O documento descreve os principais tipos de memória externa, incluindo discos magnéticos, ópticos e fitas magnéticas. Detalha a organização de dados em discos magnéticos em trilhas e setores e explica como o RAID distribui dados entre vários discos físicos para fornecer redundância e aumentar a confiabilidade.

1. José Luiz da Silva Tipos de Memória Externa
Organização e Arquitetura de
Computadores Disco Magnético
RAID
Parte 5
Removível
Óptico
Memória Externa
CD-ROM
CD-R/W
DVD
Fita Magnética
Organização dos dados e
Disco Magnético Formatação
Disco de metal ou plástico coberto com material Trilhas ou Anéis concêntricos
magnetizável (alumínio vidro)
Espaços entre trilhas
Redução do espaço para incremento da capacidade
Lista de empacotamento Mesmo número de bits por trilha (densidade de empacotamento
variável)
Floppy (disquete)
Velocidade angular constante
Winchester (disco rígido ou hd)
Trilhas divididas em setores
Disco Rígido removível
Tamanho mínimo é um setor por bloco
Pode haver mais de um setor por bloco
Layout Disco de Dados Disco de Cabeça Fixa/Móvel
Cabeça Fixa
Uma cabeça de leitura/gravação por trilha
Cabeças montadas em braço de alcance fixo
Cabeça móvel
Uma cabeça de leitura/gravação por face
Montada em um braço móvel
1

2. Removíveis ou não Disco flexível
Disco removível 8”, 5.25”, 3.5”
Podem ser retirados do drive e substituídos por outro Pequena capacidade
disco
Até 1.44Mbytes (2.88M não popularizou)
Lento
Provê capacidade de armazenamento ilimitada
Fácil transferência de dados entre sistemas
Universal
Disco não-removível
Permanentemente montado no drive Barato
Disco Rígido Winchester (1) Disco Rígido Winchester (2)
Desenvolvido pela IBM em Winchester (USA) Universal
Barato
Unidade lacrada
Um ou mais pratos (discos)
Cabeças flutuam em camada de limite de ar com os Armazenamento externo rápido
giros de disco Ficando maior a todo o tempo
Cabeça muito pequena para o espaço de disco Múltiplos Gigabyte
Fica mais robusto
Parâmetros típicos do HD Disco rígido removível
Características Seagate
Barracuda ES.2
Seagate
Barracuda
Seagate
Barracuda
Seagate Hitachi
Microdrive
ZIP
Aplicação Servidor de alta
7200.10
Desktop de alto
7200.9
Desktop em nível Laptop Dispositivos
Barato
capacidade desempenho de entrada portáteis
Muito comum
Somente 100MB ou 250MB
Capacidade 1TB 750 GB 160 GB 120 GB 8 GB
JAZ
Tempo mínimo de 0,8 ms 0,3 ms 1,0 ms - 1,0 ms
busca entre trilhas
Tempo médio de
busca
8,5 ms 3,6 ms 9,5 ms 12,5 ms 12 ms
Não é barato
1GB
L-120 (a: drive)
Velocidade do eixo 7200 rpm 7200 rpm 7200 rpm 5400 rpm 3600 rpm
Atraso rotacional 4,16 ms 4,16 ms 4,17 ms 5,6 ms 8,33 ms
médio
Taxa de 3 GB/s 300 MB/s 300 MB/s 150 MB/s 10 MB/s Também lê disquetes de 3½”
Ficando mais popular?
transferência
máxima
Bytes por setor 512 512 512 512 512
Trilhas por cilindro 8 8 2 8 2
2

