Carregando Post...

O que é um HD e quais tipos existem?

HD ou Hard Drive é um dispositivo de armazenamento de dados permanente mais utilizados em computadores e notebooks. É nele que são armazenadas suas fotos, músicas, vídeos, arquivos e também o sistema operacional. Neste artigo falarei sobre como um HD funciona, quais os tipos existem, quais são as conexões e outros.


O HD surgiu na década de 50 e nesta época armazenada até 5MB de dados e era enorme medindo 14x8 polegadas e seu preço não era tão convidativo como hoje. Com o passar dos anos essa tecnologia evoluiu, tornaram-se menores, mais rápidos e sua capacidade de armazenamento está cada vez maior.

Componentes e funcionamento dos HDs

Para que você possa compreender o funcionamento básico dos discos rígidos, precisa conhecer seus principais componentes. Os tão mencionados discos, na verdade, ficam guardados dentro de uma espécie de "caixa de metal". Estas caixas são seladas para evitar a entrada de material externo, pois até uma partícula de poeira pode danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis. Isso significa que se você abrir um HD em um ambiente despreparado e sem o uso dos equipamentos e das técnicas apropriadas, terá grandes chances de perdê-lo.


Tamanho físico dos HDs

Hoje em dia os HDs possuem dois tamanhos, sendo de 2,5 polegas e 3,5 polegadas. Estas medições se referem ao diâmetro dos discos. As unidades de 3,5” são comumente empregadas em desktops, workstations e servidores, enquanto que HDs de 2,5 polegadas são comuns em laptops e outros computadores com dimensões reduzidas.
Há também discos que podem ser muito pequenos tendo, por exemplo, dimensões de 1,8 ou 1 polegada. Estes são utilizados em dispositivos portáteis, como players de áudio.


Um HD por dentro

Para que você possa ter ideia de como os HDs funcionam é conveniente saber como estes dispositivos são organizados internamente. As imagens a seguir ajudam nesta tarefa.
Placa lógica

 


A figura acima mostra um HD visto por baixo. Note que esta parte contém uma placa com chips. Trata-se da placa lógica, um item que reúne componentes responsáveis por diversas tarefas. Um deles é um chip conhecido como controlador, que gerencia uma série de ações, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação (mostradas adiante), o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.

Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido como buffer (ou cache), visto mais abaixo. Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador. Como este chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, seu uso agiliza o processo de transferência de informações. No mercado, atualmente, é comum encontrar discos rígidos que possuem buffer com capacidade entre 2 MB e 64 MB.

Agora chegamos efetivamente à parte interna dos HDs (isto é, ao interior da "caixinha"). A foto abaixo mostra um HD aberto. Note que há indicativos que descrevem os componentes mais importantes. Estes são detalhados logo abaixo da imagem:
 


Pratos e eixo: este é o componente que mais chama a atenção. Os pratos são os discos onde os dados são armazenados. Eles são feitos, geralmente, de alumínio (ou de um tipo de cristal) recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor. Quanto mais trabalhado for o material magnético (ou seja, quanto mais denso), maior é a capacidade de armazenamento do disco. Note que os HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob um eixo responsável por fazê-los girar. Para o mercado de PCs, é comum encontrar HDs que giram a 7.200 RPM (rotações por minuto), mas também há modelos que alcançam a taxa de 15.000 rotações.

Cabeça e braço: os HDs contam com um dispositivo chamado cabeça (ou cabeçote) de leitura e gravação. Trata-se de um item de tamanho bastante reduzido que contém uma bobina que utiliza impulsos magnéticos para manipular as moléculas da superfície do disco e assim gravar dados. Há uma cabeça para cada lado dos discos. Este item é localizado na ponta de um dispositivo denominado braço, que tem a função de posicionar os cabeçotes acima da superfície dos pratos.
 


Olhando por cima, tem-se a impressão de que a cabeça de leitura e gravação toca nos discos, mas isso não ocorre. Na verdade, a distância entre ambos é extremamente pequena. A "comunicação" ocorre pelos já citados impulsos magnéticos.

Nos HDs mais atuais, a cabeça de gravação conta com dois componentes, um responsável pela gravação e outro direcionado à leitura. Em dispositivos mais antigos, ambas as funções eram executadas por um único componente;

Atuador: também chamado de voice coil, o atuador é o responsável por mover o braço acima da superfície dos pratos e assim permitir que as cabeças façam o seu trabalho. Para que a movimentação ocorra, o atuador contém em seu interior uma bobina que é "induzida" por imãs.
 
