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O disco rígido Todos nós sabemos que dados sejam eles partes de programas ou dados propriamente dito, como um texto ou uma planilha devem ser armazenados em um sistema de memória de massa, já que a memória (RAM) do micro é apagada quando desligamos o computador. Memória de massa é o nome genérico para qualquer dispositivo capaz de armazenar dados para uso posterior, onde incluímos disquetes, discos rígidos, CD-ROMs, pen drives e toda a parafernália congênere. Dados são armazenados em forma de arquivos e a maneira com que os arquivos são armazenados e manipulados dentro de um disco (ou melhor, dizendo, dentro de um sistema de memória de massa) varia de acordo com o sistema operacional. Todo o processamento do micro é feito pelo processador. Ele lê dados do disco rígido e armazena na memória RAM, de onde os dados são lidos para o processamento. Há, portanto certa demora entre pedir que um programa seja executado e a sua efetiva execução. Por este motivo, quanto mais rápido um disco rígido for, melhor. O disco rígido é um sistema mais complexo do que as unidades de disquete. Ele possui diversos discos que são lacrados em uma caixa fechada. Como gira a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira provocaria uma colisão monstruosa com a superfície magnética, estragando-as permanentemente. Por esse motivo, não podemos abri-lo.
Figura 1 – Interior do disco rígido Os fabricantes possuem discos rígidos diferentes entre si e por este motivo é indispensável conhecermos a geometria do disco rígido. Ela é formada pelo número de cilindros, cabeças e setores por trilha do disco rígido e é indicada em seu rótulo e/ou em seu manual. É a geometria do disco rígido é que determina a sua capacidade de armazenamento. Na tabela a seguir você terá a demonstração da geometria de alguns discos rígidos. Marca e Modelo Cilindros Cabeças Setores por Trilha Capacidade Nominal Quantum 540AT 1.049 16 63 540 MB Seagate ST3630A 1.223 16 63 630 MB Maxtor 71626ª/AP 3.158 16 63 1.6 GB Quantum Fireball 3.2 6.256 16 63 3.2 GB Quantum Fireball 4.3 14.848 9 63 4.3 GB Quantum Fireball 6.4 13.228 15 63 6.4 GB Quantum Fireball 8.4 16.383 16 63 8.4 GB Para sabermos a capacidade de um disco rígido, devemos multiplicar sua geometria obteremos, assim, o número total de setores do disco por 512, pois cabem 512 bytes em cada setor. Dessa forma, obteremos a capacidade total em bytes do disco rígido, como você poderá observar na tabela a seguir. Marca e Modelo Cilindros x Cabeças x Setores por trilha x 512 Total de bytes Quantum 540AT 1.049 x 16 x 63 x 512 541.384. Seagate ST3630A 1.223 x 16 x 63 x 512 631.185. Maxtor 71626ª/AP 3.158 x 16 x 63 x 512 1.629.831. Quantum Fireball 3.2 6.256 x 16 x 63 x 512 3.228.696. Quantum Fireball 4.3 14.848 x 9 x 63 x 512 4.310.433. Quantum Fireball 6.4 13.228 x 15 x 63 x 512 6.448.619. Quantum Fireball 8.4 16.383 x 16 x 63 x 512 8.455.200. Todos os fabricantes de disco rígido utilizam 1MB como se fosse um milhão de bytes e 1GB como se fosse um bilhão de bytes, constando nos manuais que “o fabricante se reserva o direito de definir 1MB como 10? ou seja, um milhão de bytes”. A capacidade de armazenamento No caso de um disco rígido, ele possui na verdade vários discos dentro dele. Cada face de cada disco é dividida em círculos concêntricos chamados