3. Procurando Setores Formação do ST506 (antigo!)
Deve estar pronto para identificar começo de
trilha e setor Gap1 Id Gap2 Data Gap3 Gap1 Id Gap2 Data Gap3
Formatação de disco
Informações adicionais não disponíveis para o Sync Sync
usuário Byte Track Head Sector CRC Data CRC
Byte
Leitura de primeiro plano
Marca trilhas e setores
Ache outros
Características Pratos Múltiplos
Fixo (raro) ou cabeça móvel Uma cabeça por face
Removível ou fixo Cabeças são unidas e alinhadas
Face simples ou dupla (comum) Trilhas alinhadas em cada prato em forma de
Pratos simples ou múltiplos cilindros
Mecanismo da cabeça Dados são distribuídos através do cilindro
Contato (Floppy) Reduz o movimento da cabeça
Espaço fixo Aumento da velocidade (taxa de transferência)
Flutuação (Winchester)
Velocidade RAID
Tempo de busca (seek)
Redundant Array of Independent Disks
7 níveis em uso comum
Movimento da cabeça para a trilha correta)
Sem hierarquia
(Rotacional) latência Conjunto de discos físicos vistos como um drive lógico
Tempo de espera pelos dados para girarem debaixo pelo S/O
de cabeça
Distribuição dos dados através dos drives físicos
Tempo de acesso = busca + latência Podem usar capacidade redundante para armazenar
Taxa de transferência informações de paridade, garantindo a facilidade na
recuperação dos dados (na falha de disco)
3

4. Níveis de RAID
Categoria Nível Descrição
Discos Disponibilidade
Capacidade para grande
Taxa para pequena
RAID 0
transferência de dados
exigidos dos dados solicitação de E/S
de E/S
Sem redundância
Menor que disco
Stripping 0 Não redundante N Muito alta Muito alta para R/W
único
Maior que RAID Até o dobro de um único
Dados distribuídos por todos os discos
Maior que único disco para
2,3, 4 ou 5; disco para leitura;
Espelhamento 1 Espelhado 2N leitura; semelhante a único
menor que RAID semelhante a único disco
disco para gravação
(intercalado)
6 para gravação
Muito mais alta
Redundante via que único disco; Mais alta de todas as Aproximadamente o dobro
Disco lógico dividido em strips (faixas)
2 N+m
código de Hamming comparável a alternativas listadas de um único disco
Acesso RAID 3,4 ou 5
Aumento da velocidade
paralelo Muito mais alta
Paridade de bit que único disco; Mais alta de todas as Aproximadamente o dobro
3 N+ 1
intercalada comparável a alternativas listadas de um único disco
RAID 2, 4 ou 5
Paridade de bloco
Muito mais alta
que único disco;
Semelhante a RAID 0 para Semelhante a RAID 0 para Múltiplos requisições de dados provavelmente não no
mesmo disco
4 N+ 1 leitura; muito menor que leitura; muito menor que
intercalada comparável a
único disco para gravação único disco para gravação
RAID 2, 3 ou 5
Busca de discos em paralelo
Muito mais alta Semelhante a RAID 0 para
Paridade de bloco Semelhante a RAID 0 para
Acesso que único disco; leitura; geralmente, menor
5 distribuída e N+ 1 leitura/menor que único
Um conjunto de dados será distribuído por discos
independente comparável a que único disco para
intercalada disco para gravação
RAID 2, 3 ou 4 gravação
múltiplos
Mais alta de
Paridade de bloco Semelhante a RAID 0 para Semelhante a RAID 0 para
todas as
6 dual distribuída e N+ 2 leitura; menor que RAID 5 leitura; muito menor que
alternativas
intercalada para gravação RAID 5 para gravação
listadas
RAID 0 RAID 0 (mapeamento de dados)
RAID 1 RAID 1
Discos espelhados
Dados são distribuídos pelos discos
2 cópias de cada parte em discos separados
Leitura em um
Escrita em ambos
Recuperação é simples
Troca o disco com defeito e re-espelho
Nenhuma perda de tempo
Caro
4