Note que o trabalho entre esses componentes precisa ser bem feito. O simples fato de a cabeça de leitura e gravação encostar na superfície de um prato é suficiente para causar danos a ambos. Isso pode facilmente ocorrer em caso de quedas, por exemplo.

Gravação e leitura de dados
A superfície de gravação dos pratos é composta por materiais sensíveis ao magnetismo (geralmente, óxido de ferro). O cabeçote de leitura e gravação manipula as moléculas deste material por meio de seus polos. Para isso, a polaridade das cabeças muda em uma frequência muito alta: quando está positiva, atrai o polo negativo das moléculas e vice-versa. De acordo com esta polaridade é que são gravados os bits (0 e 1). No processo de leitura de dados, o cabeçote simplesmente "lê" o campo magnético gerado pelas moléculas e gera uma corrente elétrica correspondente, cuja variação é analisada pelo controlador do HD para determinar os bits.
Para a "ordenação" dos dados no HD, é utilizado um esquema conhecido como geometria dos discos. Nele, o disco é "dividido" em cilindros, trilhas e setores:
 


As trilhas são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua borda, como se estivessem um dentro do outro. Estas trilhas são numeradas da borda para o centro, isto é, a trilha que fica mais próxima da extremidade do disco é denominada trilha 0, a trilha que vem em seguida é chamada trilha 1 e assim por diante, até chegar à trilha mais próxima do centro. Cada trilha é dividida em trechos regulares chamados de setores. Cada setor possui uma capacidade determinada de armazenamento (geralmente, 512 bytes).

E onde entra os cilindros? Eis uma questão interessante: você já sabe que um HD pode conter vários pratos, sendo que há uma cabeça de leitura e gravação para cada lado dos discos. Imagine que é necessário ler a trilha 42 do lado superior do disco 1. O braço movimentará a cabeça até esta trilha, mas fará com que as demais se posicionem de forma igual. Isso ocorre porque normalmente o braço se movimenta de uma só vez, isto é, ele não é capaz de mover uma cabeça para uma trilha e uma segunda cabeça para outra trilha.

Isso significa que, quando a cabeça é direcionada à trilha 42 do lado superior do disco 1, todas as demais cabeças ficam posicionadas sobre a mesma trilha, só que em seus respectivos discos. Quando isso ocorre, damos o nome de cilindro. Em outras palavras, cilindro é a posição das cabeças sobre as mesmas trilhas de seus respectivos discos.

Formatação

Note que é necessário preparar os discos para receber dados. Isso é feito por meio de um processo conhecido como formatação. Há dois tipos de formatação: formatação física e formatação lógica. O primeiro tipo é justamente a "divisão" dos discos em trilhas e setores. Este procedimento é feito na fábrica. A formatação lógica, por sua vez, consiste na aplicação de um sistema de arquivos apropriado a cada sistema operacional. Por exemplo, o Windows é capaz de trabalhar com sistemas de arquivos FAT e NTFS. O Linux pode trabalhar com vários sistemas de arquivos, entre eles, ext3 e ReiserFS.


Interfaces

Os HDs são conectados ao computador por meio de interfaces capazes de transmitir os dados entre um e outro de maneira segura e eficiente. Há várias tecnologias para isso, sendo as mais comuns os padrões IDE e SATA para desktops e notebooks e SCSI, SAS e FC para servidores e storages.


Interface IDE (PATA)

A interface IDE (Intelligent Drive Electronics ou Integrated Drive Electronics) também é conhecida como ATA (Advanced Technology Attachment) ou, ainda, PATA (Parallel Advanced Technology Attachment). Trata-se de um padrão que chegou pra valer ao mercado na época da antiga linha de processadores 386.
Como a popularização deste padrão, as placas-mãe passaram a oferecer dois conectores IDE (IDE 0 ou primário; e IDE 1 ou secundário), sendo que cada um é capaz de conectar até dois dispositivos. Essa conexão é feita ao HD (e a outros dispositivos compatíveis com a interface) por meio de um cabo flat (flat cable) de 40 vias. Posteriormente, chegou ao mercado um cabo flat de 80 vias, cujos fios extras servem para evitar a perda de dados causada por ruídos (interferência).