Para entendermos o funcionamento do discor rígido, é importante ter uma idéia dos conceitos técnicos usados. Por este motivo escrevo o resumo abaixo.
Conceito digital:A informação é digital quando esta for armazenada com base em uma codificação que use apenas duas situações, podemos citar como exemplo:
Verdadeiro ou falso, zero ou um, ponto ou traço.
A idéia de expressar informações através de duas situações distintas é de fato muito antiga, um dos exemplos que pode ser citado é o código Morse.
Este é representado por um ponto e um traço que combinados simbolizam números e palavras, e era o meio de comunicação usado antes da invenção do telefone, Esta técnica é conhecida pelo nome de telegrafia. Como podemos ver, a idéia de usar um código com apenas duas possibilidades distintas é bastante antiga. Na era digital não usamos mais o código Morse para representar informações através de pontos e traços, mas usamos um código denominado de código binário que lembra muito os tempos remotos da comunicação. O código binário é usado para representar duas situações distintas o zero e o um, estes combinados entre si representam a codificação eletrônica de informações. No caso específico do disco rígido o zero é a representação gráfica da ausência de campo eletromagnético, enquanto o um representa a presença do campo eletromagnético.
Gravação:Os dados são gravados na película magnetizável, através do envio de impulsos elétricos à cabeça da agulha. Esta, por sua vez, recebe os impulsos elétricos e os converte em impulsos eletromagnéticos que são registrados na película magnetizável.
Leitura:Os impulsos magnéticos registrados na película magnetizável são captados pela agulha e convertidos em impulsos elétricos que enviados aos processadores do computador, são traduzidos na forma de arquivos.
Giro/Rotação:As unidades de disco rígido giram constantemente enquanto o computador estiver ligado, mas para compensar, os discos possuem um sistema que os coloca em modo de espera. Depois de algum tempo, se o disco não for acionado, ele automaticamente se desliga esperando o momento em que seus serviços sejam solicitados. Enquanto o motor gira, os pratos do disco podem alcançar mais de 8.000 rpm, nesta velocidade uma partícula de poeira ao se chocar contra a agulha gera um impacto semelhante a um veiculo batendo em uma parede de concreto a 120 km/h. Este é um dos principais motivos que levam o disco rígido a ser lacrado.
Por ser gerada uma velocidade muito elevada, entre a agulha e o disco surge uma camada de ar, esta permite um deslizamento preciso e ajuda a impedir que a agulha encoste-se à película magnetizável, pois se isso acontecer à película será destruída quase que instantaneamente.
A superfície magnetizável que observamos na figura 27 foi retirada de um disco rígido cuja cabeça da agulha estava encostando-se à película. Podemos observar claramente a grande quantidade de ranhuras provocadas pelo contato entre agulha e disco.
Latência:Esse termo é usado para descrever o intervalo entre a emissão de um comando e o posicionamento da agulha na área desejada. Sempre que um arquivo é solicitado, a agulha vai até o endereço deste arquivo para Administra-lo e o tempo decorrente deste trajeto é o que chamamos de latência. Quanto maior a velocidade do disco menor o tempo de latência. Outro fator importante está na disposição dos dados dentro do disco, ao contrario do que muitos acreditam, os dados não são gravados seqüencialmente, mas sim aleatoriamente. Imaginemos um software solicitando um determinado byte e este está ao lado do ultimo byte coletado. Até o computador processar a instrução, a agulha já terá passado pelo byte requisitado e terá de esperar uma volta completa para nova leitura. Porém, se o byte solicitado estiver a uma distância do ultimo byte suficiente para o processamento da instrução na maquina, a volta será menor em conseqüência, o tempo de acesso também reduzirá consideravelmente. Com o disco girando a uma velocidade de 7.200 rotações por minuto (rpm) o tempo de latência será de 4,15 Milisegundos aproximadamente.
Tempo de Transferência:Este é o tempo de transmissão (transferência) dos dados em bits entre a memória e o disco rígido.
Distância entre agulha e o disco:Um dos detalhes importantes para o aumento da capacidade de armazenamento nos discos rígidos está intimamente relacionado com a distância entre a cabeça da agulha e a película. Se colocarmos dois imãs próximos um do outro, notaremos que eles possuem uma forte atração, mas na medida em que vamos afastando-os está força de atração começa a enfraquecer. Isso ocorre porque a força do campo magnético está relacionada ao tamanho da área magnetizada e a distância entre dois pontos de atração. Torna-se visível que quanto maior a distância entre a agulha e o disco, maior também deverá ser a área magnetizável. Para efeito de gravação ou leitura quanto maior esta área, menor será o número de campos magnetizáveis por disco, reduzindo assim a capacidade de armazenamento. Este é um dos principais motivos que motivaram pesquisadores a encontrar meios de aproximar o máximo possível à agulha da superfície do disco, formando a tecnologia de hoje.