5. RAID 2 RAID 3
Discos são sincronizados Similar ao RAID 2
Faixas muito pequenas Só um disco redundante, não importa com a grandeza
Freqüentemente único byte/palavra do array
Correção de erro calculada por bits correspondentes em Bit de paridade simples para cada conjunto
discos correspondente de bits
Múltiplos discos de paridade armazenam o código Dados em drives com falha podem ser reconstruídos
Hamming de correção de erro nas posições através de dados sobrevivente e informações de
paridade
correspondentes
Taxa de transferência
Lotes de redundância
muito alta
Caro
Não usado
RAID 4 RAID 5
Cada disco opera independentemente Como RAID 4
Bom para altas taxas de requisições de E/S Paridade distribuída por todos os discos
Grandes faixas Alocação em volta para faixa de paridade
Paridade calculada bit por bit por faixas em cada disco Evita o gargalo do RAID 4 para disco de paridade
Usado em servidores de rede
Paridade armazenada no disco de paridade
Comparação de RAID
RAID 6 Nível Vantagens
E/S bastante melhorado, distribuindo a carga de
Desvantagens aplicações
Produção e edição de vídeo. Edição
E/S por muitos canais e unidades.
A falha de apenas uma unidade resultará de imagens. Aplicações de pré-
0 Não há overhead de cálculo de paridade
na perda de todos os dados em um array impressão. Qualquer aplicação
envolvido.
Dois cálculos de paridade diferentes são executados e
exigindo alta largura da banda.
Projeto muito simples. Fácil implementar
armazenados em blocos separados em discos diferentes
100% de redundância de dados significa que não
Contabilidade. Folha de pagamento.
é preciso reconstruir em caso de falha do disco, Overhead de disco mais alto de todos os
(P e Q)
1 Financeiras. Qualquer aplicação
apenas uma cópia para o disco substituto. tipos de RAID (100%) – ineficaz
exigindo disponibilidade muito alta
Projeto mais simples do subsistema de RAID
Possibilita regenerar os dados mesmo em dois discos
Taxas de transferência de dados extremamente
Nenhuma implementação comercial.
2 altas. Projeto controlador simples em relação a Custo muito alto para cada nível
Inviável comercialmente.
Disponibilidade de dados extremamente alta
RAID 3, 4 e 5
Taxa de transferência de dados para leitura e Taxa de transação igual à de uma única Produção de vídeo e streaming ao
Desempenho de leitura semelhante ao RAID 5
3 gravação muito alta. Falha de disco tem um unidade de disco. Projeto controlador vivo. Edição de imagens. Edição de
impacto insignificante sobre o throughput muito complexo vídeo aplicações d pré-impressão.
Desempenho 30% menor em relação ao RAID 5 em
Projeto de controlador muito complexo.
Taxa de transação de dados muito alta para Pior taxa de transação de gravação e
gravação
Nenhuma implementação comercial.
4 leitura. Baixa razão entre discos de ECC e discos taxa de transferência de gravação
Inviável comercialmente.
de dados significa alta eficiência agregada. Reconstrução de dados difícil e
ineficaz no caso de falha de disco.
Mais alta taxa de transação de dados para Servidores de arquivo e aplicação.
Projeto de controlador mais complexo de
leitura. Baixa razão entre discos de ECC e disco Servidores de BD, Web, e-mail.
5 todos. Difícil de reconstruir no caso de
de dados -> alta eficiência. Bom tempo de Notícias e intranet. Nível RAID +
uma falha de disco (= RAID 1)
transferência agregado. versátil.
Oferece uma tolerância a falhas extremamente Projeto de controlador mais complexo.
Solução perfeita para aplicações de
6 alta e pode sustentar múltiplas falhas de unidade Overhead do controlador extremamente
missão crítica.
simultâneas alto para calcular endereços de paridade.
5

