TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÃO

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UNIFEI - 2013

Fabiano Coelho Junior
Renan de Souza Daniel

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TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÃO

  1. 1. TECNOLOGIAS DE ARMAZENAMENTO DE INFORMAÇÃO Fabiano Coelho Junior, Renan de Souza Daniel Instituto de Ciências Exatas - Universidade Federal de Itajubá (UNIFEI) Av. Benedito Pereira dos Santos, 1303, Itajubá – MG – Brazil fabianocoelho06@gmail.com, renandesouzadaniel@yahoo.com.br Resumo. Antes da criação dos computadores, informação já era armazenada em diversos métodos diferentes, sendo que alguns são utilizados até hoje. Com o passar dos séculos, informação já foi guardada em desenhos, pinturas, papiros, pergaminhos e livros. Com o surgimento da informática, abriu-se um novo universo de possibilidades para armazenar informação. Esse trabalho mostra alguns dos vários métodos de armazenagem usados na informática e suas evoluções ao longo dos tempos, dividido em tecnologias obsoletas e em tecnologias ainda usadas atualmente. 1. Introdução A armazenagem de informação na informática teve vários métodos diferentes com várias tecnologias diferentes. Muitas tecnologias tiveram várias décadas de uso, mas atualmente não são mais utilizadas (como os cartões perfurados utilizados para guardar informação sobre um programa), outras tecnologias surgiram recentemente e são extremamente versáteis e úteis (por exemplo, os pequenos e altamente compatíveis pen drives), e existem outras tecnologias que foram criadas décadas atrás e até hoje demonstram sua importância de uso (os inicialmente gigantes e atualmente compactos discos rígidos são um exemplo disso). Nesse trabalho, apresentamos exemplos dessas tecnologias, descrevendo suas origens, funções e funcionamento. 2. Tecnologias Obsoletas 2.1. Cartões Perfurados Os cartões perfurados são cartões com uma tabela impressa em sua face, cabendo ao programador perfurar as posições certas dessa tabela para que a máquina que lerá esse cartão realize os processos desejados. Eles foram criados em 1725 para definir o padrão a ser criado em um tecido por um tear mecânico. Seu uso em teares foi aperfeiçoado em 1801, mais tarde sendo utilizado na Máquina Tabuladora de Hollerith em 1880 para fazer um censo nos EUA. Daquele momento em diante, seu uso na informática foi amplo no século XX, principalmente entre as décadas de 50 e 70, com o seu uso para programar computadores. Atualmente, seu uso é obsoleto, já que a programação computacional pode ser feita com os dispositivos de entrada e saída da máquina. 2.2. Memória em Linha de Retardo Antes da criação da Memória de Acesso Aleatório (Random Access Memory, RAM em inglês), existia a Memória em Linha de Retardo (Delay Line Memory em inglês). Essa forma criada durante a Segunda Guerra possuía um método diferente de armazenamento: ela consistia em (no lugar de
  2. 2. comprimir a informação em bits) transformar impulsos elétricos em ondas sonoras, mandá-las através de um tubo de mercúrio e reeletrificá-las do outro lado. Assim o processo era repetido interminavelmente, fazendo com que os impulsos de informação não fossem perdidos nem armazenados, mas sim "lembrados" constantemente, como um eco. O UNIVAC I é um exemplo de computador que usava essa tecnologia. 2.3. Tubo de Williams-Kilburn O Tubo de Williams-Kilburn foi a primeira forma de armazenamento de acesso aleatório criada na informática. Projetado em 1946 e implementado em 1948 pelo professor Frederick C. Williams, consistia em um tubo de raios catódicos modificado de forma que pontos e traços apresentados na tela representassem zero e um (bits). Possuía inicialmente 1024 bits (128 bytes) de capacidade armazenamento, logo em seguida foi aperfeiçoado para conter 2048 bits (256 bytes) por Tom Kilburn. O Manchester Mark I, conhecido como primeiro computador a armazenar dados e programas em RAM, utilizava o Tubo de Williams. 