DSC/CEEI/UFCG Introdução à Informática Armazenamento

Profa. Maria Auxiliadora © 2004 by Pearson Education

DSC/CEEI/UFCG

Introdução à Informática

Armazenamento

22004 by Pearson 2004 by Pearson EducationEducation

Profa. Maria Auxiliadora

Objetivos

Relacionar os benefícios do armazenamento secundário. Identificar e descrever as mídias de armazenamento que

estão disponíveis para computadores pessoais. Estabelecer a diferença entre os principais tipos de

armazenamento secundário. Descrever como os dados são armazenados em um

disco. Discutir os benefícios da multimídia. Explicar como os dados são organizados, acessados e

processados.



Armazenamento Secundário

Benefícios:– Espaço – armazenam grande volume de dados.

– Ex. Um disquete contém o equivalente a 500 páginas impressas.

– Um disco óptico pode conter o equivalente a 500 livros.

– Confiabilidade - Dados guardados no armazenamento secundário estão relativamente seguros

– Conveniência – facilidade e rapidez de recuperar dados.



• Fita Magnética

• Disco Magnético

• Disco Óptico




Fita Magnética

Coluna

Trilha

Vista lateral Vista frontal

Fita

Rolo

Carretel

Encaixe




Armazenamento em Fita Magnética

Fita similar à usada em cassetes de música.

Categorizado em termos de densidade.– Número de bits por polegada armazenados

na fita. Usado principalmente para backup de

dados armazenados em sistemas de disco.



Armazenamento em Disco Magnético

Dados representados como pontos magnetizados na superfície de um disco rotativo.– Pontos no disco convertidos em impulsos

elétricos. Tipos principais:

– Discos flexíveis– Discos rígidos



Disco Magnético

Antes do processo de armazenamento de dados, as partículas magnéticas estão desalinhadas

Superfície do disco Cabeça de leitura/escrita

A cabeça de leitura/ escrita inscreve os dados alinhando cada partícula magnética da mídia segundo um de dois modos possíveisUm dos modos equivale ao

registro de zeros (0), enquanto o outro ao registro de uns (1)

Armazenamento em Disco Magnético



Flexível ou Disquete

Capacidades: 360 KB a 1,44 MB

Disquete de 5¼” (obsoleto)

Disquete de 3½”

Drive de disquete 3½”

Discos Flexíveis



Anatomia de um Disco Flexível

Superfície plástica do discoSuperfície plástica do disco

Disco de metalDisco de metal

EtiquetaEtiqueta

Furo indicadorde alta densidade

Furo indicadorde alta densidade

Cobertura plástica rígidaCobertura plástica rígidaProteção

contra gravaçãoProteção

contra gravação

Revestimentosdo disco

Revestimentosdo disco

Protetor metálicocom mola

Protetor metálicocom mola

Discos Flexíveis



Discos Rígidos

Lâmina rígida revestida com óxido magnético:– Diversas lâminas podem ser combinadas em uma

única pilha de discos (disk pack).

Unidade de disco – um dispositivo que possibilita recuperar dados para serem lidos ou escritos em disco.– Unidade de disco para computadores pessoais

alojada no gabinete do computador.– Grandes sistemas computadorizados podem ter

diversas unidades de disco externas.



Discos Rígidos

• Discos Rígidos Removíveis

Portabilidade e capacidade dearmazenamento extra superior àquela oferecida pelos discosFlexíveis.

• Discos Rígidos para Notebooks Possibilidade de uso de drivesinternos ou removíveis



Propriedades Físicas Permanentemente selado no interior do drive

Velocidades mais elevadas do que as dos sistemas removíveis

Placa de circuito impresso

Cabeças deleitura/escrita Mecanismo

de acesso

Conjunto dediscos rígidos

Invólucroselado

Eixo damontagem

Discos Rígidos



CilindrosMecanismode Acesso

Cabeças deLeitura/Gravação

Discos

TrilhaBraços

de Acesso

Discos Rígidos

Superfície do disco rígido

Pelo humanocerca de 6,35.10-3 cm

Cabeça deleitura/gravação

Cabeça de leitura/escritaremove particulas na superfície do disco com dimensões da ordem de 1,27.10-6 cm

Partícula de poeiracerca de 3,81.10-3 cm Partícula de fumaça

cerca de 254.10-6 cm



Pilha de Discos (Disk Packs)

Cada lâmina tem seu próprio braço de acesso com uma cabeça de leitura/gravação.

A maioria das pilhas de

discos (disk packs) combina lâminas, braços de acesso e cabeça de leitura/gravação.



Lendo e Escrevendo Dados O braço de acesso movimenta a

cabeça de leitura/gravação sobre uma localização em particular.

A cabeça de leitura /gravação paira alguns milionésimos de polegada acima da lâmina.– Se a cabeça tocar a lâmina,

haverá um crash, e dados serão destruídos.

