4 Memória Secundária

(1)

Memória Secundária

Prof. Filippo Valiante Filho

http://prof.Valiante.info

(2)

Memória Secundária



Armazenam de forma permanente os

programas e dados.



O termo Memória Externa refere-se ao fato

(3)

Tipos de Memória Secundária

(Memória Externa)



Discos Magnéticos



Discos Ópticos



Fitas Magnéticas

(4)

Discos Magnéticos

(5)

Disco Magnético

 Disco de vidro (rígido) recoberto com material

magnetizável (óxido de ferro).

 Gravação dos dados como partículas micrométricas na

superfície do disco, por uma “cabeça” similar a um eletroímã.

 Leitura feita por Sensor Magnetorresistivo (MR)

 Cabeça flutua sobre a superfície em um “colchão de ar”

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Mecanismos de leitura e gravação

 Gravação:

 Corrente pela bobina produz campo magnético.  Pulsos enviados à cabeça.

 Padrão magnético gravado na superfície abaixo dela.

 Leitura:

 Cabeça de leitura separada e próxima da cabeça de

gravação.

 Sensor magnetorresistivo (MR) parcialmente blindado.  Resistência elétrica depende da direção do campo

magnético.

 Operação em alta frequência.

(7)

Cabeça de Leitura e Gravação

(8)

Organização e Formatação

dos Dados



Disco dividido em Trilhas (anéis).



Trilhas divididas em Setores.



O setor é o bloco de dados mínimo de um disco

magnético.



Existem lacunas (espaços vazio) separando uma

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Layout de Dados no Disco

• Existem lacunas entre as trilhas e entre os setores

•Setor

Setor

Trilha

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Layout de Dados no Disco (ii)

• Existem lacunas entre as trilhas e entre os setores

•Setor

Setor

Trilha

SETOR

(11)

Porção de uma trilha de disco.

São ilustrados dois setores.

Discos Magnéticos

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Velocidade do disco

 Bit próximo do centro do disco girando passa por ponto fixo

mais lento que o bit na borda do disco.

 Aumente espaçamento entre bits de diferentes trilhas.  Gire disco em velocidade angular constante (CAV).

 Setores em forma de fatia de torta e trilhas concêntricas.  Trilhas e setores individuais endereçáveis.

 Mova cabeça para determinada trilha e espere por determinado

setor.

 Perda de espaço nas trilhas externas.

 Menor densidade de dados.

 Pode usar zonas para aumentar capacidade.

 Cada zona tem número fixo de bits por trilha.  Circuito mais complexo.

(13)

Diagrama de métodos de layout de

disco

(14)

Pratos, Faces e Cilindros



Pode haver vários pratos.



Os pratos podem ser de face

simples, ou dupla.



Cada superfície tem sua cabeça

de leitura e escrita.



Uma mesma trilha, ao longo de

todas as superfícies forma um

cilindro.

(15)

Trilhas e cilindros

(16)

Localizando Dados no Disco



Formatação do disco:



Identificação de superfícies, trilhas e setores



Criação de um arquivo de índice

SETOR

(17)

Desempenho



Tempo de Acesso

 Tempo gasto para acessar o setor

 Tempo de Acesso = Tempo de Busca + Latência Rotacional

 Tempo de busca: movimento da cabeça para trilha correta.  Latência (rotacional): espera pelo giro do disco



Taxa de Transferência

 Quanto de dados pode ser lido ou escrito ao longo do

tempo.

(18)

Tempo de Acesso

Latência rotacional

Tempo de busca

(19)

Parâmetros de Desempenho

(20)

Temporização de transferência de

E/S de disco

(21)

RAID

 Redundant Array of Independent Disks.  Redundant Array of Inexpensive Disks.  6 níveis de uso comum.

 Não é uma hierarquia.

 Conjunto dos principais discos vistos como uma única

unidade lógica pelo S/O.

 Dados distribuídos pelas unidades físicas.  Pode usar capacidade redundante.

 Pode usar capacidade redundante para armazenar

(22)

RAID 0 – RAID 1 – RAID 5 (mais comuns)

Stallings (2010) Stallings (2010)

(23)

Níveis de RAID

(24)

(Continua)

Comparação entre os níveis de RAID

(25)

Comparação entre os níveis de RAID

(26)

Discos flexíveis (disquetes)

 8”, 5,25”, 3,5”.  Pequena capacidade.  Até 1,44 MB.  Lento.  Universal.  Barato.

(27)

Discos Ópticos

 CD, DVD e Blu-Ray.

