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Por ser um sistema complexo e destacado, os discos r�gidos merecem muita aten��o. N�o s� por isto: por ser o tipo de m�dia mais utilizado atualmente, os discos r�gidos possuem import�ncia vital para os microcomputadores e principalmente para o usu�rio, que neles guardar� todos os programas e dados gerados.
Entender o funcionamento de um disco r�gido � essencial, tanto do ponto de vista da montagem e manuten��o de microcomputadores, mas principalmente, da recupera��o de dados. O disco r�gido - tamb�m conhecido como disco fixo ou pelo seu apelido de Winchester - � uma das melhores formas de gravarmos uma grande quantidade de informa��es para uso posterior (mem�ria de massa). A id�ia de um disco r�gido � simples: imagine um disquete que, ao inv�s de ser flex�vel e remov�vel, seja r�gido e fixo a um sistema de controle. Uma caixa preta onde isto � abrigado � o disco r�gido.
Por ser lacrado, tal disco pode ter uma precis�o muito maior: em disquetes h� uma toler�ncia em rela��o �s trilhas do mesmo, pois um disquete pode acomodar com uma certa folga dentro de uma unidade de disquete. Por ser fixo, o tamanho da cabe�a de leitura/grava��o p�de ser reduzida sensivelmente. Como conseq��ncia imediata temos um tamanho menor do campo magn�tico, possibilitando a grava��o de dados mais pr�ximos uns dos outros. Com isto. Temos uma alta quantidade de trilhas e setores em um s� disco
Na verdade, n�o � utilizado um s� disco, mas sim um conjunto deles, 2, 3 ou 4, por exemplo. Para cada um desses discos, existe uma cabe�a de leitura e grava��o espec�fica fazendo com que, ao contr�rio das unidades de disquete, que normalmente possuem duas cabe�as, eles tenham v�rias cabe�as, 4, 6 ou 8.
O motor do disco r�gido faz com que o conjunto dos discos gire a uma velocidade elevad�ssima: 3600RPM. Com uma velocidade t�o alta, uma simples part�cula de poeira equivaleria a uma grande explos�o se em contato com a superf�cie magn�tica. Por este motivo o disco r�gido � um sistema lacrado e sem contato direto com o meio externo.
Por estar girando t�o r�pido, cria-se um colch�o de ar entre a superf�cie magn�tica dos discos e as cabe�as de leitura/grava��o. Portanto, quando em funcionamento, n�o h� contato entre as cabe�as de leitura/grava��o e a superf�cie magn�tica. Caso existisse este contato, as cabe�as marcariam inevitavelmente a superf�cie magn�tica, acarretando a perda de dados escritos e, principalmente, a destrui��o imediata da mesma.
Quando h� alimenta��o, o disco r�gido entra em funcionamento imediato, girando constantemente. Caso o motor do conjunto de pratos fosse acionado somente quando acessado o disco r�gido - como ocorre com os disquetes dentro das unidades - a in�rcia faria com que os dados demorassem muito para serem acessados. Portanto, para atingir uma velocidade de acesso r�pida, os discos giram constantemente. O gerenciamento de consumo el�trico existente em alguns microcomputadores pode determinar, por�m, per�odos de intervalo no giro do motor dos pratos, de modo a economizar energia.
Quando falamos em trilha, nos referimos a uma trilha de um determinado disco isoladamente, j� que, quando falamos em cilindro, queremos nos referir a um conjunto de trilhas que ocupam a mesma posi��o espacial no total de discos presentes no disco r�gido. Por exemplo: quando dizemos trilha 0, podemos estar nos referindo � trilha 0 de qualquer disco presente no acionador de disco r�gido . No entanto, quando dizemos cilindro 0, estamos nos referindo ao conjunto formado por todas as trilhas 0 presentes, totalizando todos os discos existentes no acionador de disco r�gido.