6. Memória óptica
CD
Compact disk. Um disco não apagável que armazena informações de áudio digitalizadas. O sistema padrão utiliza discos de 12 cm e pode gravar mais de 60 minutos de tempo
Armazenamento Óptico CD-ROM
de execução sem interrupção.
Originalmente para áudio
CD-ROM
650-700Mbytes que dão mais de 70 minutos áudio
Compact disk read-only memory. Um disco não apagável para armazenar dados de computador. O sistema padrão utiliza discos de 12 cm e pode manter mais de 650 Mbytes.
Coberto com policarbonato com película altamente
CD-R
refletiva, normalmente alumínio
CD gravável. Semelhante a um CD-ROM. O usuário pode gravar no disco apenas uma vez.
Dados armazenados como buracos
CD-RW
Leitura refletindo laser
CD regravável. Semelhante a um CD-ROM. O usuário pode apagar e regravar no disco várias vezes
Densidade de empacotamento constante
DVD
Digital versatile disk. Uma tecnologia para produzir representação digitalizada e compactada de informaçòes de vídeo, além de grandes volumes de outros dados digitais. São
velocidade linear constante
usados diâmetros de 8 e 12 c, com uma capacidade de dupla face chegando até a 17 Gbytes. O DVD básico é somente de leitura (DVD-ROM).
DVD-R
DVD Gravável. Semelhante a DVD-ROM. O usuário pode gravar no disco apenas uma vez. Só podem ser usados discos de uma face.
DVD-RW
DVD Regravável. Semelhante a DVD-ROM. O usuário pode apagar e regravar no disco várias vezes. Só podem ser usados discos de uma face.
Blu-Ray DVD
Disco de vídeo de alta definição. Oferece densidade de armazenamento de dados muito maior que o DVD, usando um laser de 405 nm (azul violeta). Uma única camada em
uma única face pode armazenar 25 Gbytes.
Velocidades de Drives de CD-ROM Formato do CD-ROM
Velocidade única para áudio
Velocidade linear constante
Sector
Mode
FF Layered
Sec
Min
1.2 ms-1
00 x 10 00 Data ECC
Trilha (espiral) é muito longa 5.27km
Dá 4391 segundos = 73.2 minutos
12 byte 4 byte 2048 byte 288 byte
São citadas outras velocidades como múltiplos
Sync Id
ex. 24x
2352 byte
A velocidade citada é o máximo que o drive Modo 0=campo de dados em branco
pode alcançar Modo 1=2048 bytes dados+correção de erros
Modo 2=2336 bytes de dados
Acesso aleatório em
CD-ROM CD-ROM pró e contra
Difícil Grande capacidade (?)
Movimento da cabeça para posição com rudez Fácil para produção em massa
Fixa a velocidade correta removível
Leitura de endereço Robusto
Ajusta ao local exigido
(bocejo!!!!) Caro para pequenas execuções
Lento
Somente leitura
6

7. Outros Armazenamentos Ópticos DVD - o que está em um nome?
CD-Gravável Digital Vídeo Disk
Disseminado Indicado para uso de filmes
de preço acessível Só roda vídeo disks
Compatível com drives de CD-ROM Disco versátil digital
CD-RW Indicado para drive de computador
Lê discos e vídeos de computador
Apagável
Ficando mais barato
principalmente compatível com drive de CD-ROM
DVD - tecnologia DVD - Gravável
Multi-camadas Cargas de dificuldade com padrões
Alta capacidade (4.7GB por camada) Primeira geração de drives de DVD podem não
Filme inteiro em um único disco ler discos de DVD-W da primeira geração
Usando compressão MPEG Primeira geração de drives de DVD podem não
Finalmente padronizado (honesto!) ler discos de CD-RW
Filmes levam codificação regional Espere por isto se estabelecer antes de
comprar!
Reproduz somente na região correta
Pode ser “fixado”
Fita Magnética Digital Audio Tape (DAT)
Acesso Serial Usa cabeça giratório (como vídeo)
Lenta Alta capacidade em fitas pequenas
Muito barata 4Gbyte sem compressão
Backup e arquivamento 8Gbyte com compressão
Backup de PC/servidores de redes
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