Noções de HD

Assunto: Noções de HD Qui Mar 26, 2009 12:10 pm

História do disco rígido

Um antigo disco rígido IBM

O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, e foi lançado em 14 de Setembro de 1956 ^[2].
Era formado por 50 discos magnéticos contendo 50000 setores, sendo que
cada um suportava 100 caracteres alfanuméricos, totalizando uma
capacidade de 5 megabytes, incrível para a época. Este primeiro disco
rígido foi chamado de 305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) e tinha dimensões de 152,4(comprimento) x172,72(largura) x 73,66(altura) centimetros.^[2]
Em 1973 a IBM lançou o modelo 3340 "Winchester", com dois pratos de 30
megabytes e tempo de acesso de 30 milissegundos. Assim criou-se o termo
30/30 Winchester (uma referência à espingarda Winchester
30/30), termo muito usado antigamente para designar HDs de qualquer
espécie. Ainda no início da década de 1980, os discos rígidos eram muito caros e modelos de 10 megabytes custavam quase 2.000 dólares americanos,
enquanto hoje compramos modelos de 1.5 terabyte por pouco mais de 100
dólares. Ainda no começo dos anos 80, a mesma IBM fez uso de uma versão
pack de discos de 80 mb, usado nos sistemas IBM Virtual Machine.
Os discos rigidos foram criados originalmente para serem usados em
computadores em geral. Mas no século 21 as aplicações para esse tipo de
disco foram expandidas e agora são usados em câmeras filmadoras, ou camcorders nos Estados Unidos; tocadores de música como Ipod, mp3 player; PDAs; videogames, e até em celulares. Para exemplos em videogames temos o Xbox360 e o Playstation 3, ambos lançados em 2006 com esse diferencial, embora a Sony já houvesse lançado um disco rigido para ser aclopado ao Playstation 2 quando lançou o Final Fantasy XII. Já para celular os primeiros a terem esse tecnologia foram os da Nokia e da Samsung^[3].
E também devemos lembrar que atualmente o disco rigido não é só
interno, existem tambem os externos, que possibilitam o transporte de
grandes quantidades de dados entre computadores sem a necessidade de
rede.

Como os dados são gravados e lidos

Os discos magnéticos de um disco rígido são recobertos por uma
camada magnética extremamente fina. Na verdade, quanto mais fina for a
camada de gravação, maior será sua sensibilidade, e conseqüentemente
maior será a densidade de gravação permitida por ela. Poderemos então
armazenar mais dados num disco do mesmo tamanho, criando HDs de maior
capacidade.
Os primeiros discos rígidos, assim como os discos usados no início
da década de 80, utilizavam a mesma tecnologia de mídia magnética
utilizada em disquetes, chamada coated media, que além de permitir uma baixa densidade de gravação, não é muito durável. Os discos atuais já utilizam mídia laminada (plated media); uma mídia mais densa, de qualidade muito superior, que permite a enorme capacidade de armazenamento dos discos modernos.
A cabeça de leitura e gravação de um disco rígido funciona como um eletroímã
semelhante aos que estudamos nas aulas de ciências do primário, sendo
composta de uma bobina de fios que envolvem um núcleo de ferro. A
diferença é que num disco rígido, este eletroímã é extremamente pequeno
e preciso, a ponto de ser capaz de gravar trilhas medindo menos de um
centésimo de milímetro.
Quando estão sendo gravados dados no disco, a cabeça utiliza seu
campo magnético para organizar as moléculas de óxido de ferro da
superfície de gravação, fazendo com que os pólos positivos das
moléculas fiquem alinhados com o pólo negativo da cabeça e,
conseqüentemente, com que os pólos negativos das moléculas fiquem
alinhados com o pólo positivo da cabeça. Usamos neste caso a velha lei
“os opostos se atraem”.
Como a cabeça de leitura e gravação do HD é um eletroímã, sua
polaridade pode ser alternada constantemente. Com o disco girando
continuamente, variando a polaridade da cabeça de gravação, variamos
também a direção dos pólos positivos e negativos das moléculas da
superfície magnética. De acordo com a direção dos pólos, temos um bit 1 ou 0 (sistema binário).
Para gravar as seqüências de bits 1 e 0 que formam os dados, a
polaridade da cabeça magnética é mudada alguns milhões de vezes por
segundo, sempre seguindo ciclos bem determinados. Cada bit é formado no
disco por uma seqüência de várias moléculas. Quanto maior for a
densidade do disco, menos moléculas serão usadas para armazenar cada
bit e teremos um sinal magnético mais fraco. Precisamos então de uma
cabeça magnética mais precisa.
Quando é preciso ler os dados gravados, a cabeça de leitura capta o
campo magnético gerado pelas moléculas alinhadas. A variação entre os
sinais magnéticos positivos e negativos gera uma pequena corrente
elétrica que caminha através dos fios da bobina. Quando o sinal chega
na placa lógica do HD, ele é interpretado como uma seqüência de bits 1
e 0.
Vendo desta maneira, o processo de armazenamento de dados em discos
magnéticos parece ser simples, e realmente era nos primeiros discos
rígidos (como o 305 RAMAC da IBM), que eram construídos de maneira
praticamente artesanal. Apesar de nos discos modernos terem sido
incorporados vários aperfeiçoamentos, o processo básico continua sendo
o mesmo.