Em um disco r�gido, a numera��o dos setores n�o � feita seq�encialmente em uma mesma face como nos disquetes, mas sim distribu�da pelas faces do disco. Para um melhor desempenho de busca em disco, os setores que comp�em um arquivo dever�o estar seq�enciais. Se estiverem distribu�dos pelas faces de modo que o conjunto das cabe�as n�o precise nem se mover, melhor ainda. Um arquivo de 4 setores por exemplo, possuir� um tempo de acesso menor se estes quatro setores forem lidos um por cada cabe�a sem precisar mover o conjunto. Caso contr�rio, se cada setor estiver em uma mesma face, ser� necess�rio mover mais 3 vezes o conjunto das cabe�as, o que gastar� mais tempo. Por este motivo, dizemos que MBR e o setor de boot est�o no mesmo cilindro. Sim, eles est�o em um mesmo cilindro, por�m em trilhas diferentes: cada trilha est� em uma face diferente.
Para sabermos a capacidade total de um disco r�gido, devemos conhecer a sua geometria. A geometria de um disco r�gido � formada pelo n�mero de trilhas por face (ou cilindros), o n�mero de faces (ou cabe�as) e o n�mero de setores por trilha. Multiplicando-se estes tr�s valores, teremos o n�mero total de setores do disco. Multiplicando-se o resultado por 512 (cada setor ainda comporta 512 Bytes), teremos a capacidade total do disco r�gido - ATEN��O - em bytes. Para sabermos o resultado em MB, deveremos dividir o resultado encontrado por 1.048.576, que � o valor em decimal de 1MB. Isto poder� causar um pouco de confus�o, principalmente em caso de arredondamentos.
Tanto disquetes como discos r�gidos possuem dois tipos de formata��o, sendo que nos disquetes n�o h� diferen�a t�o essencial como quando nos referimos a discos r�gidos. Estes dois tipos de formata��o podem ser explicados da seguinte forma:
| Formata��o em baixo n�vel Particionamento Formata��o em alto n�vel |
Os discos r�gidos v�m formatados em baixo n�vel de f�brica e, dependendo da fam�lia a que perten�a, ele n�o poder� ser reformatado em baixo n�vel.
O processo utilizado na magnetiza��o de discos � conhecido como plated media (m�dia laminada). Este processo era car�ssimo no come�o, por�m com os anos de utiliza��o seu custo caiu vertiginosamente. Hoje em dia, todos os discos r�gidos usam este processo, permitindo discos de alt�ssima capacidade com alta confiabilidade em um mesmo espa�o f�sico.
As informa��es a serem gravadas sobre a superf�cie magn�tica s�o digitais e a superf�cie magn�tica est� preparada para armazenar somente campos magn�ticos. H� marca��es especiais a serem gravadas, como por exemplo "in�cio de setor", "fim de setor" e dados de confer�ncia de erros. Caso n�o existissem marca��es deste tipo, os dados poderiam ser confundidos facilmente. Cada informa��o a ser gravada sobre a superf�cie magn�tica � codificada de maneira que signifique uma seq��ncia particular de campos sobre a superf�cie magn�tica, de modo que n�o haja d�vida em rela��o ao dado pretendido. Esse esquema de codifica��o � chamado tamb�m de modula��o.
O particionamento de um disco r�gido � um processo indispens�vel, mesmo que voc� utilize o disco r�gido inteiro com uma s� parti��o. Ali�s, este � o procedimento mais comum. O Particionamento � feito no momento da instala��o do sistema operacional pela primeira vez. Ap�s o Particionamento o disco dever� ser formatado.