2.4 Fita Magnética A fita magnética foi criada em 1928 pelo engenheiro alemão Fritz Pfleumer. Sua criação foi utilizada na informática para gravar dados a partir de 1951 no computador UNIVAC I. Sua capacidade era de 128 caracteres gravados por polegada de fita, tendo uma velocidade média de 12800 caracteres gravados por segundo, 7200 se considerar os espaços em branco entre os blocos de fita. A largura da fita normalmente era de 26,5 centímetros e seu comprimento variava, sendo 730 metros e 1460 metros os mais comuns. Seu funcionamento consiste em uma fita plástica coberta por óxido de ferro (FeO). Óxido férrico (Fe2O3) é também usado. Esses óxidos são materiais ferromagnéticos, significando que se expô-los a um campo magnético, eles serão permanentemente magnetizados pelo campo. Essa habilidade dá à fita magnética duas características atraentes: a) é possível gravar qualquer coisa instantaneamente e a fita se lembrará do que foi gravado para tocar novamente a qualquer momento; b) é possível apagar a fita e gravar outro conteúdo nela a qualquer momento. Em 1963, a versão cassete compacta foi introduzida no mercado pela Phillips inicialmente com o propósito de ser usada em máquinas de ditação. Em 1979, a Sony lançou o Walkman, popularizando as fitas cassetes para serem usadas em gravação de música. Porém, por causa do tamanho e velocidade reduzidos, a qualidade do áudio era limitada. Alguns computadores na década de 80 utilizavam a fita cassete como uma opção de armazenamento de dados e programas no lugar do disquete. A taxa de dados variava entre 500bits/s e 2000bits/s, apesar de alguns jogos eletrônicos utilizassem rotinas especiais de carregamento mais rápido, chegando a 4000bits/s. 2.5. Disquete O disquete foi criado na IBM por Alan Shugart em 1967. Ele possuiu 3 formas físicas diferentes ao longo do tempo: forma de 8 polegadas, de 5,25 polegadas e de 90mm. A capacidade de armazenagem variava, porém as mais comuns eram de 360 kilobytes para disquetes de 5,25 polegadas e 1,44 megabyte para disquetes de 90mm. Seu funcionamento é semelhante ao da fita magnética, porém a fita magnética é distribuída em uma única fita linear, enquanto a superfície magnética do disquete é dividida em pistas concêntricas e setores, assim o software pode sair de um arquivo e seguir para um outro arquivo específico sem ter de passar por todos os dados salvos entre eles.
  3. 3. Tipo de disco Ano Capacidade 8-inch 1971 80 kB 8-inch 1973 256 kB 8-inch 1974 800 kB 8-inch dual-sided 1975 1MB 5¼-inch 1976 160 kB 5¼-inch DD 1978 360 kB 5¼-inch QD 1980 720 KB 5¼-inch HD 1984 1.2 MB 3½-inch 1984 720 kB 3½-inch HD 1987 1.44 MB 3½-inch ED 1991 2.88 MB 3½-inch EDS 1993 5.76 MB Tabela 1- tipos de disquete, seus respectivos anos de lançamento e suas capacidades de armazenagem. 3. Tecnologias Contemporâneas 3.1. Disco Rígido O disco rígido (HD) é a forma de armazenamento mais utilizada ultimamente em computadores. É um sistema de armazenamento de dados de alta capacidade e, por não ser volátil, é ideal para estocar arquivos e programas. Todos os dados inseridos são mantidos mesmo quando o computador é desligado e só são excluídos se forem ordenados pelo usuário. O HD é composto por discos magnéticos, onde são armazenados os dados, e uma cabeça de leitura. Para inserir dados nos discos, a cabeça de leitura movimenta-se até o ponto onde será efetuada a gravação e, utilizando pequenos eletroímãs que geram um campo magnético, alinham as moléculas de óxido de ferro que compõe o disco magnético com precisão de centésimos de milímetros. Na leitura, a cabeça de leitura capta o campo magnético gerado pelas moléculas alinhadas e, baseado nas variações dos sinais magnéticos positivos ou negativos, gera uma corrente elétrica que é lida na placa lógica do HD como uma sequência de bits representadas por 0 e 1, formando assim os arquivos. O primeiro HD utilizado em um computador foi o RAMAC 305, criado pela IBM em 1956, que possuía apenas 5MB de capacidade de armazenamento. Depois de anos de pesquisa e desenvolvimento, os HDs atuais ocupam um espaço muito menor quanto aos primeiros e possuem uma capacidade de armazenamento muito maior, chegando a suportarem terabytes de dados.