Formatação do disco

Disco rígido instalado em um computador padrão.

Para que o sistema operacional
seja capaz de gravar e ler dados no disco rígido, é preciso que antes
sejam criadas estruturas que permitam gravar os dados de maneira
organizada, para que eles possam ser encontrados mais tarde. Este
processo é chamado de formatação.
Existem dois tipos de formatação, chamados de formatação física e
formatação lógica. A formatação física é feita na fábrica ao final do
processo de fabricação,que consiste em dividir o disco virgem em
trilhas, setores, cilindros e isola os badblocks (danos no HD). Estas
marcações funcionam como as faixas de uma estrada, permitindo à cabeça
de leitura saber em que parte do disco está, e onde ela deve gravar
dados. A formatação física é feita apenas uma vez, e não pode ser
desfeita ou refeita através de software.
Porém, para que este disco possa ser reconhecido e utilizado pelo
sistema operacional, é necessária uma nova formatação, chamada de
formatação lógica. Ao contrário da formatação física, a formatação
lógica não altera a estrutura física do disco rígido, e pode ser
desfeita e refeita quantas vezes for preciso, através do comando FORMAT
do DOS
por exemplo. O processo de formatação é quase automático, basta
executar o programa formatador que é fornecido junto com o sistema
operacional.
Quando um disco é formatado, ele simplesmente é organizado à maneira
do sistema operacional, preparado para receber dados. A esta
organização damos o nome de “sistema de arquivos”. Um sistema de
arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de rotinas que permitem
ao sistema operacional controlar o acesso ao disco rígido. Diferentes
sistemas operacionais usam diferentes sistemas de arquivos.
O computador, no decorrer de sua utilização tem seu desempenho geral afetado, em decorrência da instalação e remoção de diversos softwares, inclusive alguns que não removem todos os arquivos e informações do seu computador, ocasionando lentidão na sua execução.
O software básico (sistema operacional) pode apresentar falhas de funcionamento (travamentos), instabilidade no uso, espera no carregamento de programas e softwares diversos, ou casos extremos de corrompimento do sistema operacional (falhas na execução do próprio) em decorrência de uso ilegal ou ataques de vírus de computador.
Uma formatação lógica apaga todos os dados do disco rígido, inclusive o sistema operacional. Deve-se fazer isso com conhecimento técnico, para salvar/guardar dados e informações (os backups de arquivos).
O processo de formatação é longo, e as informações contidas no disco rígido
serão totalmente apagadas (embora não definitivamente, ainda é possível
recuperar alguns dados com softwares especiais). Ações preventivas de manutenção de computador podem evitar que seja necessário formatar o computador.

