Funcionamento e componentes de um disco rígido

' L V F R V
,QWURGXomR
Por ser um sist ema complexo e dest acado, os discos rígidos merecem muit a
at enção. Não só por ist o: por ser o t ipo de mídia mais ut ilizado at ualment e, os discos
rígidos possuem import ância vit al para os microcomput adores e principalment e para o
usuário, que neles guardará t odos os programas e dados gerados.
Ent ender o f uncionament o de um disco r ígido é essencial, t ant o do pont o de vist a da
mont agem e manut enção de micr ocomput adores, mas principalment e, da recuperação de
dados. O disco r ígido - t ambém conhecido como disco f ixo ou pelo seu apelido de
Winchest er - é uma das melhores f ormas de gravarmos uma grande quant idade de
inf ormações para uso post erior (memória de massa). A idéia de um disco rígido é simples:
imagine um disquet e que, ao invés de ser f lexível e removível, sej a rígido e f ixo a um
sist ema de cont role. Uma caixa pret a onde ist o é abrigado é o disco r ígido.
Por ser lacrado, t al disco pode t er uma precisão muit o maior: em disquet es há uma
t oler ância em relação às t rilhas do mesmo, pois um disquet e pode acomodar com uma cert a
f olga dent ro de uma unidade de disquet e. Por ser f ixo, o t amanho da cabeça de
leit ura/ gravação pôde ser reduzida sensivelment e. Como conseqüência imediat a t emos um
t amanho menor do campo magnét ico, possibilit ando a gravação de dados mais pr óximos uns
dos out ros. Com ist o. Temos uma alt a quant idade de t rilhas e set or es em um só disco
Na verdade, não é ut ilizado um só disco, mas sim um conj unt o deles, 2, 3 ou 4, por
exemplo. Para cada um desses discos, exist e uma cabeça de leit ura e gravação específ ica
f azendo com que, ao cont rário das unidades de disquet e, que normalment e possuem duas
cabeças, eles t enham várias cabeças, 4, 6 ou 8.
O mot or do disco rígido f az com que o conj unt o dos discos gire a uma velocidade
elevadíssima: 3600RPM. Com uma velocidade t ão alt a, uma simples part ícula de poeira
eqüivaleria a uma grande explosão se em cont at o com a superf ície magnét ica. Por est e
mot ivo o disco rígido é um sist ema lacrado e sem cont at o diret o com o meio ext er no.
Por est ar girando t ão rápido, cria-se um colchão de ar ent re a superf ície magnét ica
dos discos e as cabeças de leit ura/ gravação. Port ant o, quando em f uncionament o, não há
cont at o ent re as cabeças de leit ura/ gravação e a superf ície magnét ica. Caso exist isse
est e cont at o, as cabeças marcariam inevit avelment e a superf ície magnét ica, acarret ando a
perda de dados escrit os e, principalment e, a dest r uição imediat a da mesma.
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Quando há aliment ação, o disco r ígido ent ra em f uncionament o imediat o, girando
const ant ement e. Caso o mot or do conj unt o de prat os f osse acionado soment e quando
acessado o disco r ígido - como ocorre com os disquet es dent ro das unidades - a inércia
f aria com que os dados demorassem muit o para serem acessados. Port ant o, para at ingir
uma velocidade de acesso r ápida, os discos giram const ant ement e. O gerenciament o de
consumo elét rico exist ent e em alguns microcomput adores pode det erminar, por ém,
períodos de int ervalo no giro do mot or dos prat os, de modo a economizar energia.
*HRPHWULD GRV 'LVFRV
Quando f alamos em t rilha, nos ref erimos a uma t rilha de um det erminado disco
isoladament e, j á que, quando f alamos em cilindro, queremos nos ref erir a um conj unt o de
t rilhas que ocupam a mesma posição espacial no t ot al de discos present es no disco r ígido.
Por exemplo: quando dizemos t rilha 0, podemos est ar nos ref erindo à t rilha 0 de qualquer
disco present e no acionador de disco r ígido . No ent ant o, quando dizemos cilindro 0,
est amos nos ref erindo ao conj unt o f ormado por t odas as t rilhas 0 present es, t ot alizando
t odos os discos exist ent es no acionador de disco r ígido.
Em um disco r ígido, a numer ação dos set ores não é f eit a seqüencialment e em uma
mesma f ace como nos disquet es, mas sim dist ribuída pelas f aces do disco. Para um melhor
desempenho de busca em disco, os set ores que compõem um arquivo deverão est ar
seqüenciais. Se est iverem dist ribuídos pelas f aces de modo que o conj unt o das cabeças
não precise nem se mover, melhor ainda. Um arquivo de 4 set ores por exemplo, possuirá
um t empo de acesso menor se est es quat ro set ores f orem lidos um por cada cabeça sem
precisar mover o conj unt o. Caso cont rário, se cada set or est iver em uma mesma f ace, ser á
necessário mover mais 3 vezes o conj unt o das cabeças, o que gast ar á mais t empo. Por est e
mot ivo, dizemos que MBR e o set or de boot est ão no mesmo cilindro. Sim, eles est ão em
um mesmo cilindro, porém em t rilhas dif erent es: cada t rilha est á em uma f ace dif erent e.
Para sabermos a capacidade t ot al de um disco r ígido, devemos conhecer a sua
geomet ria. A geomet ria de um disco r ígido é f ormada pelo número de t rilhas por f ace (ou
cilindros), o número de f aces (ou cabeças) e o número de set ores por t rilha. Mult iplicando-
se est es t rês valores, t eremos o número t ot al de set ores do disco. Mult iplicando-se o
result ado por 512 (cada set or ainda comport a 512 Byt es), t eremos a capacidade t ot al do
disco rígido - ATENÇÃO - em byt es. Para sabermos o result ado em MB, deveremos dividir
o result ado encont rado por 1.048.576, que é o valor em decimal de 1MB. I st o poder á
causar um pouco de conf usão, principalment e em caso de arredondament os.
)RUPDWDomR )tVLFD [ )RUPDWDomR /yJLFD
Tant o disquet es como discos r ígidos possuem dois t ipos de f ormat ação, sendo que