 Mídias feitas para armazenamento de dados digitais, porém

originários da indústria do entretenimento.

 Discos de Policarbonato com uma camada de material

reflexivo e uma cobertura protetora.

 Dados representados por sulcos ou elevações na camada

reflexiva.

 Dados lidos pela reflexão de um raio laser na superfície do

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Discos Ópticos (ii)



ROM (Read Only)

 Nas mídias “fabricadas” os dados são prensados em uma

camada de alumínio.



R (Recordable)

 Nas mídias “graváveis” os dados são gravados através de

um laser de alta potência queimando uma resina reflexiva.

 WORM (Write Once Read Many)



RW (Read and Write)

(29)

Discos Ópticos (iii)



CD

 Uma camada de 650 MB.



DVD

 Até duas camadas de 4,7 GB por face.  Espaço menor entre trilhas e setores.



Blu-Ray

 Até duas camadas de 25 GB por face.

(30)

Funcionamento dos Discos Ópticos

(31)

Funcionamento dos Discos Ópticos (ii)

(32)

32

Fig. 19.6 Simplified view of recording format and access mechanism for data on a CD-ROM or DVD-ROM.

P ro te c tive c o a tin g S u b s tra te P its L a s e r d iod e D e te c to r L e ns es S id e vie w o f o n e tra c k T ra c k s B e a m s p litte r P its o n a d ja c en t tra c k s 1 0 1 0 0 1 1 0

Funcionamento dos Discos Ópticos (iii)

(33)

Memórias ópticas

(34)

Comparando CD, DVD e Blu Ray

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CD-ROM

 Originalmente para áudio.

 650 MB gerando mais de 70 minutos de áudio.

 Policarbonato com cobertura altamente reflexiva,

normalmente alumínio.

 Dados armazenados como sulcos.  Lidos pela reflexão do laser.

 Densidade de empacotamento constante.  Velocidade linear constante.

(36)

Estrutura de gravação de um Disco Compacto ou CD-ROM.

CD-ROMs

(37)

Velocidade de unidade de CD-ROM

 Áudio tem velocidade única:

 Velocidade linear constante.  1,2 m/s

 Trilha (espiral) tem 5,27 km de extensão.  Oferece 4391 segundos= 73,2 minutos.

 Outras velocidades indicadas por múltiplos.  P.ex., 24x.

(38)

Formato do CD-ROM

 Modo 0 =campo de dados em branco.

 Modo 1 =2048 bytes de dados+correção de erro.

(39)

CDs Graváveis

Seção transversal de um disco CD-R e laser (não está em escala). Um CD-ROM tem uma estrutura semelhante, exceto por não ter a camada de corante e por ter uma camada de alumínio com

depressões ao invés da camada refletiva.

(40)

DVD

 Multicamadas.

 Capacidade muito alta (4,7 G por camada).  Filme de tamanho completo em único disco.

 Usando compactação MPEG.

 Padronizado.

 Filmes transportam codificação regional.  Players só tocam filmes da região correta.  Pode ser “reparado”.

(41)

CD e DVD

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Blu Ray

 Projetado para vídeos de alta definição.  Capacidade muito mais alta que DVD.

 Laser com comprimento de onda mais curto, na faixa do azul  Sulcos menores.

 Ganhou a concorrência contra o HD-DVD.  Camada de dados mais próxima do laser.

 Foco mais estreito, menos distorção, sulcos menores.  25 GB em única camada.

 Disponível para apenas leitura (BD-ROM), regravável uma

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Fitas Magnéticas

 Acesso serial.

 Lenta.

 Muito barata.

 Backup e arquivamento.

 Unidades de fita Linear Tape Open (LTO).

 Desenvolvida no final da década de 1990.

 Alternativa de fonte aberto para os diversos

(44)

Fitas Magnéticas

(45)

Unidades de fita Linear Tape Open (LTO)

(46)

Automated Tape Libraries

(47)

Referências Bibliográficas

 Arquitetura e Organização de Computadores - 8a edição

William Stallings - Editora Pearson Education – 2010.

 Organização Estruturada de Computadores - 5ª Edição

Andrew S. Tanenbaum - Editora Pearson Education – 2007.

 Introdução à Arquitetura de Computadores

Miles J. Murdocca e Vincent P. Heuring - Editora Campus – 2000.

 Arquitetura de Computadores - De Microprocessadores a

Supercomputadores

Behrooz Parhami - Editora McGraW-Hill – 2007.

 Arquitetura de Computadores - Coleção Schaum

Nicholas Carter - Editora Bookman - 2003