Matérias :: Informática

Memória

Introdução

Como o conteúdo da memória RAM do micro se perde quando o desligamos, devemos ter outros meios de armazenar os nossos dados e programas, de modo que eles possam ser recuperados futuramente. As memórias ROM, apesar de manter as informações inalteradas, é uma memória de somente leitura, não permitindo que o usuário a utilize para armazenar seus dados.

Dados e programas devem ser, portanto, armazenados em outro meio (mídia) que não seja elétrico. Normalmente é empregado o meio magnético: fitas e discos magnéticos (disquetes e DR). Outra mídia cada vez mais popular é a óptica (CDs). Desse modo as informações são armazenadas em um meio não volátil e podemos recupera-las em uma outra oportunidade.

Adiante, citaremos algumas dos tipos de memórias de massa, utilizadas para esses fins.

Floppy Disk

É uma unidade de disco removível de pequena capacidade. Vários foram os tamanhos e capacidades desses discos. Alguns armazenavam somente 10KB, o que hoje em dia não significa quase nada em questão de tamanho de arquivo.

Dentre esses padrões de disquetes, dois ainda são encontrados:

·         5 ¼”: Raríssimamente utilizados na atualidade, estes disquetes comportavam até 1,2MB.

·         3 ½”: estes floppys, de alta densidade, apesar de pequena suas capacidades, é ainda muito utilizado. Dentre as capacidades, a que mais se encontra são os de 1,44MB.

Os drives de disquete são controlados pela BIOS e funcionam perfeitamente no MS-DOS, mas para isso, ele deve ser constado no Standard CMOS Setup.

Zip Drive

Antigamente, os drives de disquete de 1,44MB cabiam bastante arquivos, mas hoje em dia com a evolução, esses disquetes “perderam” a capacidade, pois os arquivos são cada vez mais maiores.

Uma solução para armazenamento foram os Zip Drives, que utiliza discos de 100 e 250 MB. Para alguns casos, este é um bom armazenador, pois tem boa quantidade de memória para se armazenar.

Existem também os Super Disks LS-120, que opera em drives de disquete comums.

HDD (Hard Disk Drive)

HD é a sigla para Hard Disc (Disco Rígido em português). Também conhecido como winchester, trata-se de um aparelho responsável por armazenar informações permanentemente nos computadores. Todas as informações que você tem no seu computador, como documentos, planilhas eletrônicas, arquivos em MP3, programas e o próprio sistema operacional, só estão no computador porque estão armazenados em um HD. O funcionamento deste dispositivo, assim como alguns conceitos que o envolvem, serão explicados aqui. Este artigo é dividido em duas partes, sendo que na segunda, são mostrados os recursos IDE e DMA.

Os componentes do HD

Para entender o funcionamento do HD é necessário conhecer os componentes que o compõem: discos (onde os dados são efetivamente armazenados), cabeçote de leitura e gravação, atuador e controladora. Existem outros dispositivos, mas os citados são mais importantes. A foto abaixo mostra a imagem de um HD produzido pela empresa Maxtor. Todos os seus componentes ficam dentro desta "caixa metálica".

O primeiro item que vamos ver são os discos. Neles é que as informações são armazenadas. Os discos (geralmente feitos de alumínio) possuem uma camada externa de material magnético. Sobre essa camada, geralmente há outra, com material lubrificante, que tem a finalidade de proteger a superfície do disco no caso de contato físico com os cabeçotes. Um HD pode ter de 1 a 5 discos (um embaixo do outro). Tecnicamente é possível ter mais, no entanto, o aparelho teria dimensões maiores. Num HD de 80 GB por exemplo, podem existir 4 discos, cada um com capacidade de 20 GB, mas isso varia de fabricante para fabricante. Na imagem abaixo, é possível ver a posição em que os discos são colocados no HD.

Agora, vejamos outro componente importante dos HDs: o cabeçote. Trata-se de um dispositivo muito pequeno que fica na ponta de uma peça conhecida como atuador, que tem a função de movimentar-se do meio até a borda dos discos enquanto estes giram. Esse trabalho, consiste nos processos de leitura e gravação, ou seja, é o cabeçote que lê e armazena dados nos discos. O cabeçote em si, é uma espécie de bobina, que converte energia elétrica em impulsos magnéticos no processo de gravação e faz o contrário no processo de leitura.

Como um HD pode ter mais de um disco, sendo um embaixo do outro, o mesmo pode ocorrer com os cabeçotes. Além disso, são comuns HDs que possuem dois cabeçotes, sendo cada um dedicado a um lado do disco. Um fato curioso, é que olhando diretamente para o cabeçote, tem-se a impressão de que este está "grudado" no disco. A verdade, é que a distância entre o cabeçote e um disco é menor que a espessura de um fio de cabelo. Por isso, existem mecanismos para proteger os discos no caso de contato entre ambos, pois quando isso ocorre, há grandes chances da camada magnética ser danificada e causar a perda permanente de dados. É por esta razão que é importante evitar quedas do computador ou então dar pancadas quando ele trava por alguma razão. As pancadas podem fazer o cabeçote e os discos se tocarem (head crash).

Outro detalhe que é importante frisar, é que geralmente, o que faz o cabeçote se manter na posição adequada para gravar/ler dados é o ar proveniente da rotação dos discos. Essa rotação, assim como a movimentação do atuador, é feita por dispositivos conhecidos como motores. Quando os discos param de girar, há um mecanismo que leva o cabeçote até uma área conhecida como "landing zone" ou "área de repouso". Trata-se de um local que não é usado para armazenar dados e que fica no centro do disco.