nos disquet es não há dif erença t ão essencial como quando nos ref erimos a discos
rígidos. Est es dois t ipos de f or mat ação podem ser explicados da seguint e f orma:
1. Format ação em baixo nível: Também chamada de f ormat ação f ísica, est e t ipo de
f ormat ação é a divisão da superf ície da mídia magnét ica em t rilhas e set ores.
2. Format ação em alt o nível: Também chamada de f ormat ação lógica, est e t ipo de
f ormat ação é a preparação dos set ores para uso pelo sist ema operacional, além da
inclusão do set or de boot , do diret ório-raiz e da FAT. Ant es da f ormat ação lógica,
um disco r ígido necessit a da def inição da t abela de part ição, para saber como ser á
dividido. Dest a f orma, o pr ocesso de f ormat ação de um disco r ígido seria:
Os discos rígidos vêm f ormat ados em baixo nível de f ábrica e, dependendo da
f amília a que pert ença, ele não poderá ser ref ormat ado em baixo nível.
$ 6XSHUILFtH 0DJQpWLFD
O processo ut ilizado na magnet ização de discos é conhecido como plat ed media
(mídia laminada). Est e processo era car íssimo no começo, porém com os anos de ut ilização
seu cust o caiu vert iginosament e. Hoj e em dia, t odos os discos r ígidos usam est e processo,
permit indo discos de alt íssima capacidade com alt a conf iabilidade em um mesmo espaço
f ísico.
0RGXODomR
As inf ormações a serem gravadas sobre a superf ície magnét ica são digit ais e a
superf ície magnét ica est á prepar ada para armazenar soment e campos magnét icos. Há
marcações especiais a serem gravadas, como por exemplo "início de set or", "f im de set or "
e dados de conf er ência de erros. Caso não exist issem marcações dest e t ipo, os dados
poderiam ser conf undidos f acilment e. Cada inf ormação a ser gravada sobre a superf ície
magnét ica é codif icada de maneira que signif ique uma seqüência part icular de campos
sobre a superf ície magnét ica, de modo que não haj a dúvida em relação ao dado pret endido.
Esse esquema de codif icação é chamado t ambém de modulação.
3DUWLFLRQDPHQWR
O part icionament o de um disco r ígido é um processo indispensável, mesmo que você
)RUPDWDomR HP EDL[R QtYHO
3DUWLFLRQDPHQWR
)RUPDWDomR HP DOWR QtYHO