– Dados podem ser destruídos se a cabeça entrar em contato com uma mínima matéria estranha na superfície do disco.



Especificações de um disco Form Factor (Fator de forma) Interface Density (Densidade) Rotational Speed (Velocidade de rotação dos discos) Capacity (capacidade) Latency and Seek Time (Latência e tempo de busca) Buffer MTBF (Mean Time Between Failures) –

(Tempo médio entre falhas) Average Sustained Transfer Rate

(Taxa de transferência máxima sustentada) Average Access Time (Tempo médio de acesso)



Especificações de um disco Form Factor (Fator de forma) - define as dimensões

físicas de um disco rígido. Atualmente a maioria dos discos rígidos têm largura de 3,5 polegadas, em desktops, nos computadores portáteis os discos são de 2,5 polegadas e ultra finos.

Interface - A interface nada mais é que o tipo de controladora que o HD utiliza. Atualmente os HDs são divididos em dois grandes grupos com relação à sua Interface. Temos os HDs no padrão IDE/ATA e os no padrão SCSI.

Density (Densidade) - A densidade tem a ver com a concentração de informação que podemos ter no material magnético do disco. Assim, quanto maior for a densidade de um disco, maior será a capacidade deste disco de armazenar informações.



Especificações de um disco Rotational Speed - É a velocidade em RPM (Rotações por

minuto) que o motor do disco rígido pode chegar. Na interface IDE/ATA é comum encontrar discos de 5200RPM a 7200RPM, e discos de alta performance a 10.000RPM. Ja no SCSI os discos vão de 10.000RPM a 15.000RPM.

Capacity (capacidade) – é definida pela quantidade de informações que você pode armazenar no disco rígido. Hoje encontramos discos de 40GB até 500GB, quanto maior, mais dados podem ser armazenados.

Latency and Seek Time (Latência e tempo de busca) - A Latência é o tempo necessário para que os discos girem até que a informação esteja posicionada embaixo das cabeças de leitura e gravação do disco rígido. Já o tempo de busca é o tempo que as cabeças de leitura tem que gastar para poder começar a ler a informação.



Especificações de um disco

Buffer - é uma pequena quantidade de memória RAM colocada dentro da parte eletrônica dos HDs mais modernos. Os valores típicos de buffer para os HDs são 512 KB, 1 MB, 2 MB, 8 MB e 16 MB.

MTBF (Mean Time Between Failures) – O tempo médio entre falhas teoricamente mede a quantidade de horas ininterruptas que o disco rígido deve funcionar sem problemas. Na verdade, o MTBF, é uma medida de confiabilidade do HD. Um HD com MTBF de 500.000 horas não vai funcionar por mais de 50 anos! Mas ele terá uma confiabilidade maior que um HD com MTBF de “apenas” 200.000 horas.



Especificações de um disco Average Sustained Transfer Rate

(Taxa de transferência máxima sustentada)– Taxa de transferência Interna – É a taxa que os discos

podem transferir informação (dados) para as cabeças de leitura e gravação do disco rígido e vice-versa.

– Taxa de transferência Externa – É a taxa máxima que a interface pode obter. Com o uso de buffers, conseguimos taxas de transferência externas de até 133 MB/segundo em HD no padrão PATA e 300 MB/segundo no padrão SATA.

– Taxa de transferência sustentada – É a taxa que a informação consegue ser transferida do HD para a placa-mãe de um modo constante durante um determinado período de tempo. É uma associação entre a taxa de transferência interna e a taxa de transferência externa. Esta é, na realidade, a única taxa que interessa.



Velocidade de Acesso a Disco

Tempo de acesso – o tempo necessário para acessar dados no disco.

Três fatores:– Tempo de busca– Comutação de cabeças– Retardo rotacional

Assim que os dados são encontrados, o passo seguinte é a transferência de dados.



Tempo de Busca

Tempo necessário para que o braço de acesso se posicione sobre uma trilha em particular.– Todos os braços de acesso se movem como

uma unidade.– Todos se posicionam simultaneamente sobre um

conjunto de trilhas que compõe um cilindro.



Comutação de Cabeças

A ativação de uma cabeça de leitura/ gravação em particular sobre uma trilha em particular.– Todos os braços de acesso se movem juntos,

mas somente uma cabeça de leitura/ gravação pode operar em determinado momento.



Retardo Rotacional

O tempo necessário para que os dados desejados na trilha passem sob a cabeça de leitura e gravação.– Em média, a metade do tempo para uma

revolução completa do disco.



Como os Dados São Organizados

Trilha Setor Cluster Cilindro



Disco Magnético

Setor ou Segmento

Trilhas

1 2

3

4

56

7

8

9

Cluster




Trilha– A porção circular da superfície

do disco que passa sob a cabeça de leitura/gravação.