A interface controladora � quem realmente controla o disco r�gido e ela tem muito trabalho. Todos os dados lidos pelo disco r�gido s�o enviados � interface, por�m, ainda n�o "preparados" para uso. S�o enviados � interface tanto os dados em si quanto os sinais de sincronismo destes dados. Cabe � interface prepar�-los, um processo conhecido como separa��o de dados. E como erros ocorrem - principalmente perda de dados - a interface pede ao disco r�gido uma releitura dos dados, tornando lento o processo. Quem realmente controla o disco r�gido � a interface. Uma vez formatado, um disco r�gido seguindo um determinado padr�o, n�o ser� poss�vel o mesmo ser utilizado por outra interface, a n�o ser que seja reformatado.
O SCSI n�o � apenas um padr�o de discos r�gidos. � um padr�o de liga��o de perif�ricos em geral. E por motivo simples: � medida que foram aparecendo cada vez mais perif�ricos eletr�nicos digitais, nada mais justo que os mesmos pudessem ser conectados ao microcomputador. E nada mais l�gico do que padronizar tal conex�o. � f�cil imaginar, por exemplo, um aparelho de CD. Podemos lig�-lo ao microcomputador atrav�s de uma porta SCSI. E tal liga��o � simples. Todo o controle do aparelho de CD est� onde? Na interface? N�o! No pr�prio aparelho de CD. A interface SCSI trabalha extremamente "folgada", pois todo o controle de perif�ricos est� no pr�prio perif�rico e isto � muito importante. Na verdade, n�o existe uma "controladora" SCSI, mas uma interface, um host SCSI, respons�vel somente pela troca de dados entre o microcomputador e o perif�rico. Por que falamos ent�o desta fabulosa interface se estamos tratando de discos r�gidos? Porque existem discos r�gidos inteligentes que trabalham no padr�o SCSI. Apesar da utiliza��o de discos r�gidos SCSI ser algo mais ou menos recente - � muito crescente, principalmente no armazenamento de altas capacidades de dados, da ordem de GB para cima - os microcomputadores Macintosh e Amiga sempre trabalharam com a interface SCSI. Fora discos r�gidos, praticamente qualquer aparelho eletr�nico atual pode ser ligado a interfaces SCSI. H� uma n�tida tend�ncia para a constru��o de perif�ricos que a utilizem. Portanto, para qualquer perif�rico novo que surja, n�o hesite em prognosticar que utilizar� uma interface SCSI. Entre os perif�ricos que podem ser conectados � interface SCSI podemos citar:
A instala��o f�sica � muito interessante. Todos os perif�ricos s�o ligados em cadeia, um ap�s o outro. Em cada cadeia SCSI podem ser conectados at� 8 dispositivos SCSI, cada um recebendo uma identifica��o, um ID. Assim, o primeiro dispositivo recebe ID0 e o ultimo ID7. Dentro de uma cadeia SCSI, o pr�prio host SCSI � tratado como um dispositivo qualquer. Desta maneira, dever� ocupar tamb�m um ID. No caso do host SCSI ele dever� utilizar obrigatoriamente o ID7. No caso de discos r�gidos, eles s� poder�o utilizar o ID0 e o ID1. Se voc� quiser que o disco r�gido d� boot, dever� obrigatoriamente atribuir o ID0 a ele. Isto � feito no pr�prio perif�rico, atrav�s de um jumper. Os demais perif�ricos poder�o utilizar qualquer ID, de acordo com o gosto pessoal do usu�rio. A �nica regra: dois perif�ricos n�o poder�o utilizar o mesmo ID, caso contr�rio haver� conflito e n�o funcionar�o. Em termos de prioridade, ID7 possui maior prioridade e ID0, a menor.