Exemplos de sistema de arquivos

Os sistemas de arquivos mais conhecidos são os utilizados pelo Microsoft Windows: NTFS e FAT32 (e FAT ou FAT16). O FAT32, às vezes referenciado apenas como FAT (erradamente, FAT é usado para FAT16), é uma evolução do ainda mais antigo FAT16 introduzida a partir do MS-DOS 4.0, no Windows 95 ORS/2 foi introduzido o FAT32 (uma versão “debugada” do Windows 95, com algumas melhorias, vendida pela Microsoft apenas em conjunto com computadores novos). A partir do Windows NT foi introduzido um novo sistema de arquivos, o NTFS, que é mais avançado do que o FAT
(a nível de segurança, sacrificando algum desempenho), sendo o recurso
de permissões de arquivo (sistemas multi-usuário), a mais notável
diferença, inexistente nos sistemas FAT e essencial no ambiente empresarial (e ainda acrescento do metadata), além dos recursos de criptografia e compactação de arquivos.
Em resumo, versões antigas, mono-usuário, como Windows 95, 98 e ME,
trabalham com FAT32 (mais antigamente, FAT16). Já versões novas,
multi-usuário, como Windows XP e Windows 2000 trabalham primordialmente com o NTFS, embora o sistema FAT seja suportado e você possa criar uma partição FAT nessas versões.
No mundo Linux há uma grande variedade de sistemas de arquivos, sendo alguns dos mais comuns o Ext2, Ext3 e o ReiserFS. O FAT e o NTFS também são suportados tanto para leitura quanto para escrita.
No Mundo BSD, o sistema de arquivos é denominado FFS (Fast File System), derivado do antigo UFS (Unix File System),
Atualmente^{[carece de fontes?]}, encontramos um novo tipo de sistema de arquivo chamado NFS
(Network File System), ao qual possibilita que "HDs Virtuais" sejam
utilizadas remotamente, ou seja, um servidor disponibiliza espaço
através de suas HDs físicas para que outras pessoas utilizem-nas
remotamente como se a mesma estivesse disponível localmente . Um grande
exemplo desse sistema encontraremos no Google ou no 4shared, com espaços disponíveis de até 5 GB (contas free).

Assunto: Re: Noções de HD Qui Mar 26, 2009 12:10 pm

Setor de boot

Quando o micro é ligado, o POST (Power-on Self Test), um pequeno programa gravado em um chip de memória ROM na placa-mãe, que tem a função de “dar a partida no micro”, tentará inicializar o sistema operacional. Independentemente de qual sistema de arquivos você esteja usando, o primeiro setor do disco rígido será reservado para armazenar informações sobre a localização do sistema operacional, que permitem ao BIOS “achá-lo” e iniciar seu carregamento.
No setor de boot é registrado onde o sistema operacional está instalado, com qual sistema de arquivos
o disco foi formatado e quais arquivos devem ser lidos para inicializar
o micro. Um setor é a menor divisão física do disco, e possui na grande
maioria das vezes 512 Bytes (nos CD-ROMs e derivados é de 2048 Bytes). Um cluster (também chamado de agrupamento) é a menor parte reconhecida pelo sistema operacional, e pode ser formado por vários setores. Um arquivo com um número de bytes maior que o tamanho do cluster, ao ser gravado no disco, é distribuído em vários clusters. Porém um cluster não pode pertencer a mais de um arquivo.
Um único setor de 512 Bytes pode parecer pouco, mas é suficiente para armazenar o registro de boot devido ao seu pequeno tamanho. O setor de boot também é conhecido como “trilha MBR”, “trilha 0”, etc.
Como dito, no disco rígido existe um setor chamado Trilha 0, geralmente (só em 99.999% das vezes) está gravado o (MBR) (Master Boot Record),
que significa “Registro de Inicialização Mestre”, um estilo de
formatação, onde é encontrada informações tipo: como está dividido o
disco (no sentido lógico), a ID de cada tabela de partição do disco,
qual que dará o boot etc... O MBR é lido pelo BIOS,
que interpreta a informação e em seguida ocorre o chamado “bootstrap”,
“Levantar-se pelo cadaço”, lê as informações de como funciona o sistema
de arquivos e efetua o carregamento do Sistema Operacional.
O MBR e a ID
da tabela de partição ocupam apenas um setor de uma trilha, o restante
dos setores desta trilha não são ocupados, permanecendo vazios,
servindo como área de proteção do MBR. É nesta mesma área que alguns vírus (Vírus de Boot) se alojam.
Disquetes, Zip-disks e CD-ROMs
não possuem MBR, no entanto possuem tabela de partição, no caso do
CD-ROMs e seu descendentes (DVD-ROM, HDDVD-ROM, BD-ROM...) possuem
tabela própria, podendo ser CDFS (Compact Disc File System) ou UDF
(Universal Disc Format) ou, para maior compatibilidade, os dois; já os
cartões de Memória Flash e Pen-Drives possuem tabela de partição e podem ter até mesmo MBR, dependendo de como formatados.
SETOR DE BOOT E MBR NÃO SÃO A MESMA COISA
O MBR situa-se no primeiro setor da primeira trilha do primeiro prato do HD (setor um, trilha zero, face zero, prato zero).
O MBR é constituído pelo Bootstrap e pela Tabela de Partição. O Bootstrap
é o responsável por analisar a Tabela de Partição em busca da partição
ativa. Em seguida ele carrega na memória o Setor de Boot da partição.
Esta é a função do Bootstrap.
A Tabela de Partição contém informações sobre as partições
existentes no disco. Informações como o tamanho da partição; em qual
trilha/setor/cilindro ela começa e termina; o sistema de arquivos da
partição; se é a partição ativa... ao todo são dez campos. Quatro
campos para cada partição possível (por isso só se pode ter 4 partições
primárias, e por isso também que foi-se criada a partição
estendida...), e dez campos para identificar cada partição existente.
Quando acaba o POST, a instrução INT 19 do BIOS lê o MBR e o carrega na memória, e é executado o Bootstrap. O Bootstrap vasculha a Tabela de Partição em busca da partição ativa, e em seguida carrega na memória o Setor de Boot dela.
A função do Setor de Boot é a de carregar na memória os arquivos de inicialização do SO.
O Setor de Boot fica situado no primeiro setor da partição ativa.

