HD´s

Discos Rígidos

Também chamados de HD´s (Hard Disk) ou Winchester
Dispositivos para armazenamento permanente de dados

Por dentro de um Disco Rígido:

Geometria e Capacidade de Armazenamento

Cada face de um disco de um HD é dividida em Trilhas e Setores, e sua Geometria é o conjunto:

- (nº de trilhas (cilindros), setores por trilha e o número de faces existentes).

- Capacidade = nº de Trilhas X nº setores por trilha X nº de faces X 512

- Capacidade Real : Divide-se por: 220 para 1 MB ou 230 para 1 GB

Setores e suas Características

- Formato Físico de um Setor

- Setor Reserva

HD´s mais moderno possuem um setor vazio de reserva por trilha em caso de problemas

- Setorização Multizona

Trilhas com diferentes nº de setores

Formatação – Física x Lógica

- Formatação em Baixo Nível ou Física

 Efetua a divisão da superfície da mídia magnética em trilhas e setores

- Formatação em Alto Nível ou Lógica

Consiste em preparar os setores para uso pelo Sistema Operacional, ou seja;

Consiste na inclusão de setores de inicialização (boot, MBR) e de um sistema de arquivos.

Padrões

Os padrões de discos rígidos utilizados atualmente são IDE e SCSI, entretanto houve alguns padrões que não são mais utilizados

- Padrões ST – 506 e ST – 412

- ESDI : Supria algumas deficiências do ST porém não foi tão popular

- SCSI : Padrão caro e o melhor de todos, como veremos em breve

- IDE : Sucessor do ESDI, veio para ser melhor que o ESDI e mais barato que o SCSI.
O disco rígido IDE é bem parecido com o ST e ESDI
A controladora é integrada diretamente na mesma placa dos circuitos de ctrl. do mecanismo do disco rígio
Não há perda de sinal por ruído em HD com capacidade elevada
Daí o nome IDE (Integrated Drive Electronics)

Interface IDE: ATA e ATAPI

- ATA (AT Attachement)
Conexão de discos rígidos IDE ao micro
É provida através de um conector chamado de Flat Cable de 40 pinos

- ATAPI (AT Attachement Packet Interface) ou ATA-2
Lançado juntamente com o Padrão IDE Avançado (E-IDE, Enhanced IDE)
O Padrão EIDE
Permite a conexão de outros dispositivos IDE ao micro como:
Unidades de CD-ROM
Gravadores de CD (CD-R e CD-RW)
Unidades de DVD
Fitas DAT, ZIP drives e etc....

A Diferença entre ATA e ATAPI não é física, mas sim através do protocolo de

transmissão

Interface SATA – SERIAL ATA

- SATA ( Serial ATA )
A transmissão é feita através de um cabo serial de 4 vias, porém com um clock maior

- Vantagens
Não há ruídos na comunicação, pois há menos fios de comunicação
Enquanto com a interface ATA consegue-se uma taxa de até 133 MB/s, SATA pode chegar até 300 MB/s

- Compatibilidade
Há adaptadores para conectar HD´s IDE ATA em interfaces SATA e vice versa

- Conexão
Permite a conexão de apenas um dispositivo por porta

Multiplicador de Porta: Permite conectar até 15 dispositivos por porta

HD´s IDE – Características Gerais

- Cache de Disco (Buffer)
Pequena memória dentro do HD
Qdo. o S.O. lê um setor, é armazenada a trilha toda neste buffer
Pois se o próximo setor a ser lido estiver nesta trilha, não há a necessidade de busca em disco novamente.