O SCSI tradicional � um padr�o de 8 bits que utiliza um cabo de 50 pinos para a conex�o dos perif�ricos. Sua taxa de transfer�ncia fica em torno de 5 Mbps. O host SCSI � , portanto, uma interface de 8 bits. Algumas mudan�as no padr�o SCSI foram feitas de modo a melhorar o desempenho. Estas mudan�as foram padronizadas no que � conhecido como padr�o SCSI-2 que consiste basicamente em duas t�cnicas:
Na instala��o de dispositivos SCSI devemos escolher uma boa marca, e termos bastante aten��o pois podem ocorrer problemas de incompatibilidade. A configura��o dever� ser feita com paci�ncia, pois utiliza canais de DMA n�veis de interrup��o, endere�os de I/O e possui ROM. Como possui ROM, poderemos fazer um shadow de modo a aumentar um pouco a performance do sistema. O host SCSI normalmente utiliza IRQ11 e DMA0. Fisicamente, o host SCSI tradicional geralmente possui 2 conectores: um conector externo padr�o centronics de 25 pinos, para conex�o de dispositivos externos, tais como Scanners de mesa e um conector interno de 50 pinos, para conex�o de dispositivos internos, tais como discos r�gidos SCSI. O cabo SCSI n�o poder� ultrapassar 6 metros, uma vez que quanto maior o cabo, maior o n�vel de ru�do, diminuindo-se a confiabilidade ou mesmo impedindo o funcionamento dos dispositivos. Discos r�gidos SCSI n�o devem ser instalados no setup do microcomputador. A configura��o para discos r�gidos dever� ser deixada em "Not Installed"
Apesar do padr�o SCSI poder ser a solu��o real e final para subsistemas de disco r�gido, ele � um padr�o caro. O host SCSI � caro e o disco r�gido SCSI tamb�m. No entanto, n�o devemos esquecer que n�o possu�mos qualquer limite de capacidade (teoricamente podemos construir discos r�gidos SCSI com capacidade infinita) e n�o temos problemas com ru�do, j� que todo o controle est� localizado dentro do pr�prio disco r�gido.
A compaq estava determinada a criar um novo tipo de disco r�gido que fosse mais barato que o SCSI e que pudesse ter uma capacidade de armazenamento mais elevada. O grande problema em rela��o ao aumento de capacidade estava no ru�do existente no caminho entre o disco r�gido e a interface controladora, que fazia com que a interface pedisse diversas retransmiss�es de dados por diverg�ncia.
A solu��o apresentada pela Western Digital foi bem simples: se o problema � o ru�do, vamos elimin�-lo, fazendo com que o cabo de comunica��o entre o disco r�gido e a interface controladora seja o menor poss�vel. Esta empresa criou um disco r�gido onde a interface controladora estava integrada diretamente na mesma placa dos circuitos de controle do mecanismo do disco r�gido - ou seja, no pr�prio disco r�gido. Com isto, o problema de ru�do foi simplesmente eliminado.
Esta tecnologia passou a ser chamada apropriadamente de IDE (Integrated Drive Eletronics - Eletr�nica de Drive Integrada), que acabou por se tornar um padr�o por seu relativo baixo custo. Com a interface controladora integrada diretamente no pr�prio disco r�gido, bastava encaixa-lo no barramento do microcomputador. Algo como ligar diretamente o disco r�gido, sem interface alguma, a algum slot do microcomputador. Os microcomputadores passaram a ter na placa-m�e um conector miniatura, onde o disco r�gido IDE era conectado diretamente, atrav�s de um flat cable de 40 pinos. Este tipo de conex�o passou a ser chamado ATA (liga��o, direta ao barramento ISA). Esta simplicidade logo tomou conta do mercado, o que fez com que diversos outros fabricantes de disco r�gido criassem os seus pr�prios discos IDE, transformando o IDE em um padr�o. Como a interface IDE � muito simples de ser feita, os fabricantes come�aram a integra-la em outra interface j� existente e necess�ria:
A multi I/O, que permite a comunica��o de dados e o controle de unidades de disquete.