ut ilize o disco r ígido int eiro com uma só part ição. Aliás, est e é o procediment o mais
comum. O Part icionament o é f eit o no moment o da inst alação do sist ema operacional pela
primeira vez. Após o Part icionament o o disco dever á ser f ormat ado.
&RQH[mR DR 0LFURFRPSXWDGRU
A int erf ace cont roladora é quem realment e cont rola o disco r ígido e ela t em muit o
t rabalho. Todos os dados lidos pelo disco r ígido são enviados à int erf ace, porém, ainda não
"preparados" para uso. São enviados à int erf ace t ant o os dados em si quant o os sinais de
sincronismo dest es dados. Cabe à int erf ace prepar á-los, um processo conhecido como
separação de dados. E como erros ocorrem - principalment e perda de dados - a int erf ace
pede ao disco r ígido uma releit ura dos dados, t ornando lent o o processo. Quem realment e
cont rola o disco rígido é a int erf ace. Uma vez f ormat ado, um disco r ígido seguindo um
det erminado padrão, não ser á possível o mesmo ser ut ilizado por out ra int erf ace, a não
ser que sej a ref ormat ado.
6&6, 6PDOO RPSXWHU 6VWHP ,QWHUIDFH

O SCSI não é apenas um padr ão de discos r ígidos. É um padr ão de ligação de
perif éricos em geral. E por mot ivo simples: à medida que f oram aparecendo cada vez mais
perif éricos elet r ônicos digit ais, nada mais j ust o que os mesmos pudessem ser conect ados
ao microcomput ador. E nada mais lógico do que padronizar t al conexão. É f ácil imaginar,
por exemplo, um aparelho de CD. Podemos ligá-lo ao microcomput ador at ravés de uma
port a SCSI . E t al ligação é simples. Todo o cont role do apar elho de CD est á onde? Na
int erf ace? Não! No pr óprio aparelho de CD. A int erf ace SCSI t rabalha ext remament e
f olgada, pois t odo o cont r ole de perif éricos est á no pr óprio perif érico e ist o é muit o
import ant e. Na verdade, não exist e uma cont roladora SCSI , mas uma int erf ace, um host
SCSI , responsável soment e pela t roca de dados ent re o microcomput ador e o perif érico.
Por que f alamos ent ão dest a f abulosa int erf ace se est amos t rat ando de discos r ígidos?
Porque exist em discos rígidos int eligent es que t rabalham no padr ão SCSI . Apesar da
ut ilização de discos r ígidos SCSI ser algo mais ou menos recent e - é muit o crescent e,
principalment e no armazenament o de alt as capacidades de dados, da ordem de GB para
cima - os microcomput adores Macint osh e Amiga sempre t rabalharam com a int erf ace
SCSI . Fora discos r ígidos, prat icament e qualquer aparelho elet rônico at ual pode ser ligado
a int erf aces SCSI . Há uma nít ida t endência para a const rução de perif éricos que a
ut ilizem. Port ant o, para qualquer perif érico novo que surj a, não hesit e em prognost icar
que ut ilizará uma int erf ace SCSI . Ent re os perif éricos que podem ser conect ados à
int erf ace SCSI podemos cit ar:

Discos rígidos de alt a perf ormance;

Drivers de CD-ROM;

Scanners de mesa;

Zip drive;