- SMART
SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)
Tecnologia encontrada nos mais modernos discos IDE
Deve ser implementada pelo micro e pelo HD

E é capaz de detectar erros no disco rígido antes que os mesmos aconteçam

Desempenho

- O desempenho de um HD, em geral, depende de vários fatores:
Modo PIO ou Bus Mastering
Velocidade de Rotação – 5.400 rpm, 7.200 rpm, 15.000 rpm ...
Tamanho do Buffer
Tamanho do Bloco de Dados (Blockmode, número de setores que o HD transporta por vez)
Marca e características do Chipset

Flat Cable : 40 ou 80 vias

Modo PIO

- Para se comunicarem ao micro, os discos rígidos IDE utilizam um circuito
chamado PIO (Programmed I/O)

- Recurso utilizado pelo processador para transferir dados de e para o HD

- A taxa de transferência do HD com o micro depende do modo PIO utilizado

IDE Bus Mastering

Através desse recurso a transferência de dados entre o HD e a memória RAM é feita pelo chipset e não mais pelo processador, como no caso dos modos PIO

Desempenho – Bus Mastering

O Bus Mastering é uma técnica de DMA e é executado especificamente pela ponte Sul do chipset

Limitações do Padrão IDE

- Há basicamente duas limitações do padrão IDE. A do BIOS e da Interface ATA

- O HD´s IDE devem obedecer simultaneamente as duas limitações

- Solução para o limite de 504 MB

    Utilizar o modo LBA da máquina ou Formatar o HD com um programa fornecido pelo fabricante do HD

- O modo LBA significa (Logical Block Addressing) e consiste em numerar os setores sequencialmente, sem a necessidade de se ter que saber o cilindro, face e setor o mesmo se encontra.

- Mas o modo LBA nos barra aos 7.84 GB

- A solução geral encontrada pelos fabricantes foi a de reescrever as BIOS para que ultrapasse o limite dos 8 GB

- Se você se esbarrar no limite dos 8 GB a solução é:

    Fazer um upgrade da BIOS ou formatar o HD com um programa do fabricante

Instalação Física de HD´s IDE

- Instalação de apenas um HD
Conectar o flat cable na porta IDE da placa mãe ou de uma placa multi I/O
Conectar o plugue da fonte de alimentação no HD
Conectar o outra ponta do flat cable no HD, sendo que a faixa vermelha descrita no flat cable deverá estar virada para o lado do plugue da fonte

- Instalação de dois HD´s
Maneira Não Recomendada: Utilizar apenas uma porta IDE configurando os
jumpers dos HD´s um como master e outro como slave
Maneira Recomendada: Utilizar as duas portas IDES, uma para cada HD utilizandose dois flat cables.

Padrão SCSI

- SCSI (Small Computer Systems Interface) é um padrão de conexão de periféricos ao micro.

- Mecanicamente, um disco rígido SCSI é absolutamente igual a um disco rígido IDE

- Nos IDE as instruções de controle do disco são fornecidas pela BIOS

- Nos SCSI esse controle é executado pela interface SCSI, o que o torna mais rápido

- Ponto Chave: É o controle: todos periféricos SCSI têm controle próprio e comunicam-se com a interface SCSI através de comandos específicos chamados Common Command Set.

- Variações do Padrão SCSI

- As controladoras de 8 bits permitem a conexão de apenas 7 dispositivos

- Já as controladoras de 16 bits permitem a conexão de até 15 dispositivos

- Cada dispositivo recebe um ID que são numerados de 0 a 7 em controladoras de 8 bis e de 0 a 15 em controladoras de 16 bits.


- Um ID fica reservado para a própria controladora

Padrão SAS ( Serial Attached SCSI )

- Com a Introdução do Serial ATA (SATA), o padrão SCSI perdeu grande parte de seus atrativos

- O Serial Attached SCSI ( SAS ) é um barramento também serial que adiciona diversas possibilidades interessantes para uso em servidores

- Totalmente compatível com dispositivos SATA


- As versões podem atingir uma taxa de transferência de 300 MB/s até 1.2 GB/s

RAID - Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks
“Matriz Reduntante de Discos de Baixo Custo/Independentes”

- É a utilização de dois ou mais discos para prover:

Segurança, ou

Desempenho, ou

Segurança + Desempenho

- Tipos de RAID:

RAID 0 – divisão de dados;

RAID 1 – espelhamento;

RAID 0 + 1;

RAID 10 (1 + 0);

RAID 2;

RAID 3;

RAID 4;

RAID 5;

RAID 6

RAID 7;

RAID 0 E RAID 1

RAID 0+1 E RAID 10

Fonte: Apostila Arquitetura e Organização de Computadores - André Mendes Garcia