Disco Rígido - HDD

O disco rígido (HD-Hard Disk, ou HDD-Hard Disk Drive ) é o componente que armazena de forma permanente a informação reutilizável (dados, programas, dados de controlo de dispositivos) de um computador ou outro dispositivo em que exista a necessidade de armazenar de forma permanente informação digital. Inicialmente utilizado apenas em computadores, a sua utilização generalizou-se a televisão com gravação digital de vídeo, gravadores digitais de vídeo, consolas de jogos, receptores e gravadores de vídeo em alta definição. Liga-se à placa mãe (Motherboard) através de um controlador de disco que interpreta a informação solicitada pelo processamento, tanto para leitura como para escrita. Pode, no caso da memória RAM ser insuficiente, ser utilizado como memória virtual substituindo a memória RAM. A ligação do computador ao disco é efectuada através de um interface:  

• SATA (Serial ATA)
• IDE
• SCSI

Armazenamento Dados

 

Fig.1 - Bandejas e cabeças - Disco Rígido

O disco rígido é constituído por material electromagnético na superfície de uma bandeja (na realidade existem vários discos e não um único fig:1), um elemento próximo do disco (Cabeça -Head) vai guardar magneticamente (escrever ou ler) informação digital binária (0 ou 1), o material electromagnético é separado por bandejas(platters) não magnéticas. Assim, um disco único é divido por pistas, cada uma contendo vários sectores normalmente com 512 bits, chama-se cilindro ao conjunto de dados situados na mesma pista em bandejas diferentes.  

Componentes de um disco

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Em função das características do disco podemos assim saber o espaço de armazenamento

Parâmetros

Cálculo Parâmetros HDD
N. Heads-Cabeças	Por Disco
Cilindros	Por Disco
Sectores	Por Pista
Bytes	Por Sector
N. Tracks-Pistas	Total
N. de Sectores	Total
Bytes	Total
Megabytes	Total
Gigabytes	Total

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Características Técnicas de um Disco

Velocidade de rotação

A velocidade do disco é directamente proporcional ao débito de dados, assim, quanto maior for a velocidade maior será a transferência. Por outro lado ao aumentar a velocidade aumenta o nível de ruído associado e o aquecimento. A maior parte dos disco têm uma velocidade de 7200 a 15000 rotações por minuto.

Taxa de transferência

O fluxo de dados (escrita ou leitura) é medido em bits por unidade de tempo, normalmente bits/segundo. Esta taxa revela a capacidade efetiva de transferência de um disco. A taxa real de transferência pode diferir da taxa teórica, normalmente porque ao aceder aos dados eles estão dispersos no disco e não num único sítio.

Capacidade

Quantidade de dados possíveis de armazenar em determinado disco.

Tempo de acesso

Tempo médio que a cabeça demora entre receber instrução de ler ou escrever os dados e o tempo em realmente vai fornecer esses dados, quanto menor for o tempo de acesso melhor será a performance do disco.

Tempo de latência

Tempo entre o momento que o disco encontra a pista e o momento onde encontra os dados

Densidade radial

Número de pistas por polegada (tpi:track per Inch)

Densidade linear

Número de bits por polegada sobre determinada pista (bpi:Bit per Inch)

Densidade de superfície

relação entre a densidade linear e a densidade radial (bits por polegada quadrada)

Memória controlador disco

Memória do disco utilizada para evitar congestionamentos, o disco coloca alguns dados em fila de espera numa memória intermédia sempre que não possam ser entregues no espaço de tempo pelo qual fora solicitados, evita-se assim paragens mecânicas

Interfaces de HDD

Um das principais diferenças entre os discos é o padrão de interface que utilizam para comunicar, entre as tecnologias mais utilizadas encontram-se o IDE, SATA, SCSI.
 

IDE, EIDE, ATA

O padrão IDE é um termo generalizado em termos comerciais que utiliza a tecnologia ATA (Advanced Technology Attachment) este interface standard foi criado em 1994 originalmente apenas para ligação de discos rígidos foi expandido para ATAPI que permite ligação de outros dispositivos (leitores de cd-rom, leitores de dvd).
O IDE (Integrated Drive Electronics) ou Enhanced IDE (EIDE ou E-IDE) é a designação comercial do padrão ATA que permite ligar dispositivos directamente à motherboard através de uma cabo composto por 40 fios em paralelo.

Cabo IDE - ATA	Ficha IDE

Esta tecnologia permite ligar dois dispositivos, a identificação do dispositivo é efectuada no disco, estando dois ligados no mesmo cabo, um será MASTER o outro SLAVE. Os discos, CD-ROM, DVD-ROM têm um jumper que permite identificar o dispositivo como master ou slave.
Quando estão a ser utilizados dois dispositivos no mesmo cabo, um terá de ser MASTER o outro SLAVE.
Alguns discos têm a identificação junto aos jumpers, outros na etiqueta de características.
Esta tecnologia permite ligar dois dispositivos, a identificação do dispositivo é efectuada no disco, estando dois ligados no mesmo cabo, um será MASTER o outro SLAVE. Os discos, CD-ROM, DVD-ROM têm um jumper que permite identificar o dispositivo como master ou slave.
Quando estão a ser utilizados dois dispositivos no mesmo cabo, um terá de ser MASTER o outro SLAVE.

IDE Configuração Jumpers Master Slave	Jumpers

Tensão de Alimentação Disco

O disco rígido é alimentado pela fonte ATX com tensões positiva de +5V e +12V

Ligação ao disco	Conector Disco Rígido	Ficha Molex

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Modos CIM

Modo PIO	Débito (MB/s)	Standard
Mode 0	3,3	ATA
Mode 1	5,2	ATA
Mode 2	8,3	ATA
Mode 3	11,1	ATA
Mode 4	16,7	ATA

A saída dos dados executa-se através de um protocolo chamado CIM (Programmed Entrada/Saída) que permite aos periféricos trocar dados com a memória. Grandes transferências de dados podem impôr uma carga de trabalho ao processador muito elevada e rapidamente retardar o conjunto do sistema.
Existe 5 modos CIM que definem a taxa de transferência máxima:

Modos DMA

Modo DMA	Tempo Ciclo (nanosegundos)	Débito (MB/s)	Standard
Single Word - Mode 0	960	2,1	ATA
Single Word - Mode 1	480	4,2	ATA
Single Word - Mode 2	240	8,3	ATA
Multi Word - Mode 0	480	4,2	ATA
Multi Word - Mode 1	150	13,3	ATA-2
Multi Word - Mode 2	120	16,7	ATA-2

O DMA (Direct Memory Access) permite libertar o processador possibilitando a cada um dos periféricos aceder directamente à memória.
Distinguem-se dois tipos de modos DMA :

• O DMA "Multi Word" permite transmitir sucessivamente várias palavras a cada sessão de transferência;
• O DMA "Single Word" permite transmitir uma palavra simples (2 bytes são 16 bits) a cada sessão de transferência.