Fit as St reammer

Fit as Dat
A inst alação f ísica é muit o int eressant e. Todos os perif éricos são ligados em
cadeia, um após o out ro. Em cada cadeia SCSI podem ser conect ados at é 8 disposit ivos
SCSI , cada um recebendo uma ident if icação, um I D. Assim, o primeiro disposit ivo recebe
I D0 e o ult imo I D7. Dent ro de uma cadeia SCSI , o pr óprio host SCSI é t rat ado como um
disposit ivo qualquer. Dest a maneira, deverá ocupar t ambém um I D. No caso do host SCSI
ele dever á ut ilizar obrigat oriament e o I D7. No caso de discos r ígidos, eles só poder ão
ut ilizar o I D0 e o I D1. Se você quiser que o disco r ígido dê boot , dever á obrigat or iament e
at ribuir o I D0 a ele. I st o é f eit o no pr óprio perif érico, at ravés de um j umper. Os demais
perif éricos poderão ut ilizar qualquer I D, de acordo com o gost o pessoal do usuário. A
única regra: dois perif éricos não poderão ut ilizar o mesmo I D, caso cont rário haver á
conf lit o e não f uncionar ão. Em t ermos de prioridade, I D7 possui maior prioridade e I D0, a
menor.
O SCSI t radicional é um padr ão de 8 bit s que ut iliza um cabo de 50 pinos par a a
conexão dos perif éricos. Sua t axa de t ransf erência f ica em t orno de 5 Mbps. O host
SCSI é , port ant o, uma int erf ace de 8 bit s. Algumas mudanças no padr ão SCSI f oram
f eit as de modo a melhorar o desempenho. Est as mudanças f oram padronizadas no que é
conhecido como padrão SCSI -2 que consist e basicament e em duas t écnicas:

Wide SCSI : Aument o do t amanho da palavra de 8 bit s para 16 ou 32 bit s. A t axa de
t ransf erência sobe para, respect ivament e 10 Mbps e 20Mbps. No ent ant o, para
conseguir f azer est e t ipo de t ransf erência com um disposit ivo SCSI , o cabo t eve que
ser aument ado. Um cabo Wide SCSI possui normalment e 68 pinos. Port ant o, ao
adquir ir um host Wide SCSI o seu perif érico dever á ser obrigat oriament e Wide
SCSI , de modo que o dois consigam se comunicar corr et ament e.

Fast SCSI : Aument o da t axa de t ransf erência. Pode ser incluído no padrão SCSI
t radicional de 8 bit s ou no Wide SCSI de 16 ou 32 bit s. A t axa de t ransf erência
sobe para, respect ivament e 10 Mbps, 20Mbps e 40Mbps.
,QVWDODomR GH 'LVSRVLWLYRV 66,
Na inst alação de disposit ivos SCSI devemos escolher uma boa marca, e
t ermos bast ant e at enção pois podem ocorrer problemas de incompat ibilidade. A
conf iguração dever á ser f eit a com paciência, pois ut iliza canais de DMA níveis de
int errupção, endereços de I / O e possui ROM. Como possui ROM, poderemos f azer

um shadow de modo a aument ar um pouco a perf ormance do sist ema. O host
SCSI normalment e ut iliza I RQ11 e DMA0. Fisicament e, o host SCSI t radicional
geralment e possui 2 conect ores: um conect or ext erno padr ão cent ronics de 25 pinos,
para conexão de disposit ivos ext ernos, t ais como Scanners de mesa e um conect or
int erno de 50 pinos, para conexão de disposit ivos int ernos, t ais como discos r ígidos
SCSI . O cabo SCSI não poderá ult rapassar 6 met ros, uma vez que quant o maior o
cabo, maior o nível de ruído, diminuindo-se a conf iabilidade ou mesmo impedindo o
f uncionament o dos disposit ivos. Discos r ígidos SCSI não devem ser inst alados no
set up do microcomput ador. A conf iguração para discos rígidos dever á ser deixada
em Not I nst alled
,'( ,QWHJUDWHG 'ULYH (OHWURQLV

