SCSI
O SCSI foi projetado para atingir altas performances, e também embutiu um alto custo. Quando submetida a uma pesquisa de mercado, percebe-se que essa tecnologia tem um custo muito superior aos padrões IDE ou SATA. Porém, o ga- nho em performance é considerável. O usuário que precisa de uma máquina com recursos de acesso de dados em grandes velocidades consegue perceber o seu custo-benefício, com as mesmas características de um HD robusto e confiável.
Hoje há vários modelos de HD SCSI, desde o padrão ULTRA SCSI, que opera a 8
bits (transferindo 20 MB/s), até os padrões ULTRA SCSI operando a 40 MHz, com o
sistema de transferência dual, ou seja, duas transferências por ciclo de clock. Dele é possível extrair o resultado de 80 MHz e uma surpreendente taxa de 320 MB/s (FERREIRA, 2005).
2.6.4 DISCO RÍGIDO – IDE/PATA – CARACTERÍSTICAS
Embora o mercado continue lançando novos dispositivos de armazenamen- to em massa, os HDs (hard disk) continuam sendo o sistema de armazenamento mais importante que existe hoje. Pode-se dizer que os HDs com a interface de co-
municação IDE são as interfaces de comunicação que praticamente dominaram o mercado ao longo desses anos.
Thiago Rocha (2012)
Figura 59 − Disco rígido IDE
O ide (Integrated Drive Eletronics) foi desenvolvido por duas empresas que disputavam o mercado dessas interfaces. Já em 1986 algumas arquiteturas em- pregavam o uso dessas interfaces, apesar de que ainda não possuíam um sistema muito bem determinado pelas fabricantes. No entanto, o sistema já demonstrava indícios de grandes melhorias, na tecnologia, e o sistema que melhor aproveitava dessa interface era o HD.
Esse sistema utiliza um cabo flat de 40 pinos para conexão entre a interface e o barramento. Em seus primeiros modelos a velocidade final era controlada, pois o uso do sistema de comunicação dos barramentos impossibilitava grandes me- lhorias de transferência de dados.
Hoje praticamente todas as arquiteturas das placas-mãe trazem em sua estru- tura conexões para interface IDE, podendo ser utilizados periféricos como CDs e DVDs, além dos HDs. Se a placa possuir duas conexões IDE, significa que podem- -se ligar até quatro dispositivos, entre HDs, CD-ROMs e DVD-ROMs, entre ide Pri-
mária (Master e Slave) e ide secundária (Master e Slave) (VASCONCELOS, 2009).
Dreamstime (2012)
Figura 60 − Sistema ATA
Com os processos evolutivos, esse padrão passou por melhorias e incluiu em sua interface o sistema PATA, ou simplesmente ATA. O sistema paralelo de trans- ferência de dados predominava neste padrão, ou seja, conseguia transmitir vários
bits por vez, sendo um ao lado do outro (por isso a utilização dos cabos flat), em
um sistema de barramento de 16 bits.
Porém, o sistema de transmissão em paralelo tinha seus pontos negativos, e um deles era o ruído causado durante a transferência, o que causava diminuição da velocidade de transferência de dados. Uma das modificações necessárias nes- se caso foi a readapatação dos cabos, que antes eram de 40 vias, para 80 vias, as- sim o problema de ruído era minimizado e, por consequência, conseguia-se uma taxa de transmissão e velocidade maior que o conseguido nas versões anteriores. Um bom exemplo é a interface de comunicação ATA 133, que permite no máximo 133 MB/s de transmissão de dados (FERREIRA, 2005).
Dreamstime (2012)
Figura 61 − Exemplo de HD de notebook
Você já estudou que praticamente toda a arquitetura presente nos compu- tadores pessoais foi adaptada em versões miniaturizadas para os notebooks. A interface IDE também sofreu algumas alterações para adaptação em notebooks. Os HDs para notebooks são bem menores, porém com grandes capacidades e ve- locidades de transferência, que se assemelham às interfaces para PCs.
No caso da interface IDE 2,5 para notebooks, os cabos possuem 44 pinos em vez dos tradicionais 40 pinos usados em suas primeiras versões. Os quatro pi- nos adicionais são usados para energia, enquanto nas arquiteturas convencionais esse era papel dos conectores de fonte.
As especificações que são utilizadas para as interfaces IDE/ATA de notebooks também são válidas para os computadores portáteis, possuindo taxas de 33 MB/s até 133 MB/s (VASCONCELOS, 2007).
SAIBA
MAIS
A interface IDE hoje está presente praticamente em todas as arquiteturas de placas-mãe. Você pode aprender muito mais sobre essa interface lendo a obra de S. Ferreira S. “Hardware: montagem, configuração e manutenção de micros. Enci- clopédia para Técnicos de PCs − Curso Profissional” (Rio de Janeiro: Axcel Books do Brasil, 2005).
