Instituto de Computação UNICAMP MC722 - Projeto de Sistemas Computacionais Felipe Heidi Shiratori RA: 060657 Guilherme Henrique G. Pozzato RA: 061240 Hugo Hideki Yamashita RA: 061465 Por Dentro do HD
Instituto de Computação UNICAMP
MC722 - Projeto de Sistemas Computacionais
Felipe Heidi Shiratori RA: 060657Guilherme Henrique G. Pozzato RA: 061240Hugo Hideki Yamashita RA: 061465
Por Dentro do HD
Introdução
HDs são unidades de armazenamento de dadosNão-volátilTópicos
-História-Estrutura-Densidade de armazenamento-Gravação e leitura de dados-Geometria dos discos-Detecção de erros-Padrões e tecnologias
História
1956 - IBM 350-Primeiro HD-50 discos de 24 polegadas cada-Apenas 2 cabeças de leitura/escrita
1961 - IBM 1301-Uma cabeça para cada superfície dos
discos1973 - IBM 3340
-Apelidado de Winchester-Cabeças menores e mais leves
História – IBM 350
Estrutura do HD
Parte Lógica -Circuitos controladoresHDA (Hard Drive Assembly) -Compartimento selado -Formado por:
-Discos Magnéticos-Cabeças de
leitura/escrita-Braço-Atuador (voice coil)
Estrutura do HD
Densidade de armazenamento
Quantidade de dados por unidade de áreaAumentar a capacidade do HD sem aumentar o tamanho físico significa aumentar a densidade de armazenamentoFormas de aumentar a densidade de armazenamento
-Diminuir o tamanho dos setores-Gravar os dados no disco de forma
diferente (veremos em breve)
Gravação e leitura de dados
Feita de forma magnéticaGrava os dados na superfície magnética do discoCabeça de leitura/escrita dividida em duas partesGravação
-Utiliza um eletroímã-Pode mudar a polaridade muito
rapidamenteLeitura
-Capta o campo magnético e produz uma pequena corrente
Gravação e leitura de dados
Formas de Gravação
Gravação Longitudinal-Orientação magnética dos dados é longitudinal-Forma de gravação utilizada desde os primeiros HDs-Problemas com o aumento da densidade de
armazenamento
Gravação Perpendicular-Orientação magnética dos dados é perpendicular-Forma de gravação que vem sendo adotada pelos
fabricantes-Possibilita o aumento da densidade de
armazenamento
Formas de Gravação
Geometria dos discos
Divisão lógica do discoTrilhas: Regiões
circulares concêntricasSetores:
Divisões dentro das trilhas
Cilindros: Conjunto de trilhas sobrepostas
Detecção de erros
HDs estão sujeitos a falhas de leituraECC (Error Correcting Code)
-Gravado nos setores junto com os dadosCaso um erro de leitura seja detectado, o ECC tenta corrigirPersistindo o erro tenta ler novamenteSoft error – Sucesso na correção Bad Block – Falha na correçãoTudo feito pelo próprio HD
Padrões e Tecnologias
IDE – Integrated Drive Electronics
- É desenvolvida para suprir a necessidade do mercado por maior armazenamento de dados.
- Padrões existentes como ESDI e ST-506 não conseguiam ser ampliados devido aos custos elevados e ruídos na transferência de dados .
- IDE agrega todo o circuito controlador no próprio HD.
Padrões e Tecnologias
IDE – Integrated Drive Electronics
- O computador passa a ver e acessar o HD como um vetor de blocos de 512 bytes.
- Isso tornou o acesso ao disco mais rápido e preciso, além de retirar do computador a tarefa de controlar diretamente o HD.
- Em 1986 surgem os primeiros HDs IDE. Em 1994 é passado a padrão ANSI e com o tempo passa a ser chamado de ATA-1.
Padrões e Tecnologias
EIDE – Enhanced IDE
- Nova versão do IDE.
- Melhor capacidade armazenamento e melhora na transferência de dados.
- Outros dispositivos além dos discos rigidos podiam utilizar a interface ATA.
- Possibilidade de conectar 2 dispositivos no mesmo conector ATA.
Padrões e Tecnologias
EIDE – Enhanced IDE
- Se torna padrão ANSI em 1996 como ATA-2.
Fast ATA-1 e Fast ATA-2
- Variantes do padrão ATA com melhoras na taxa de transferência.
Padrões e Tecnologias
ATAPI – Attachment Packet Interface
- Transpõem o padrão ATA para outros dispositivos com comportamento semelhante ao de um disco rígido, como um CD-ROM.
- Interpretava os sinais desses dispositivos e os traduzia em protocolos SCSI, Small System Computer Interface, que eram reconhecidos pelo ATA.
Padrões e Tecnologias
Conector ATA
Padrões e Tecnologias
Cabo para conexão ATA
Padrões e Tecnologias
DMA – Direct Memory Access
- CPU tem seu processamento comprometido servindo de mediador entre dispositivos e a memória principal.
- DMA criou meios dos dispositivos se comunicarem com a memória principal independente da CPU
Padrões e Tecnologias
DMA – Direct Memory Access
- HDs, placas de rede, placas de som, placa de video e GPUs se beneficiaram dessa tecnologia.
- Também é utilizada em processadores multi-core, para a troca de informação entre os núcleos e os núcleos e a memória principal.
Padrões e Tecnologias
Ultra ATA
- Padrão ATA utilizando a tecnologia DMA, por isso também é conhecido com UDMA.
- Permitiam taxas de transferência elevadas, de 33, 66, 100 e 133 Mbytes/s.
Padrões e Tecnologias
SATA – Serial ATA
- Transferência de dados de forma serial, ao contrário do ATA que a transmissão é paralela.
- Menos suscetível a ruídos devido ao menor número de vias e ao melhor isolamento dos cabos conectores.
- Hot-Swap – Torna possível a troca de dispositivos sem a necessidade de desligar o computador.
Padrões e Tecnologias
Conector SATA
Padrões e Tecnologias
Cabo para conexão SATA
Padrões e Tecnologias
eSATA – External SATA- Utilizada em HDs externos.
- Tem taxas de transmissão de dados superior a da interface USB, mas necessita de uma fonte externa de energia.
Padrões e Tecnologias
Taxas de transferência nas interfaces USB e eSATA
Padrões e Tecnologias
Portas para conexão eSATA
Tabela de TransferênciaTecnologia Largura (bits) Velocidade (Mbits/s) Velocidade (Mbytes/s)
Floppy Disc Controller 8 0,5 0,062
CD Controller (1x) 16 1,4112 0,1764
DVD Controller (1x) 128 11,1 1,32
ATA-1 PIO Mode 0 16 26,4 3,3
ATA-1 PIO Mode 1 16 41,6 5,2
ATA-1 PIO Mode 2 16 66,4 8,3
ATA-2 PIO Mode 3 16 88,8 11,1
ATA-2 PIO Mode 4 16 133,3 16,7
UDMA ATA 33 16 264 33
USB Hi-Speed (USB 2.0) 1 480 60
UDMA ATA 66 16 528 66
UDMA ATA 100 16 800 100
UDMA ATA 133 16 1064 133
SATA-150 (SATA) 1 1500 187,5
eSATA (SATA-300) 1 2400 300
SATA-300 (SATA II) 1 3000 375
SATA-600 (SATA III) 1 4800 600
Considerações Finais
A rápida evolução dos discos rígidos causou uma revolução no armazenamento de informação.Com o avanço da internet a quantidade de informação disponível é algo colossal.