• Um disco flexível tem 80 trilhas em cada superfície.

• O disco rígido pode ter 1.000 ou mais trilhas em cada superfície de cada lâmina.

Como os Dados São Organizados



Setor

Cada trilha é dividida em setores que contêm um número fixo de bytes.– Tipicamente, 512 bytes por setor.

A gravação por zonas atribui mais setores às trilhas que estão nas zonas externas do que àquelas que estão nas zonas internas.– Usa o espaço de armazenamento

de maneira mais completa.



Cluster

Um número fixo de setores adjacentes tratados como uma unidade de armazenamento.– Tipicamente, de dois a oito setores, dependendo

do sistema operacional.



Cilindro

A trilha sobre cada superfície, que está sob a cabeça de leitura/gravação, em determinada posição das cabeças de leitura/gravação.– Quando o arquivo é maior do que a

capacidade de uma única trilha, o sistema operacional armazena-o em trilhas que fazem parte do mesmo cilindro.



Padrão - IDE - "Integrated Drive Electronics“ Disco Eletrônico Integrado

• Taxa de transferência de 133Mb/s• cabo flat (flat cable) de 40 vias.• cabo flat de 80 vias, cujas vias extras servempara evitar a perda de dados causada por ruídos (interferência).



Padrão - ATA - "Advanced Technology Attachment“ (Tecnologia Avançada de Conexão)

• O Serial ATA - velocidade de 150 MB/s, supera o limite alcançado pelo ATA Paralelo, que chegou ao seu limite depois de 15 anos, com a velocidade máxima de 133 MB/s. • As próximas gerações da Serial ATA oferecerão 300 MB/s em 2004 e 600 MB/s em 2007 de taxa máxima de transferência. • Cabos com 40 vias ao invés dos tradicionais cabos com 80 vias.

http://www.clubedohardware.com.br/fullimage.php?image=15139






Padrão – SCSI- Small Computer System Interface(Interface para Sistemas Computacionais de Pequeno Porte)

• Um adaptador (ou controlador) SCSI. Alguns, permitem de 7 a 15 conexões de dispositivos SCSI

• Velocidade de 5 MB/s até 320 MB/s. • cabo de 50 pinos 8 bits / 7 periféricos cabo de 68 pinos 16 bits /15 periféricos.



RAID – Redundant Array of inexpensive Disks Conjunto Redundante de Discos Baratos

Um grupo de discos que funciona em conjunto, como uma unidade.

– O Raid de nível 0 divide dados de um único arquivo em diversas unidades de disco:

• Denomina-se distribuição de dados (data striping).

• Aumenta o desempenho.

– O Raid de nível 1 duplica dados em diversas unidades de disco:

• Denomina-se espelhamento de disco (disk mirroring).

• Aumenta a tolerância a falhas.



CD de Áudio1982

VCD1993 DVD

1996DVD-ROM

1997

DVD gravável

1999

CD-ROM1984

CD-R1990

CD-RW1997

Disco Óptico



Armazenamento em Disco Óptico Provê um armazenamento barato e compacto

Um feixe laser varre o disco e capta reflexos de luz da superfície do disco.

Categorizado pela capacidade de leitura e gravação.– Mídia somente de leitura – o usuário pode ler, mas não pode

escrever no disco.– Gravar uma vez, ler muitas (WORM) – o usuário pode gravar no

disco uma única vez.– Magnético-óptico (MO) – combina capacidades magnéticas e

ópticas.



CD-ROM Tecnologia similar à do CD de áudio Capacidade: 650 MB

CD-R (CD Recordable) CD gravável uma única vez

CD-WORM (CD-Write Once Read Many) Similar ao CD-ROM, porém gravável (uma única vez, para

muitas leituras) CD-RW (CD-ReWrite)

Similar ao CD-WORM, porém regravável várias vezes

DVD (Digital Versatile Disc) Disco digital destinado à gravação de áudio, vídeo e dados

Disco Óptico



Capacidade: 4,7 GB a 17 GB

Tipos de DVD

DVD-RAM

● Definido pelo DVD Forum (Matsushita, Toshiba e Time Warner)

● Padrão de maior presença no mercado

● Filmes gravados neste padrão não são compatíveis com a maior parte dos DVD players

DVD

Disco Óptico



Tipos de DVD ( cont)

DVD+RW

• DVD regravável desenvolvido pela Sony, HP, Philips e Yamaha (DVD+RW Alliance)

• Compatível com a maioria dos DVD players

DVD-RW

• Padrão de DVD regravável definido pela Apple e Compaq

VCD (Video Compact Disc)

● Possibilidade de gravação de até 80 minutos de vídeo com qualidade similar àquela das fitas VHS

Disco Óptico

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