Apesar do padr ão SCSI poder ser a solução real e f inal para subsist emas de
disco rígido, ele é um padr ão caro. O host SCSI é caro e o disco rígido SCSI
t ambém. No ent ant o, não devemos esquecer que não possuímos qualquer limit e de
capacidade (t eoricament e podemos const r uir discos r ígidos SCSI com capacidade
inf init a) e não t emos problemas com ruído, j á que t odo o cont role est á localizado
dent ro do próprio disco rígido.
A compaq est ava det erminada a criar um novo t ipo de disco rígido que f osse
mais bar at o que o SCSI e que pudesse t er uma capacidade de armazenament o mais
elevada. O grande problema em relação ao aument o de capacidade est ava no ruído
exist ent e no caminho ent re o disco rígido e a int erf ace cont r oladora, que f azia com
que a int erf ace pedisse diversas ret ransmissões de dados por divergência.
A solução apresent ada pela West er n Digit al f oi bem simples: se o pr oblema é
o ruído, vamos eliminá-lo, f azendo com que o cabo de comunicação ent re o disco
rígido e a int erf ace cont r oladora sej a o menor possível. Est a empresa criou um disco
rígido onde a int erf ace cont roladora est ava int egrada diret ament e na mesma placa
dos circuit os de cont role do mecanismo do disco r ígido - ou sej a, no pr óprio disco
rígido. Com ist o, o problema de ruído f oi simplesment e eliminado.
Est a t ecnologia passou a ser chamada apropriadament e de I DE (I nt egrat ed
Drive Elet ronics - Elet r ônica de Drive I nt egrada), que acabou por se t ornar um
padrão por seu relat ivo baixo cust o. Com a int erf ace cont roladora int egrada
diret ament e no pr óprio disco rígido, bast ava encaixa-lo no barrament o do
microcomput ador. Algo como ligar diret ament e o disco r ígido, sem int erf ace alguma,
a algum slot do microcomput ador. Os microcomput adores passaram a t er na placa-
mãe um conect or miniat ura, onde o disco r ígido I DE era conect ado diret ament e,
at ravés de um f lat cable de 40 pinos. Est e t ipo de conexão passou a ser chamado

ATA (ligação, diret a ao barrament o I SA). Est a simplicidade logo t omou cont a
do mercado, o que f ez com que diversos out ros f abricant es de disco rígido criassem
os seus pr óprios discos I DE, t ransf ormando o I DE em um padr ão. Como a int erf ace
I DE é muit o simples de ser f eit a, os f abricant es começaram a int egra-la em out ra
int erf ace j á exist ent e e necessária:
A mult i I / O, que permit e a comunicação de dados e o cont role de unidades de
disquet e.
Porem, havia ainda um grande problema em relação ao mot or de moviment ação do
conj unt o das cabeças de leit ura/ gravação. De nada adiant aria a t ecnologia I DE se o
disco rígido cont inuasse burro. Era necessária a ut ilização de um sist ema de mot or
int eligent e. Passou-se a ut ilizar um novo t ipo de at uador, chamado voice coil. Est es
servos podem est ar em uma mesma f ace de disco onde exist am dados ou podem
est ar localizados em uma f ace t ot alment e dest inada aos sinais de servo. Port ant o,
não é est ranho exist ir um disco r ígido de 5 lados (cabeças), mesmo sendo est e um
número ímpar: exist em int ernament e 3 discos, ou 6 lados. Por ém, 1 lado é ut ilizado
para a orient ação do mot or, at ravés dos sinais de servo.
Mas.... e se f ormat armos um disco rígido que ut iliza at uação por voice coil em
baixo nível? Apagaremos t odos os sinais de servo, inut ilizando o disco r ígido
permanent ement e. Dest a f orma, os discos rígidos I DE não podem ser f ormat ados em
baixo nível. Não há como rescrever os sinais de servo; eles são soment e para leit ura.
Discos rígidos mais modernos f ingem est ar sendo f ormat ados em baixo nível quando
o usuário assim solicit a. O próprio disco rígido por ser int eligent e, cort a o sinal de
f ormat ação, apenas moviment ando o conj unt o de cabeças, por ém, não f ormat ando o
disco. MAS NÃO CONVÉM ARRI SCAR E ABUSAR DA SORTE. DI SCO RÍ GI DO I DE
NÃO DEVE SER FORMATADO EM BAI XO NÍ VEL.
Os discos rígidos possuem uma pequena memória, para um acesso mais r ápido.
Quando o sist ema operacional lê um set or, o disco rígido lê a t rilha int eira e
armazena nest a memória. Como é muit o provável que o próximo set or que o sist ema
operacional peça se encont re na mesma t rilha, o disco rígido não ent regará ao
microcomput ador um set or recém-lido, mas os dados const ant es nest a memória. Est a
é uma t écnica conhecida como Disk Cache (Cache de Disco).
Exist em diversos t ipos de disco rígido I DE de diversos f abricant es e o BI OS
necessit a saber como realment e acessar um deles. I st o é f eit o at ravés do set up do
microcomput ador. A geomet ria (número de cilindros, cabeças e set ores por t rila) do
disco rígido I DE deve ser ent r ada no set up, sendo gravada na memória CMOS. Par a o
acesso aos discos r ígidos dest e padrão, o BI OS simplesment e consult a o cont eúdo da

memória CMOS para usar corret ament e as sub-rot inas de t rat ament o de
disco rígido que o mesmo possui.
,'( $YDQoDGR

