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.