Página inicial
DISCO
RÍGIDO
DISCO RÍGIDO
ESTUDO SOBRE DISCO RÍGIDO
SOBRE DISCO
RÍGIDO
DISCO RÍGIDO
O disco rígido não é um dispositivo novo, mas sim uma
tecnologia que evoluiu com o passar do tempo. Um dos primeiros HDs que se tem
notícia é o IBM 305 RAMAC. Disponibilizado no ano de 1956, era capaz de
armazenar até 5 MB de dados (um avanço para a época) e possuía dimensões
enormes: 14 x 8 polegadas. Seu preço também não era nada convidativo: o 305
RAMAC custava cerca de 30 mil dólares.
Com o passar dos anos, os HDs foram aumentando sua capacidade de armazenamento,
ao mesmo tempo em que se tornaram menores, mais baratos e mais confiáveis.
Apenas para ilustrar o quão "gigante" eram os primeiros modelos, a foto abaixo
mostra um disco rígido utilizado pelo Metrô de São Paulo em seus primeiros anos.
O dispositivo está em exposição no Centro de Controle Operacional da empresa:
Componentes de um HD
Para que você possa compreender o funcionamento básico dos discos rígidos,
precisa conhecer seus principais componentes. Os tão mencionados discos, na
verdade, ficam guardados dentro de uma espécie de "caixa de metal". Essas caixas
são seladas para evitar a entrada de material externo, pois até uma partícula de
poeira pode danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis. Isso
significa que se você abrir seu disco rígido em um ambiente despreparado e sem o
uso dos equipamentos e das técnicas apropriadas, as chances de você perdê-lo são
extremamente grandes.
A figura acima mostra um HD visto por baixo e por cima. Note que a parte
inferior contém uma placa com chips. Trata-se da placa lógica, um item muito
importante para o funcionamento do HD.
A placa lógica contém chips responsáveis por diversas tarefas. O mais comum é
conhecido como controladora, pois gerencia uma série de itens do HD, como a
movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação (mostradas adiante), o
envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de
segurança.
Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido
como buffer. Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados
durante a comunicação com o computador. Como esse chip consegue lidar com os
dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, ele agiliza o processo de
transferência de informações. No momento em que este artigo era escrito no
InfoWester, era comum encontrar HDs que possuíam buffers de 2 MB e 8 MB.
A parte interna dos HDs (isto é, o interior da "caixinha") é mais interessante.
A foto abaixo mostra um HD aberto. Note que há indicativos que descrevem os
componentes mais importantes. Estes são detalhados logo abaixo da imagem:
Pratos e motor: esse é o componente que mais chama a atenção. Os pratos são os
discos onde os dados são armazenados. Eles são feitos de alumínio (ou de um tipo
de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material
protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais
denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com
grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam
posicionados sob um motor responsável por fazê-los girar. Para o mercado de PCs,
é comum encontrar HDs que giram a 7.200 rpm (rotações por minuto), mas também há
modelos que alcançam a taxa de 10 mil rotações, tudo depende da evolução da
tecnologia. Até pouco tempo atrás, o padrão do mercado era composto por discos
rígidos que giram a 5.400 rpm. Claro que, quanto mais rápido, melhor;
Cabeça e braço: os HDs contam com um dispositivo muito pequeno chamado cabeça
(ou cabeçote) de leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho reduzido que
contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da
superfície do disco, e assim gravar dados. Há uma cabeça para cada lado dos
discos. Esse item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que
tem a função de posicionar os cabeçotes sob a superfície dos pratos. Olhando por
cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos,
mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena.
A "comunicação" ocorre pelos já citados impulsos magnéticos;
Atuador: também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o
braço sob a superfície dos pratos, e assim permitir que as cabeças façam o seu
trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma
bobina que é "induzida" por imãs.
Note que o trabalho entre esses componentes precisa ser bem feito. O simples
fato da cabeça de leitura e gravação encostar na superfície de um prato é
suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente ocorrer em caso de
quedas, por exemplo.
Gravação e leitura de dados
A superfície de gravação dos pratos é composta de materiais sensíveis ao
magnetismo (geralmente, óxido de ferro). O cabeçote de leitura e gravação
manipula as moléculas desse material através de seus pólos. Para isso, a
polaridade das cabeças muda numa freqüência muito alta: quando está positiva,
atrai o pólo negativo das moléculas e vice-versa. De acordo com essa polaridade
é que são gravados os bits (0 e 1). No processo de leitura de dados, o cabeçote
simplesmente "lê" o campo magnético gerado pelas moléculas e gera uma corrente
elétrica correspondente, cuja variação é analisada pela controladora do HD para
determinar os bits.
Para a "ordenação" dos dados no HD, é utilizado um esquema conhecido como
"geometria dos discos". Nele, o disco é "dividido" em cilindros, trilhas e
setores:
As trilhas são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda,
como se estivesse um dentro do outro. Essas trilhas são numeradas da borda para
o centro, isto é, a trilha que fica mais próxima da extremidade do disco é
denominada trilha 0, a trilha que vem em seguida é chamada trilha 1, e assim por
diante, até chegar à trilha mais próxima do centro. Cada trilha é dividida em
trechos regulares chamados de setor. Cada setor possui uma determinada
capacidade de armazenamento (geralmente, 512 bytes).
E onde entra os cilindros? Eis uma questão interessante: você já sabe que um HD
pode conter vários pratos, sendo que há uma cabeça de leitura e gravação para
cada lado dos discos. Imagine que é necessário ler a trilha 42 do lado superior
do disco 1. O braço movimentará a cabeça até essa trilha, mas fará com que as
demais se posicionem de forma igual. Isso ocorre porque o braço se movimenta de
uma só vez, isto é, ele não é capaz de mover uma cabeça para uma trilha e uma
segunda cabeça para outra trilha.
Isso significa que, quando a cabeça é direcionada à trilha 42 do lado superior
do disco 1, todas as demais cabeças ficam posicionadas sob a mesma trilha, só
que em seus respectivos discos. Quando isso ocorre, damos o nome de cilindro. Em
outras palavras, cilindro é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas de
seus respectivos discos.
Note que é necessário preparar os discos para receber dados. Isso é feito
através de um processo conhecido como formatação. Há dois tipos de formatação:
formatação física e formatação lógica. O primeiro tipo é justamente a "divisão"
dos discos em trilhas e setores. Esse procedimento é feito na fábrica. A
formatação lógica, por sua vez, consiste na aplicação de um sistema de arquivos
apropriado a cada sistema operacional. Por exemplo, o Windows é capaz de
trabalhar com sistemas de arquivos FAT e NTFS. O Linux pode trabalhar com vários
sistemas de arquivos, entre eles, ext3 e ReiserFS.
