Tutorial: O Que é Um Disco RÍgido (hd) ?

R4F4-MX · 22 de outubro de 2004

Pra galera que tinha curiosidade de como surgiu e como foi e evolução desse hardware até agora, ta aí uma ótima alternativa......

Um dos inventos que mais revolucionaram o mundo da informática nos últimos 30 anos foi o Disco Rígido ou Hard Disk. O processador, a memória, a placa-mãe (placa de base) e outros componentes, determinaram a prestatividade de um PC, mas isso não adiantaria muito bem sem um sistema de armazenamento de dados de grande capacidade.

Desde a aparição do primeiro HD, em 1957, a capacidade de armazenamento pode igualar três características, são elas: Salvar grandes arquivos, maior velocidade e baixo custo.

O surgimento do HD explica á evolução e desenvolvimento dos PCs. Desde a aparição da IBM PC/XT no mercado, o disco rígido convergiu-se num componente essencial para o computador.

Mas sua importância não se dá unicamente ao fato de oferecer este serviço ao PC, já que se trata de armazenamento e, portanto, capacidade de retenção de armazenamento de informações. Compacto, em seu interior, os dados necessários para o funcionamento do PC (o Sistema Operacional e os programas), que o usuário irá gerar.

O disco rígido é um sistema de armazenamento de alta capacidade. Ao contrário da memória RAM, os dados gravados não são perdidos quando se desliga o micro, assim, todos os dados permanecem gravados no HD. Apesar de também ser uma mídia magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum. Ele é composto por vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa hermeticamente lacrada, pois como gira a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira em contato com os discos poderia inutilizá-los completamente. Por esse motivo, um Disco Rígido nunca deve ser aberto.

O primeiro disco rígido, foi construído pela IBM em 1957. Este era formado por 50 discos de 24 polegadas com uma capacidade total de 5 Megabytes, uma capacidade incrível para a época. Logo, foi chamado de “WINCHESTER”, termo muito usado ainda hoje para designar HD´s de qualquer espécie. Mais tarde, os discos foram diminuindo para 14, e depois 8 polegadas, chegando a 5.25” e 3,5” polegadas, hoje em dia. Os modelos de 5.25” já estão obsoletos. Não obstante, alguns fabricantes ainda produzem modelos de HD´s de 5.25”. Estes ao contrário do que pode aparentar, são muito mais lentos e menos confiáveis do que os modelos de 3.5” polegadas. Isso acontece devido a um fato muito simples: sendo os seus discos maiores, estes não podem girar a uma velocidade tão alta quanto aos de 3.5”. Além disso, apresentam falhas muito mais freqüentes, devido a uma maior esforço dos mecanismos de rotação. Um exemplo de discos de 5.25” são os Quantum BigFoot.

FORMATAÇÃO

Existem dois tipos de formatação: Formatação Física e a formatação lógica. Formatação física significa dividir a superfície do disco em vários setores, trilhas e cilindros. Esta é feita somente uma vez na fábrica, e qualquer tentativa de formatar fisicamenteo HD não obterá resultados, ou irá causar a inutilização do hardware. Esta opção existe apenas em HD´s muito antigos como os de padrão de codificação MFM e RLL.

A formatação lógica acontece através do comando FORMAT do MS-DOS, do Fdisk e outros programas formatadores. Na formatação lógica, nenhum dado do HD é apagado, apenas é reescrita na tabela de alocação de arquivos (FAT-File Allocation Table).

Como o sistema operacional se orienta através desta tabela, reconhecerá o disco como vazio. Até serem reescritos porém, os dados antigos continuam lá, e podem ser recuperados através de programas específicos.

O comando Format /u, quando usado em um disquete, acarreta em uma formatação física, onde são remarcados todos os setores. Porém, quando usado em um HD tem efeito exatamente igual ao comando FORMAT.

A única diferença, neste caso os dados continuam lá, tanto que se você, antes de usar este comando, fizer uma imagem da FAT usando um utilitário como o Image do Norton, poderá recuperar todos os lados do seu HD.

Apesar dos HD´s virem fisicamente formatados já de fábrica, é preciso particioná-los e formata-los logicamente para serem usados por um sistema operacional.

SISTEMA DE ARQUIVOS

Para utilizar um novo HD, antes de tudo é preciso particioná-los para que o sistema operacional possa reconhece-lo. Existem diferentes Sistemas de Arquivo.