2.6.5 DISCO RÍGIDO – IDE/SATA – CARACTERÍSTICAS
Mesmo com os avanços dos HDs, os dispositivos que armazenam grandes vo- lumes de danos, eles continuaram tendo muitas adaptações. Como o computa- dor passou de ferramenta de trabalho e pesquisa para também ser uma podero- sa ferramenta de entretenimento, hoje o espaço de armazenamento é um dos quesitos mais procurados pelos consumidores. Isso porque permite aos usuários armazenarem mais e melhores arquivos de jogos, imagens, filmes, músicas etc. (FERREIRA, 2005).
Aline Pimentel (2012)
Figura 62 − Padrão serial ATA
Você já estudou que uma das evoluções de comunicação se deu através da interface de comunicação IDE, onde começou com sistemas de transferência atra- vés de cabos com 40 vias até os padrões atuais, com sistemas de 80 vias. O padrão serial aTa, ou simplesmente saTa (Serial Advanced Technology Attachment), sofreu grandes evoluções ao longo de sua história e acabou tomando conta do mercado, o que deixou os dispositivos ainda mais rápidos. Vamos descobrir como foi esse processo evolutivo? (VASCONCELOS, 2007).
FabriCO (2012)
Figura 63 − Cabo padrão SATA
Por volta do ano 2000, surgiu um novo padrão que agregaria dispositivos de armazenamento em massa, como os HDs e unidades de leitura óptica, entre ou- tros. O saTa veio com processos e melhorias, e a promessa de substituição do an-
tigo padrão, o PaTa. Esse novo padrão utiliza o sistema de comunicação em série (a transmissão ocorre em “fila”, ou seja, os dados vão um atrás do outro), porém em grupos de 32 bits por vez. O padrão SATA possui um sistema de conexão de apenas quatro vias, através de um cabo conectado diretamente ao barramento, assim esse sistema permite uma maior velocidade, melhor transferência de da- dos, e ainda elimina de vez o ruído do antigo padrão PATA (VASCONCELOS, 2007).
Dreamstime (2012)
Figura 64 − Dispositivos de armazenamento para notebook
É importante lembrar que, para arquiteturas de notebook, o tamanho sem- pre será o diferencial, ou seja, onde na grande maioria dos desktops o tamanho normal for de 3.5, nos notebooks o tamanho muda para 2.5, considerando a em- pregabilidade das tecnologias. Também há as mesmas velocidades e tamanho em GB (gigabytes) ou TB (terabytes) para os portáteis, seguindo a mesma linha de tecnologia dos “grandões”, além das taxas de transferência de dados seguindo os modelos de SATA1 até SATA 6.
Outro ponto que deve ser lembrado é a velocidade do SATA, que já em sua pri- meira versão (a SATA 1.0) a interface trabalha com uma transferência de dados de 150 MB/s, mas em sua segunda versão (SATA 2.0) chegou aos incríveis 300 MB/s. No entanto, é necessário que a placa-mãe tenha o suporte para SATA 2, ou então a mesma irá trabalhar apenas com 150 MB/s. Já nos padrões e-SATA, estas veloci- dades aumentam: para os padrões SATA1 podem chegar a 1,5 GB de velocidade de transferência, e nos padrões SATA2 a 3 GB de transferência (FERREIRA, 2005).
SAIBA
MAIS
O padrão SATA hoje é bastante usado, e tem algumas varian- tes. Essa interface praticamente tomou conta do mercado, substituindo os antigos padrões IDE/PATA. Você pode saber mais sobre esta tecnologia acessando o site oficial da SATA: <http://www.sata-io.org/>.
2.6.6 ARMAZENAMENTO DE ESTADO SÓLIDO
Durante todo o processo de evolução dos computadores, as unidades de ar- mazenamento sofreram grandes modificações. Hoje há diversas características embutidas em cada tipo de unidade de armazenamento, como diferenciais na velocidade, na taxa de transferência de arquivos, no sistema de armazenamento, enfim, todos importantes de acordo com a necessidade específica do usuário.
O que você deve conhecer são os meios de armazenamento que temos hoje disponíveis no mercado, entre eles o armazenamento de estado sólido. Você já ouviu falar sobre esse sistema de armazenamento? Sabe como ele funciona? Veja a seguir.
O armazenamento de estado sólido é um sistema bem recente e pode ser exemplificado pela memória Flash. Trata-se de um sistema de armazenamento que utiliza praticamente o mesmo padrão das memórias internas dos PCs atuais. Com a utilização de chips, esse padrão consegue armazenar informações e, prin- cipalmente, mantê-las sem a necessidade de corrente elétrica. Ou seja, uma vez gravadas, têm o comportamento idêntico aos dados de um HD: permanecem lá, mesmo sem a presença da eletricidade. Outro diferencial é serem dispositivos de leitura e escrita de altas velocidades, superando assim os mecanismos existentes até então (SILVA; DATA; PAULA, 2009).