Porem, havia ainda um grande problema em rela��o ao motor de movimenta��o do conjunto das cabe�as de leitura/grava��o. De nada adiantaria a tecnologia IDE se o disco r�gido continuasse burro. Era necess�ria a utiliza��o de um sistema de motor inteligente. Passou-se a utilizar um novo tipo de atuador, chamado voice coil. Estes servos podem estar em uma mesma face de disco onde existam dados ou podem estar localizados em uma face totalmente destinada aos sinais de servo. Portanto, n�o � estranho existir um disco r�gido de 5 lados (cabe�as), mesmo sendo este um n�mero �mpar: existem internamente 3 discos, ou 6 lados. Por�m, 1 lado � utilizado para a orienta��o do motor, atrav�s dos sinais de servo.
Mas.... e se formatarmos um disco r�gido que utiliza atua��o por voice coil em baixo n�vel? Apagaremos todos os sinais de servo, inutilizando o disco r�gido permanentemente. Desta forma, os discos r�gidos IDE n�o podem ser formatados em baixo n�vel. N�o h� como rescrever os sinais de servo; eles s�o somente para leitura. Discos r�gidos mais modernos fingem estar sendo formatados em baixo n�vel quando o usu�rio assim solicita. O pr�prio disco r�gido por ser inteligente, corta o sinal de formata��o, apenas movimentando o conjunto de cabe�as, por�m, n�o formatando o disco. MAS N�O CONV�M ARRISCAR E ABUSAR DA SORTE. DISCO R�GIDO IDE N�O DEVE SER FORMATADO EM BAIXO N�VEL.
Os discos r�gidos possuem uma pequena mem�ria, para um acesso mais r�pido. Quando o sistema operacional l� um setor, o disco r�gido l� a trilha inteira e armazena nesta mem�ria. Como � muito prov�vel que o pr�ximo setor que o sistema operacional pe�a se encontre na mesma trilha, o disco r�gido n�o entregar� ao microcomputador um setor rec�m-lido, mas os dados constantes nesta mem�ria. Esta � uma t�cnica conhecida como Disk Cache (Cache de Disco).
Existem diversos tipos de disco r�gido IDE de diversos fabricantes e o BIOS necessita saber como realmente acessar um deles. Isto � feito atrav�s do setup do microcomputador. A geometria (n�mero de cilindros, cabe�as e setores por trila) do disco r�gido IDE deve ser entrada no setup, sendo gravada na mem�ria CMOS. Para o acesso aos discos r�gidos deste padr�o, o BIOS simplesmente consulta o conte�do da mem�ria CMOS para usar corretamente as sub-rotinas de tratamento de disco r�gido que o mesmo possui.
Tanto o padr�o ATA como o BIOS se baseiam em valores geom�tricos, (cilindros x cabe�as x setores). Isto nos apresenta um valor limite de 504 Mb (1024 cilindros x 16 cabe�as x 63 setores), para o tamanho do disco r�gido, com o IDE avan�ado, que equipa a maioria dos microcomputadores atuais, podemos definir no setup da BIOS valores maiores do que 504 Mb.
No setup do BIOS, iremos encontrar as seguintes op��es de geometria do disco r�gido:
| NORMAL - Neste modo de opera��o o disco � tratado
como IDE normal e possui a antiga limita��o de 1024 cilindros x 16
cabe�as x 63 setores. LBA (Logical Block Addressing, endere�amento L�gico de Setores) - Este � o modo IDE avan�ado. Aqui, baseado na geometria inserida no modo normal, o microcomputador converte automaticamente a geometria entrada para uma geometria que se encaixe perfeitamente � especifica��o IDE avan�ado. Use este modo para acessar discos r�gidos IDE at� 7,84 GB. LARGE - Similar ao anterior com uma grande vantagem: caso voc� esteja trabalhando em um microcomputador com barramento local e a interface IDE tamb�m seja de barramento local (VLB, PCI ou "On Board"), o acesso ao disco r�gido se dar� atrav�s de dados de 32 bits, agilizando o acesso ao disco. |
Uma vez formatado com uma geometria e modo, o disco r�gido s� ser� acessado normalmente pela mesma geometria e modo. Se voc� formatou um disco r�gido em modo NORMAL, a �nica maneira de trocar de modo � reformatando-o com a nova geometria e modo. N�o se esque�a de que a habilita��o do modo LBA e LARGE dever� ser feita antes do Particionamento e formata��o do disco r�gido. Uma vez formatado com uma geometria e modo, o disco r�gido s� ser� acessado corretamente pela mesma geometria e modo.