Capacidade do disco rígido

A capacidade de um disco rígido atualmente disponível no mercado para uso doméstico/comercial varia de 10 a 2000 GB, assim como aqueles disponíveis para empresas, de até 2 TB. O HD evoluiu muito. O mais antigo possuía 5 MB (aproximadamente 4 disquetes
de 3 1/2 HD), sendo aumentada para 30 MB, em seguida para 500 MB (20
anos atrás), e 10 anos mais tarde, HDs de 1 a 3 GB. Em seguida
lançou-se um HD de 10 GB e posteriormente um de 15 GB. Posteriormente,
foi lançado no mercado um de 20 GB, até os atuais HDs de 60GB a 1TB. As
empresas usam maiores ainda: variam de 40 GB até 2 TB, mas a Seagate
informou que em 2010 irá lançar um HD de 200 TB (sendo 50 TB por
polegada quadrada, contra 70 GB dos atuais HDs)^{[carece de fontes?]}.
No entanto, as indústrias consideram 1 GB = 1000 * 1000 * 1000 bytes, pois no Sistema Internacional de Unidades(SI), que trabalha com potências de dez, o prefixo giga quer dizer * 1000³ ou * 10⁹ (bilhões), enquanto os sistemas operacionais consideram 1 GB = 1024 * 1024 * 1024
bytes, já que os computadores trabalham com potências de dois e 1024 é
a potência de dois mais próxima de mil. Isto causa uma certa
disparidade entre o tamanho informado na compra do HD e o tamanho
considerado pelo Sistema Operacional,
conforme mostrado na tabela abaixo. Além disso, outro fator que pode
deixar a capacidade do disco menor do que o anunciado é a formatação de
baixo nível (formatação física) com que o disco sai de fábrica.
Informado na CompraConsiderado pelo Sistema

10 GB	9,31 GB
15 GB	13,97 GB
20 GB	18,63 GB
30 GB	27,94 GB
40 GB	37,25 GB
80 GB	74,53 GB
120 GB	111,76 GB
160 GB	149,01 GB
200 GB	186,26 GB
250 GB	232,83 GB
300 GB	279,40 GB
500 GB	465,66 GB
750 GB	698,49 GB
1 TB	931,32 GB
1.5 TB	1.396,98 GB
2 TB	1.862,64 GB

Todos os valores acimas são aproximações
Toda a vez que um HD é formatado, uma pequena quantidade de espaço é marcada como utilizada.

Fonte: Wikipedia

Assunto: Re: Noções de HD Sex Abr 24, 2009 2:51 pm

legal!