  4. 4. 3.2. Compact Disc (CD) O disco compacto foi criado e patenteado pelas empresas de produtos eletrônicos Philips e Sony, no ano de 1980, originalmente destinado ao armazenamento de músicas. Com a criação do CD- ROM (Compact Disk Read-Only-Memory) em 1985, pode-se armazenar qualquer tipo de dado trabalhando num processo de gravação em espaços muito pequenos. O disco é composto por uma lâmina de material plástico, uma película metalizada em alumínio e uma camada impressa com as informações do disco e do fabricante. Na gravação, o disco recebe a ação de um laser que cria depressões na película metálica, representando assim os bits de informação. Na leitura, o laser percorre a trilha do CD e, baseado nas variações da intensidade da luz criadas pelas depressões, codifica a informação e a apresenta no terminal do computador. Essa trilha, se estendida, pode atingir 5km de comprimento. A capacidade padrão de armazenamento de um CD é de 700MB, porém existem variações que podem atingir até 2GB de capacidade. A velocidade de um leitor de CD é importante para a eficiência na transferência de dados. Os primeiros leitores trabalhavam na velocidade original de 150KB por segundo, correspondendo hoje a velocidade de 1x. Ultimamente, os leitores trabalham numa velocidade de 56x transferindo arquivos a 8400KB por segundo. 3.3. Digital Video Disc (DVD) O DVD surgiu de uma disputa entre empresas para o desenvolvimento de uma mídia que substituiria o CD e principalmente o VHS na distribuição de filmes. Nesta disputa, a empresa vencedora foi a Toshiba, com seu projeto chamado Super Density Disc. Utilizando a base da tecnologia criada pela Toshiba e com algumas alterações impostas por empresas como Sony e Philips, chegou-se a um resultado final, lançado em 1997: o DVD, como conhecemos hoje. A gravação de um DVD é feita de modo similar à de um CD. A diferença se dá na propriedade do DVD que pode conter depressões de tamanho reduzido e menor espaço entre elas. Isto garante uma capacidade de armazenamento cerca de 7 vezes maior do que a de um CD padrão. Apesar de ter sido originalmente desenvolvida como uma mídia para distribuição de filmes, seu uso é muito diversificado. Pode-se usar o DVD para a gravação de jogos para consoles, arquivos de dados, músicas, imagens, entre outros. 3.4. Blu-Ray Disc O Blu-Ray é a nova tecnologia para a distribuição filmes, especialmente os produzidos com qualidade digital. Seu desenvolvimento foi patrocinado por várias empresas como: Sony, LG, Philips, Apple, Warner Bros, Disney, entre outras. Devido a sua capacidade limitada, O DVD deixou de ser suporte para filmes, principalmente aqueles desenvolvidos com grande qualidade de resolução. Assim, foi necessário a criação de uma nova tecnologia: o Blu-Ray, batizada assim devido a cor do laser de leitura, que é azul/violeta. Esta nova mídia tem capacidade de 25GB, cerca de 5 vezes maior que um DVD padrão. A gravação de dados em um Blu-Ray é a mesma de um CD ou um DVD. O diferencial desta mídia se dá ao fato de que o laser de leitura ser da cor azul, ao invés da vermelha que era utilizada nas tecnologias anteriores. A cor azul possui um menor comprimento de onda (cerca de 405 nanômetros) o que o faz muito mais preciso. Assim, as depressões em um Blu-Ray podem ser
  5. 5. muito menores, chegando a apenas 0,15 mícron de comprimento: mais de duas vezes menor que a depressão em um DVD. Utilizando outras tecnologias aliadas ao laser azul, o Blu-Ray conseguiu sua grande capacidade de armazenamento, chegando a 128GB em discos de 4 camadas. Além do seu uso para a distribuição de filmes, a Sony empregou esta tecnologia para seu console Playstation 3, enquanto os outros consoles desta mesma geração ainda utilizam o DVD. O uso do Blu-Ray em computadores ainda é restrito devido ao preço dos componentes de leitura e gravação. 