Nesse tipo de armazenamento de estado sólido, a grande vantagem é que os seus mecanismos internos não se movem (fato que ocorre nos HDs), ou seja, existem mecanismos que controlam os dados através de grades interligadas nos pontos de controle, permitindo assim o processo de escrita e leitura de dados.
COMO FUNCIONA
Dessa forma, enquanto houver comunicação com esse ponto, obtém-se um valor definido, no caso 1. Para se realizar o processo de mudança de valor na cé- lula (para zero), altera-se a localização desses elétrons através da tensão elétrica, separando os elétrons positivos e negativos, que por sua vez são acumulados. Se ultrapassar uma carga de 50%, o valor muda automaticamente para zero. O fato de esse sistema trabalhar com elétrons nas células do chip possibilita que esses elétrons sejam restaurados. Ou seja, quando se tem um determinado local no chip em que algum dado precisa ser apagado, seja por sobreposição ou atualização, esse sistema permite o processo através de um mecanismo para se criarem cam- pos elétricos direcionados aos blocos, apagando os dados e permitindo novos processos de gravação (VASCONCELOS, 2009).
SAIBA
MAIS
O sistema utilizado no armazenamento sólido é realmente formidável, você concorda? Todos esses mecanismos de lei- tura e gravação, possibilidades de regravação de dados no
chip, enfim, são sistemas tecnológicos que estão revolucio-
nando o mercado atual. Mas você sabia que nem sempre foi assim? Outro tipo de sistema de armazenamento é o armaze- namento óptico. Saiba mais sobre esse modelo no seguinte
link: <http://informatica.hsw.uol.com.br/armazenamento-
-removivel7.htm>.
2.6.7 ARMAZENAMENTO DE ESTADO SÓLIDO – SSD
Com a fabricação de dispositivos cada vez menores, mais rápidos e com maior capacidade, a tecnologia de armazenamento ganhou destaque entre os demais componentes. No entanto, quando se avalia a variedade de HDs isoladamente, pode-se dizer que “pouco se evoluiu”. Isso porque até existem vários modelos, tamanhos, com taxas de transferência diferenciadas, porém o mecanismo de gra- vação dos dados se mantinha o mesmo.
Era uma questão de tempo para que se desenvolvesse um dispositivo que pu- desse realmente fazer a diferença, não só pela capacidade de armazenamento, mas que mudasse realmente a sistemática de gravação dos arquivos e eliminasse dispositivos mecânicos, como os presentes nos velhos e bons HDs.
A chegada dos sistemas de armazenamento ssd (Solid State Drive ou unida-
de de estado sólido) consistiu basicamente na materialização de uma unidade
de armazenamento de gravação de dados não voláteis, adicionando ainda um sistema de comunicação (interface) compatível com as tecnologias de ponta do mercado. Em outras palavras, os dispositivos de armazenamento SSD utilizam o sistema de memória Flash, que por sua vez não necessita de sistemas mecânicos para o armazenamento de dados. Dessa forma, os arquivos armazenados nesses dispositivos, por definição, são bem mais rápidos tanto para leitura como para escrita. Mas por que eles são mais rápidos? (VASCONCELOS, 2007).
Dreamstime (2012)
Você já estudou que o sistema de gravação em um HD convencional se dá por meio de agulhas que gravam os dados nas trilhas de um disco magnético, certo? Dessa forma, quando ele precisa pesquisar um arquivo, é preciso percorrer essas trilhas até achar o que está procurando.
Bem, nos dispositivos SSD, isto simplesmente não existe. Já que não possui sistema mecânico, nem discos ou trilhas, o armazenamento é feito diretamente em chips de memórias. Dessa forma, o acesso é quase instantâneo.
Nessa tecnologia ignoram-se várias características dos sistemas mecanizados dos antigos HDs, como a velocidade de rotação dos discos (RPM), o próprio peso dos HDs ou as vibrações que ocasionam alguns problemas. Em outras palavras, com a disseminação do sistema de armazenamento sólido SSD, praticamente não existem mais problemas (VASCONCELOS, 2009).
A interface de comunicação mais comum para os dispositivos SSD são as inter- faces SATA. Esse sistema permite que a velocidade do acesso às informações seja muito maior quando comparada a um HD convencional SATA, além de inúmeras vantagens como:
a) menos consumo de energia;
b) menos geração de calor (ideal para notebooks); c) maior tempo de durabilidade maior;
d) maior proteção contra impactos;
e) melhor desempenho para inicialização e operação entre os sistemas opera- cionais;
f) é totalmente silencioso.
SAIBA
MAIS
Veja a comparação entre os HDs mecanizados e os sistemas de armazenamento sólido − SSD neste link: <http://www. youtube.com/watch?v=Pf_QS3mZsyU>.