A instala��o de dois discos r�gidos IDE pode ser complicada. Vejamos por que: se tivermos dois discos r�gidos, teremos duas controladoras disputando quem controlar� quem e quando poder�o utilizar a interface de comunica��o com o microcomputador.A maneira de dois discos r�gidos IDE coabitarem uma mesma interface � feita somente de uma forma: desabilitando-se a controladora embutida no outro disco r�gido. Por este motivo, dizemos que o disco com sua controladora desabilitada � escravo (slave) do outro - que por sua vez � o mestre (master) do escravo.
A fim de permitir a interliga��o de dispositivos como CD-ROM IDE e
unidades de fita para backup, uma Segunda padroniza��o de comunica��o
IDE foi criada, chamada ATAPI (AT Attachement Packet Interface). A partir
desse momento, os fabricantes come�aram a denvolver interfaces IDE que
permitissem os dois tipos de comunica��o: a ATA, utilizada por discos r�gidos,
e a ATAPI utilizada por discos r�gidos, unidades de CD-ROM IDE e unidades
de fita. Fisicamente esta ado��o resultou na utiliza��o de interfaces
IDE com duas portas: uma prim�ria ATA utilizando a IRQ14 e uma secund�ria
ATAPI utilizando a IRQ15. Os microcomputadores mais recentes permitem a
entrada de at� quatro discos r�gidos, e com as novas atualiza��es
podemos Ter at� 4 portas IDE.
Se um dispositivo qualquer quiser acessar a mem�ria, dever� faz�-lo
atrav�s do microprocessador. Mas isto torna-se um processo lento, sobretudo
no caso de transfer�ncia de grandes quantidades de dados entre a mem�ria e
um outro perif�rico, como por exemplo, acionadores de disco magn�tico.
Imagine a transfer�ncia de um arquivo de 100 Kb de um disquete ter�amos
mais ou menos 100.000 conjunto de instru��es do tipo "leia
disco" e "armazene dados no endere�o x". Haja tempo e paci�ncia.Em
casos como este, o perif�rico poder� usufruir de um circuito de apoio
chamado de controlador de DMA (Direct Memory Access - Acesso Direto � Mem�ria).
Permite a transfer�ncia imediata de 64 Kb de dados do perif�rico para a
mem�ria ou da mem�ria para o perif�rico. Esta transfer�ncia � r�pida e
n�o passa pelo conhecimento do microprocessador.
O microcomputador precisa acessar constantemente a BIOS que � uma ROM, o acesso t�pico a uma ROM � de 150 a 250 ns, o da mem�ria RAM � de 15 a 25 Ns, o alto tempo de acesso da ROM provoca uma espera do processador (Wait States). Neste caso, h� um recurso que � chamado SHADOW, atrav�s deste recurso o conte�do da ROM � copiado para a RAM, o microprocessador passa a acessar diretamente a RAM, com isto os dados ser�o lidos mais rapidamente sem causar espera. Podemos fazer SHADOW de todas as ROMs desta forma teremos um aumento de performance.
Um pedido de interrup��o � um pedido que fazemos ao microprocessador para abandonar as tarefas que estiver executando naquele determinado momento para atender a quem pediu tal interrup��o. Quando voc� pressiona uma tecla voc� esta acionando uma interrup��o para que o processador leia a tecla.. Exemplos: Teclado IRQ1, Disco R�gido IRQ14.
� um barramento que trabalha com uma freq��ncia de 8 Mhz, um slot onde podemos encaixar uma controladora.
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Data e hora em que foi atualizada pela �ltima vez: 19/12/2004
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