3.5. Cartões de Memória O cartão de memória, ou cartão de memória flash, é uma unidade de armazenamento de dados que utiliza uma memória flash, que pode ser regravado várias vezes e não necessita de eletricidade para manter os dados gravados. Possui uma variedade enorme de usos como, por exemplo, câmeras digitais, celulares, reprodutores de música, entre outras. São portáteis e suportam condições de uso e armazenamento mais rigorosos que outros dispositivos baseados em peças móveis. A origem desta tecnologia se dá pela criação do Compact Flash pela Intel em 1989, criando assim a base da tecnologia que é empregada até hoje. Eram resistentes quanto a temperatura e surgiram como uma opção para os disquetes. Em 1995 foi criado pela Toshiba o SmartMedia, um cartão de memória flash constituído apenas de um chip coberto por uma camada plástica. Baseado nesta tecnologia, foi criado em 1997 pela Siemens e SanDisk o Multimidia Card (MMC), com dimensões menores e maior capacidade de armazenamento, ideal para dispositivos portáteis. Em 1998 a Sony entra no mercado de cartões de memória com o Memory Stick, tendo capacidade menor que os outros dispositivos das concorrentes, porém, podia trocar informações diretamente com um PC. Não conseguiram muita popularidade, mas ainda são fabricados. Em 2001, foi criado o SD (Secure Digital) pelas empresas Panasonic, Toshiba e Sandisk. É atualmente o padrão para cartões de memória devido sua grande compatibilidade com praticamente qualquer dispositivo. São baseados na tecnologia do MMC, com dimensões menores e maior capacidade de armazenamento. Os cartões de memória são constituídos de um chip de silício que fica entre dois transístores. Um destes transístores funciona como uma porta de controle, ativando as células e fazendo a leitura dos dados. O outro transístor é responsável por gravar os dados no chip. Atualmente, possuem grande capacidade de armazenamento, chegando a superar a casa de 256GB. 3.6. USB Flash Drives (Pen Drives) Os pen drives funcionam de maneira similar aos cartões de memória, utilizando uma memória flash para o armazenamento de dados. Seu diferencial é a forma de comunicação com os dispositivos: utiliza uma porta USB que garante grande velocidade de transferência de dados e ótima compatibilidade com vários dispositivos. Os primeiros pen drives foram desenvolvidos em 2000 pelas empresas IBM e Trek Technology, com capacidade inicial de 8MB. Hoje em dia já existem pen drives de 1TB, desenvolvidos pela Toshiba e lançados no primeiro semestre de 2013. O pen drive é constituído de uma placa de circuito revestida por um envoltório plástico robusto, o que o torna bastante resistente. A gravação de dados se dá de maneira similar aos cartões de memória, porém, neste caso, é feita através do conector USB.
  6. 6. 4. Conclusão Após pesquisar sobre as diversas formas de armazenagem computacional de informação, concluímos que, com o passar do tempo, as técnicas de armazenagem de informação foram ficando cada vez mais práticas e com maior capacidade. Nota-se também que a tecnologia de armazenagem está evoluindo muito mais rápido atualmente do que algumas décadas atrás. 5. Referências: Virtual Exhibition in Informatics http://cs-exhibitions.uni-klu.ac.at/index.php?id=309 Tubo de Williams-Kilburn http://www.dinocomp.com.br/index.php? page=shop.product_details&flypage=shop.flypage&product_id=44&category_id=17&manufacture r_id=0&option=com_virtuemart&Itemid=29 The history of computer data storage, with pictures http://royal.pingdom.com/2008/04/08/the-history-of-computer-data-storage-in-pictures/ Delay Line Memory: How Computers Remembered Before RAM http://gizmodo.com/5498229/delay-line-memory-how-computers-remembered-before-ram How Floppy Disk Drives Work – HowStuffWorks http://www.howstuffworks.com/floppy-disk-drive.htm Informática – CD-ROM – InfoEscola http://www.infoescola.com/informatica/cd-rom/ Como funciona um disco rígido? – TecMundo http://www.tecmundo.com.br/aumentar-desempenho/3469-como-funciona-um-disco- rigido-.htm A história e o futuro do disco rígido http://www.dicasparacomputador.com/historia-futuro-disco-rigido-hd-hard-disk Tudo o que você precisa saber sobre cartões de memória – TecMundo http://www.tecmundo.com.br/cartoes-de-memoria/31521-tudo-o-que-voce-precisa-saber-sobre- cartoes-de-memoria.htm Como funciona o Pen Drive http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/3619-art614 Como funciona um DVD – HowStuffWorks http://eletronicos.hsw.uol.com.br/dvd.htm Como funcionam os discos Blu-Ray – HowStuffWorks http://eletronicos.hsw.uol.com.br/blu-ray.htm

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