utilização do espaço do disco, ou seja, graças a ela o sistema operacional é capaz de saber onde exatamente no disco um determinado arquivo está armazenado. Existem várias posições na FAT, sendo que cada posição aponta a uma área do disco. Como cada posição na FAT-16 utiliza uma variável de 16 bits, podemos ter, no máximo, 216 = 65.536 posições na FAT. Como em cada setor cabem apenas 512 bytes, concluímos que, teoricamente, poderíamos ter discos somente de até 65.536 x 512 bytes = 33.554.432 bytes ou 32 MB. Por este motivo, o sistema FAT-16 não trabalha com setores, mas sim com unidades de alocação chamadas clusters, que são conjuntos de setores. Em vez de cada posição da FAT apontar a um setor, cada posição aponta para um cluster, que é um conjunto de setores que poderá representar 1, 2, 4 ou mais setores do disco. Tamanho do Cluster Capacidade Máxima de Armazenamento 2 KB 128MB 4KB 256MB 8KB 512MB 16KB 1GB 32KB 2GB Desperdício: Um grave problema O tamanho do cluster é definido automaticamente pelo sistema operacional quando o disco é formatado, seguindo a tabela. Um disco rígido de 630 MB utilizará clusters de 16 KB, enquanto um de 1, 7 GB utilizará clusters de 32 KB. Como a menor unidade a ser acessada pelo sistema operacional será o cluster, isto significa que os arquivos deverão ter, obrigatoriamente, tamanhos múltiplos do tamanho do cluster. Isto significa que um arquivo de 100 KB em um disco rígido que utilize clusters de 8 KB obrigatoriamente ocupará 13 clusters, ou 104 KB, pois este é o valor mais próximo de 100 KB que conseguimos chegar utilizando clusters de 8 KB. Neste caso, 4 KB serão desperdiçados. Quanto maior o tamanho do cluster, maior o desperdício. Se o mesmo arquivo de 100 KB for armazenado em um disco rígido que utilize clusters de 16 KB, ele obrigatoriamente utilizará 7 clusters, ou 112 KB. E, para o caso de um disco rígido com clusters de 32 KB, este mesmo arquivo ocupará 4 clusters, ou 128 KB. O desperdício em disco é um dos maiores problemas do sistema FAT, característica que chamamos de slack space. Quando maior o tamanho do cluster, mais espaço em disco é desperdiçado.
Para saber qual o tamanho do cluster que está sendo utilizado em seu disco rígido, basta utilizar o comando CHKDSK, observando a linha "xxxxxx bytes em cada unidade de alocação", onde "xxxxx" é o tamanho do cluster em bytes. O sistema FAT-16 não reconhece diretamente discos maiores que 2 GB. Para que discos com mais de 2 GB possam ser utilizados, devemos particioná-los, ou seja, dividi-los logicamente em outros menores que 2 GB. No caso de um disco rígido de 2,5 GB devemos obrigatoriamente dividi-lo em dois, podendo esta divisão ser, por exemplo, uma unidade de 2 GB e outra de cerca de 500 MB. FAT-32: A solução definitiva? Junto com a última revisão do Windows 95 (chamado Windows 95 OSR2), a Microsoft lançou um novo sistema de arquivos, denominado FAT-32. Este sistema estará presente também no novo sistema operacional da Microsoft, o Memphis. Com o sistema FAT-32 o tamanho dos clusters é sensivelmente menor, o que faz com que haja bem menos desperdício. Este sistema permite, também, que discos rígidos de até 2 terabytes (1 TB = 2^40 bytes) sejam reconhecidos e acessados diretamente, sem a necessidade de particionamento. Tamanho do Cluster Capacidade Máxima de Armazenamento 512 bytes 256MB 4KB 8GB 8KB 16GB 16KB 32GB 32KB 32TB O sistema FAT-32 apresenta, porém, uma série de pequenos problemas: Disco que utilizem o sistema FAT-32 não são "enxergados" por outros sistemas operacionais que não sejam o Windows 95 OSR2. Até mesmo o Windows 95 tradicional não acessa discos que estejam formatados com o sistema FAT-32. Utilitários de manutenção de disco rígido mais antigo também não acessam discos formatados em FAT-32, como, por exemplo, o Norton Utilities (a última versão do Norton Utilities já reconhece discos em FAT-32). Não é mais rápido. No geral é cerca de 6 % mais lento que o sistema FAT-16. Quanto mais clusters o disco rígido tiver e quanto menor eles forem, mais lento será o sistema de armazenamento de dados.