Os mais usados são: a FAT16, compatível com DOS e Windows, a FAT32, compatível com o Windows NT e o NTFS compatível como OS/2.

FAT16 – Este é o sistema de arquivos utilizados pelo DOS, incluindo o DOS 7.0 e o Windows 95. Este sistema de arquivos permite 16 bits de endereçamento de dados, o que permite um máximo de 65522 clusters, que não podem ser maiores do que 32 KB, permitindo uma partição de no máximo 2 GB. Caso se tenha um HD maior do que isso, será necessário dividi-lo em duas ou mais partições.

Um cluster é a menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo sistema. Um arquivo grande é gravado no disco fragmentado em vários clusters, porém, um cluster não pode conter mais de um arquivo.

Tomemos por base um disco de 2GB formatado com FAT16. Cada cluster possui 32 Kbytes. Digamos que gravemos neste disco 10.000 arquivos TXT, cada um com apenas 512 bytes. Como um cluster não pode conter mais do que um arquivo, cada arquivo iria ocupar um cluster inteiro, ou seja: 32 Kbytes! No total, estes nossos 10.000 arquivos de 512 bytes cada um iriam ocupar 320 MB! Ou seja, um enorme disperdício de espaço em disco. É possível usar clusters menores com FAT16, porém em partições pequenas:

Tamanho da Partição Tamanho dos Clusters

2GB 32 Kbytes

Menos que 1GB 16 Kbytes

Menos que 512 MB 8 Kbytes

Menos que 256 MB 4 Kbytes

Menos que 128 MB 2 Kbytes

Por causa do tamanho dos clusters, não é recomendável usar FAT16, partições com mais de 1 GB. Caso contrário, com clusters de 32 KB, o desperdício de espaço em disco será brutal.

FAT32 –

A versão OSR-2 do Windows 95 (conhecido também como Windows “B”) Trouxe um novo sistema de arquivos chamado FAT 32. Uma evolução natural da antiga FAT16, ela permite 32 Bits de endereçamento de dados, permitindo clusters de apenas 4 Kbytes, mesmo em partições maiores que 2 GB.

O tamanho máximo de uma partição FAT32 é de 2048 GB, ou 2 Terabytes.

Usando-se este sistema de arquivos, nossos 10.000 arquivos ocupariam apenas 40 MB, uma economia de espaço considerável. De fato, quando convertemos uma partição em FAT16 para FAT32, é normal conseguirmos de 15 a 40% de diminuição do espaço ocupado no disco. O problema é que os outros Sistemas Operacionais, incluindo o Linux, OS/2, e o mesmo Windows NT 4.0, incluindo, é claro, o Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas como FAT32, somente o Windows 95 OSR-2. A desfragmentação do disco, seja qual for o programa usado, também será bem mais demorada.

Um outro problema é que devido a maior quantidade de clusters a serem gerenciados, a performance do HD deve cair em torno de 3 ou 5%, algo imperceptível na prática de qualquer maneira. Mesmo assim, caso seu único sistema operacional seja o Windows 95 OSR-2 ou o Windows 98, recomendamos o uso da FAT32.

OBS: vale ressaltar que já há algum tempo, sistemas Linux conseguem acessar partições formatadas em FAT32.

CONVERTENDO UNIDADES DE FAT16 PARA FAT32

Caso você já esteja usando o Windows OSR-2 e o seu HD esteja formatado com FAT16 você pode converte-lo para FAT32 de duas maneiras: a primeira usando o comando FDISK contido num disco de boot do Windows, neste caso você precisará formatar o seu HD, perdendo, é claro, todos os dados nele contido. Outra alternativa é usar u programa chamado “Partition Magic” da Power Quest. Este consegue converter FAT, sem perda e dados, não só para FAT32, mas para os outros sistemas de arquivos, como NTFS, EXT2 (do Linux), e outros. Existe também um programa da Microsoft chamado CVT, que converte uma partição FAT16 para FAT32 sem perda de dados.

Uma terceira opção é instalar o Windows 98, cuja versão final inclui um conversor com funcionamento semelhante ao Partition Magic.

NTFS – Este sistema de arquivos é usado pelo Windows NT. Nele, os clusters são de apenas 512 Bytes, sendo que quando não se há espaço em disco desperdiçado. Somente o Windows NT é capaz de entender este formato de arquivos, e a opção de formatar o HD em NTFS é dada durante a instalação.