Trilhas:O disco funciona através de dois movimentos distintos, o da agulha e o movimento do disco ou lâmina. A agulha movimenta-se do centro do disco para a borda, enquanto o disco gira no sentido anti-horário. Com a lâmina girando e a agulha parada em algum ponto, estaremos percorrendo uma trilha. A palavra trilha está associada ao significado 'caminho' ou 'estrada' e é exatamente isso que a agulha faz ao terminar uma volta de 180 graus na lâmina.
Cilindros:É o nome usado para definir uma pilha de trilhas no conjunto de lâminas. Sabemos que uma lâmina possui duas faces e cada face possui um conjunto de trilhas. Se observarmos uma lâmina horizontalmente, veremos que a trilha da lâmina superior está posicionada exatamente no mesmo lugar em relação à trilha inferior, formando um cilindro. Podemos citar como exemplo um disco rígido que possui três lâminas, cada um de seus cilindros será constituído de seis trilhas.
O uso da palavra cilindro expressa em parte a realidade gráfica do disco, pois ao desenhar um conjunto de trilhas e interliga-lo por intermédio de dois traços, obtemos a forma geométrica de um cilindro.
Setores:É a divisão das trilhas em vários campos menores. Como o disco vai diminuindo seu espaço na medida em que se aproxima do centro, logicamente os setores próximos ao centro são menores que os setores encontrados na parte externa do disco. Porém, o volume de dados armazenados em um setor maior é igual ao armazenado em um setor menor.
Um detalhe importante para a compreensão sobre o funcionamento dos setores está relacionado a sua disposição de informações. Na verdade cada setor arquiva 512 bytes de dados, mas como o computador sabe onde estão guardados os dados? E como ele consegue identificar esses endereços? Para podermos responder essas perguntas é necessário comentarmos um pouco sobre a disposição física das informações.
Cada grupo de 512 bytes arquivado é etiquetado com sua localização dentro do próprio setor. Quando a agulha passa por um setor, a primeira informação que ela encontra é referente ao espaço entre um setor e outro. O segundo dado encontrado refere-se a identidade do setor, seu número, face e cilindro a que pertence. Depois, o disco passa por uma área onde estão registrados dados para conferência sobre o disco no circuito controlador.
Somente se tudo estiver correto chegamos nas informações gravadas, os 512 bytes. O disco avança mais um pouco e chega a um campo específico onde estão registradas informações sobre total de bytes gravados e confere com os 512 bytes se está tudo correto. Então, passa Por mais um campo onde está registrado outro espaço entre setores e inicia todo o processo novamente em um novo setor. Lembrando que este procedimento é feito na forma de campos magnéticos ou impulsos eletromagnéticos.
Block/Bloco:São vários setores reunidos, organizados de acordo com o sistema operacional em uso para o armazenamento de arquivos.
Intercalação de setores:Conforme observado anteriormente, os dados são gravados não de forma seqüencial, mas sim intercalados entre os setores. Este fato é uma forma encontrada de melhorar a velocidade de acesso do disco.
Memória cache de disco:O circuito lógico de um disco Rígido possui uma memória q e guarda as ultimas leituras efetuadas pelo disco, este sistema também auxilia na velocidade de acesso do disco.
Translator/Conversão:O sistema translator é usado pelos softwares para melhor desempenho na hora de ler ou gravar arquivos no disco. Se observarmos na identificação do disco, temos, por exemplo, a denominação de 16 cabeças, enquanto fisicamente existem dentro do disco apenas duas cabeças. Este sistema de conversão também auxilia no tempo de acesso, bem como na disposição dos dados.
MBR:É a sigla usada para o nome Master Boot Record, na verdade o termo MBR é a definição da tabela que arquiva os dados referentes ao sistema de boot usado e qual partição em que este se encontra, se por algum problema a película magnetizável estiver com esta tabela danificada o BIOS não poderá ler o endereço do boot e o disco ficara sem condições de iniciar o sistema operacional. A localização desta tabela é fixa e anterior as partições.
Partições:Particionar um disco significa dividi-lo em várias partes, este é um procedimento necessário para que o disco se torne funcional, sendo obrigatório a criação de no mínimo uma partição. Quando o disco é particionado, automaticamente gera-se uma tabela de partições, onde fica gravado o endereço e a característica da partição gerada, as partições possuem características individuais para cada tipo de sistema operacional. No sistema operacional Windows e MS-DOS são chamados de fat16 ou fat32 o tipo de partição, em quanto que no Windows NT a partição pode ser do tipo NTFS e no linux esta é denominada EXT2, existem vários outros tipos de partição usados por outros sistemas operacionais.
Depois de gerar a partição torna-se necessário formata-la, este procedimento é feito através de um comando específico do sistema operacional que ser utilizado no disco, no caso do MS-DOS usamos o comando Format para dar forma à partição, possibilitando a instalação do sistema operacional em questão. A formatação é que define magneticamente a quantidade de trilhas e setores do disco, lembrando que em cada setor cabe apenas 512 bytes de informação.
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