Há outra enorme vantagem em se particionar o disco rígido: podemos ter um sistema operacional diferente em cada partição. Instalando mais de um sistema operacional no disco rígido Continuando o nosso exemplo do disco rígido de 1,7 GB que foi particionado em dois de 850 MB, podemos instalar em cada partição um sistema operacional diferente. Por exemplo, na partição C: podemos instalar o Windows 95 e na partição D: o MS-DOS com Windows 3.x. Ou, então, o Windows 95 na partição C: e o OS/2 na partição D:. Ou o Windows NT na partição C: e Windows 95 na partição D:. Enfim, você decide quais sistemas operacionais irão ocupar cada partição! Além de você isolar completamente os arquivos de um sistema operacional do outro, há ainda uma outra grande vantagem: podemos utilizar sistemas de arquivos diferentes em cada partição. Na partição do Windows 95 podemos utilizar o sistema FAT-16, enquanto em uma partição com Windows NT podemos instalá-lo com o seu sistema NTFS. E mais: podemos escolher com que partição podemos dar boot. Em outras palavras, poderemos escolher qual o sistema operacional que será carregado quando ligamos o micro! Particionando e formatando o disco rígido - método automático Na verdade, "formatação" é uma palavra muito simples para descrever o que irá acontecer agora com o disco rígido. Neste ponto ainda não poderemos acessá-lo. O disco rígido seria inclusive ignorado pelo sistema operacional, mesmo que realizássemos um boot através de um disquete. O disco rígido está instalado, a nível de hardware, ou seja, é reconhecido pelo BIOS. Não está entretanto instalado a nível de software, ou seja, ainda não pode ser chamado de "drive C".
Padrão de discos rígidos
Atualmente existem dois tipos padrões de disco rígido: IDE – Integrated Drive Electronis = Eletrônica de Drive Integrada. A maioria dos discos rígidos para usuários final é IDE. SCSI – Small Computer Systems Interface = Interface para sistemas computacionais de pequeno porte. Possui desempenho superior ao IDE e, por este motivo, é mais caro.
Utilizado em computadores que necessitam de muita velocidade, como o caso de servidores de rede local, ou em micros de usuários mais exigentes. Tanto o disco rígido IDE quanto o SCSI são inteligentes. Todo o controle está no próprio disco rígido. A interface a que são conectados não é uma interface controladora, mas apenas uma interface para troca de dados. A diferença física entre os padrões é básica, enquanto os discos rígidos IDE tem um conector para flat cable de 40 pinos, os SCSI possuem um conector para flat cable de 50 ou 68 pinos. ULTRA DMA Tradicionalmente os discos rígidos IDE mais modernos conseguem atingir uma taxa de transferência máxima teórica de até 16,6 MB/s, através de um modo chamada PIO4. Para tornar os discos rígidos mais rápidos, foi criado um novo padrão de transmissão de dados entre o disco rígido e o micro, chamado Ultra DMA. Nesse modo, o disco rígido é capaz de transferir dados mais rapidamente: a até 33,4 MB/s em um padrão chamado UDMA/33, e a até 66, MB/s, através de um padrão chamado UDMA/66. Observação: Existe um padrão em desenvolvimento que promete a transferência de até 100 Mb/s em discos rígidos IDE (informalmente chamado ATA-100). ULTRA DMA/ Para que discos rígidos UDMA/33 consigam atingir a sua taxa de transferência mínima de 33,4 MB/s, alguns pré-requisitos deverão ser preenchidos. Caso algum desses pontos não seja obedecido, o disco rígido será acessado a, no máximo, 16,6 MB/s. ULTRA DMA/ Os pré-requisitos para se ter um disco rígido UDMA/66 em seu micro são bem parecidos com os dos discos UDMA/33. A grande diferença é que os discos UDMA/66 necessitam ser conectados ao micro através de um flat cable especial. Caso os pré-requisitos não sejam atendidos, o seu disco rígido será acessado, a, no máximo, 33,4 MB/s ou 16,6 MB/s, dependendo da situação.