Apesar do Windows NT funcionar normalmente em HD´s com FAT16, é mais recomendável o uso do NTFS. Além dos clusters menores e do suporte a discos maiores do que 2 GB, ela oferece também recursos de gerenciamento de disco e segurança inexistentes no sistema FAT.

OBS: Sistemas Linux possuem drives para ler partições NTFS, sem, no entanto, conseguir gravar.

DISCOS IDE E DISCO SCSI

Para ser acessado pelo processador, o HD precisa estar ligado em alguma interface. Antigamente, usavam-se controladoras instaladas em Slots ISA, porém, eram muito lentas e subutilizavam o disco. Atualmente, são usadas duas interfaces de discos: a IDE e a SCSI.

Todas as placas-mãe atuais possuem interfaces IDE embutidas. Além disso, discos IDE, são muitos mais baratos do que os discos SCSI. Para instalar um disco SCSI, precisa-se de uma controladora que é encaixada nu slot PCI, e que deverá ser comprada a parte. Além de HD´s, os CD-ROM´s mais modernos, como muitos gravadores de CD e DVD, também usam interface IDE.

Existem, numa placa-mãe duas controladoras IDE chamadas de “Controladora Primária e Secundária”. Cada controladora suporta dois dispositivos, o que permite um máximo de 4 dispositivos IDE num mesmo PC. O problema de usar dois dispositivos em uma mesma controladora é que somente um poderá ser acessado de cada vez por ela, desagradando muito a performance. Por isso, se tiver apenas dois dispositivos, um HD e um CD-ROM por exemplo, cada um deverá ficar na sua própria controladora. No caso de 3 dispositivos, a melhor distribuição seria o seu HD principal sozinho na IDE primária, deixando a secundária compartilhada pelos outros dispositivos.

Porém, numa interface SCSI, pode ser usar até 15 dispositivos simultaneamente (no caso do Wide SCSI) sem que haja degradação de performance como acontece quando usamos mais de um dispositivo IDE.

Quando usamos apenas um disco, não existe quase quase ganho de desempenho para a interface IDE. Entretanto, ao serem usados vários periféricos, a performance aumenta consideravelmente.

Outra grande vantagem do SCSI é uma menor utilização do processador quando o HD é acessado. Isto melhora bastante o desempenho geral da máquina, porém, devido ao custo, para uso doméstico ainda é recomendável o uso de discos IDE.

MODELOS DE CONTROLADORAS IDE

Modelo    Máxima Taxa de transferência de Dados

PIO MODE 0    3,3 MB/s

PIO MODE 1    5,2 MB/s

PIO MODE 2    8,3 MB/s

PIO MODE 3 11,1 MB/s

PIO MODE 4 16,6 MB/s

ULTRA DMA (UDMA)    33,3 MB/s

Tais velocidades referem-se unicamente a transferência máxima de dados permitida pela controladora, e não a velocidade do disco. Nenhum disco IDE atualmente oferece uma velocidade acima da casa dos 10 MB/s de leitura física (os testes lógicos englobam o cachê até mesmo uma interface PIO Mode 4 mais do que suficiente.

Imagine um carro que não passa dos 80 KM/h, tanto faz o motorista pegar uma estrada onde o limite de velocidade seja 80 KM/h ou 120 KM/h, que a velocidade do carro será a mesma. O gargalo, nestes casos, não é a velocidade da controladora e sim do próprio disco. É preferível comprar um HD UDMA, pois apesar de maior velocidade do barramento não alterar a performance do disco, estes são invariavelmente discos mais modernos e rápidos devido ás técnicas de fabricação mais avançadas.

Existem também vários modelos de controladoras SCSI, e principalmente controladoras de 8 e de 16 Bits, sendo que as de 16 bits são duas vezes mais rápidas:

MODELOS DE CONTROLADORAS SCSI

Modelo       Controladora de 8 bits       Controladora de 16 bits

SCSI 1,5 MB/s    10 MB/s

SCSI 2 (Fast SCSI) 10 MB/s 20 MB/s

ULTRA SCSI (Fast 20)    20 MB/s    40 MB/s

ULTRA-2 SCSI (Fast 40) 40 MB/s    80 MB/s

Como nos discos IDE, esta é a transferência de dados permitida pela controladora, dificilmente um Disco SCSI supera a marca de 10 MB/s. A vantagem de se ter uma controladora veloz é que se pode compartilhá-la em vários discos sem que haja degradação de performance.

Isso é só pessoal, espero que tenham gostado, deem suas opiniões..............................