Tant o o padrão ATA como o BI OS se baseiam em valores geomét ricos,
(cilindros x cabeças x set ores). I st o nos apresent a um valor limit e de 504 Mb (1024
cilindros x 16 cabeças x 63 set ores), para o t amanho do disco rígido, com o I DE
avançado, que equipa a maioria dos microcomput adores at uais, podemos def inir no
set up da BI OS valores maiores do que 504 Mb.
No set up do BI OS, iremos encont rar as seguint es opções de geomet ria do
disco rígido:
Uma vez f ormat ado com uma geomet r ia e modo, o disco r ígido só ser á
acessado normalment e pela mesma geomet ria e modo. Se você f ormat ou um disco
rígido em modo NORMAL, a única maneira de t rocar de modo é ref ormat ando-o com
a nova geomet ria e modo. Não se esqueça de que a habilit ação do modo LBA e LARGE
dever á ser f eit a ant es do Part icionament o e f ormat ação do disco r ígido. Uma vez
f ormat ado com uma geomet ria e modo, o disco rígido só será acessado corret ament e
pela mesma geomet ria e modo.
,QVWDODomR GH 'RLV 'LVFRV 5tJLGRV ,'(
A inst alação de dois discos rígidos I DE pode ser complicada. Vej amos por que:
se t ivermos dois discos r ígidos, t eremos duas cont roladoras disput ando quem
cont rolar á quem e quando poderão ut ilizar a int erf ace de comunicação com o
1250$/ - Nest e modo de operação o disco é t rat ado como I DE normal e possui a
ant iga limit ação de 1024 cilindros x 16 cabeças x 63 set ores.
/%$ (Logical Block Addressing, endereçament o Lógico de Set ores) - Est e é o modo
I DE avançado. Aqui, baseado na geomet r ia inser ida no modo normal, o
microcomput ador convert e aut omat icament e a geomet ria ent rada para uma
geomet ria que se encaixe perf eit ament e à especif icação I DE avançado. Use est e
modo para acessar discos rígidos I DE at é 7,84 GB.
/$5*( - Similar ao ant erior com uma grande vant agem: caso você est ej a
t rabalhando em um microcomput ador com barrament o local e a int erf ace I DE
t ambém sej a de barrament o local (VLB, PCI ou On Board), o acesso ao disco
rígido se dará at ravés de dados de 32 bit s, agilizando o acesso ao disco.

microcomput ador.A maneira de dois discos r ígidos I DE coabit arem uma mesma
int erf ace é f eit a soment e de uma f orma: desabilit ando-se a cont roladora embut ida
no out ro disco rígido. Por est e mot ivo, dizemos que o disco com sua cont roladora
desabilit ada é escravo (slave) do out ro - que por sua vez é o mest re (mast er) do
escravo.
3DUWLFXODULGDGHV GD ,QWHUIDFH ,'(
A f im de permit ir a int erligação de disposit ivos como CD-ROM I DE e unidades
de f it a para backup, uma Segunda padronização de comunicação I DE f oi criada,
chamada ATAPI (AT At t achement Packet I nt erf ace). A part ir desse moment o, os
f abricant es começaram a denvolver int erf aces I DE que permit issem os dois t ipos de
comunicação: a ATA, ut ilizada por discos r ígidos, e a ATAPI ut ilizada por discos
rígidos, unidades de CD-ROM I DE e unidades de f it a. Fisicament e est a adoção
result ou na ut ilização de int erf aces I DE com duas port as: uma primária ATA
ut ilizando a I RQ14 e uma secundária ATAPI ut ilizando a I RQ15. Os
microcomput adores mais recent es permit em a ent rada de at é quat ro discos rígidos,
e com as novas at ualizações podemos Ter at é 4 por t as I DE.
edisonpires@yahoo.com
Pr incipal Curriculo Tut orial Links Diversos Serviços
* O R V V D U L R

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