O processo de armazenamento de dados

Para armazenar e localizar dados em um HD, um dispositivo chamado controlador (ou controladora) se utiliza de informações conhecidas por número de trilhas, setores e cilindros. O conjunto dessas informações é denominada "geometria de disco". No processo de fabricação do HD existe uma formatação (formatação pode ser entendida como mapeamento) que define a forma de armazenamento, dividindo cada disco em trilhas e setores. Os cilindros são trilhas concêntricas na superfície dos discos e estas trilhas são divididas em setores. Estes, por sua vez, são "pedaços" do HD. Observe a ilustração do disco abaixo para entender melhor.

Um fato interessante é que os HDs possuem um cache que tem a função de armazenar informações sobre um determinado setor. Os tamanhos de cache dos primeiros HDs eram de 64 KB. Hoje, são encontrados HDs com cache de 2 MB a 8 MB.

Finalizando

Para finalizar este artigo, veja dois fatos curiosos. O primeiro é que quando a IBM lançou o HD 3340, houve um versão com capacidade de 60 MB, sendo que 30 MB eram fixos e os outros 30 MB eram removíveis. Essa característica fez este HD ganhar o apelido de "30-30". No entanto, existia um rifle chamado Winchester 30-30 e logo, a comparação entre os dois foi inevitável. Como conseqüência, o HD passou a ser chamado também de Winchester, nome que é usado até hoje por algumas pessoas, que mal fazem idéia de que este nome veio de um arma.

A outra curiosidade é que os HDs antigos tinham um problema: o motor de movimentação dos cabeçotes era lento. Isso porque se por exemplo, o cabeçote está localizado no cilindro 0 e precisa acessar o cilindro 20, ele o fazia pulando de cilindro em cilindro, até alcançar o de número 20. Hoje em dia, os cabeçotes vão diretamente até o cilindro requisitado.

CD-ROM

Falaremos agora sobre os drives e mídias CD-R (CD Recordable) e CD-RW (CD Rewriteable). Os discos são similares aos CD-ROMs, podendo ser lidos em qualquer drive de CD-ROM (exceto em modelos antigos). O CD-R pode ser gravado pelo usuário apenas uma vez e o CD-RW pode ser gravado e regravado inúmeras vezes.

Apesar de utilizarem processos de gravação diferentes, os discos CD-R e CD-RW são lidos de forma idêntica aos CD-ROMs e CDs de áudio. A figura 1 mostra o funcionamento do sistema de leitura. Um feixe LASER é emitido em direção à superfície do disco, sobre a qual é focalizado através de um sistema de lentes. Os pontos de menor e de maior refletividade na superfície do disco enviam a luz de volta pelo mesmo caminho, porém no sentido oposto. Neste caminho de volta, a luz passa por um prisma que desvia para uma célula foto elétrica, parte da luz refletida. Desta forma as variações de refletividade na superfície do disco (que representam os bits gravados) são convertidos em voltagem digital, obtendo assim os bits gravados.

Um disco CD-R pode ser lido em praticamente qualquer drive de CD-ROM, novo ou antigo, com algumas poucas exceções. Drives de CD-ROM mais antigos, com velocidades de rotação entre 8x e 16x, podem apresentar dificuldades ao ler CD-Rs, dependendo da mídia utilizada. Mesmo assim existem métodos para facilitar a leitura de CD-Rs também nesses drives, como mostraremos posteriormente neste capítulo.

Já os discos CD-RW, apesar de utilizarem o mesmo sistema de leitura, apresentam uma refletividade muito menor que a dos demais discos. Desta forma, o feixe LASER refletido tem intensidade muito fraca, e muitos drives de CD-ROM antigos não conseguem realizar a leitura. Apenas os drives de CD-ROM do tipo multiread (é o caso de todos os drives modernos, com velocidades superiores a 32x) são capazes de detectar corretamente o feixe de baixa intensidade refletido pela superfície de uma mídia CD-RW. Para saber previamente se um determinado modelo de drive de CD-ROM é multi­read, basta consultar as especificações técnicas do seu manual.

Velocidade dos drives de CD-ROM

Outro ponto importante nos CD-ROMs é a velocidade. Quanto maior é a velocidade de rotação do disco, ou seja, a velocidade com que o CD gira maior é a taxa de transferência de dados. Os primeiros drives transferiam dados a uma velocidade de 150 KB por segundo (KB/s). Esses eram chamados de drives de velocidade simples, ou seja, 1X. Com o passar do tempo, foram lançados drives cada vez mais rápidos, sem que para isso, tenham ficado cada vez mais caro. Hoje, você paga até mais barato por um CD-ROM de 56X, do que um de 1X, em 1993. Para saber o valor da taxa de transferência do seu drive de CD-ROM, basta multiplicar a velocidade do drive (essa informação esta presente na parte frontal) por 150. Por exemplo, se seu drive possui 52X, faça 52 ×150= 7800 KB/s. Veja a tabela abaixo:

A constituição do CD

Basicamente, todos os CDs são constituídos em cima de uma superfície plástica, que pode variar muito de fabricante para fabricante. Isso não importa muito para nós e aqui basta saber que existem plásticos mais rígidos, outros menos rígidos, alguns mais quebradiços, outros com características que o tornam opaco com o tempo, etc. Felizmente, a grande maioria de fabricantes acaba optando por material de qualidade, até porque não encarece tanto a produção. Ainda assim existem casos de CDs esquecidos no carro que, com o calor excessivo, liberaram gases corrosivos provenientes desse plástico que os danificaram e o pior: danificaram a cabeça de leitura do CD Player.

Geralmente os CDs que garantem durabilidade maior são feitos com ligas plásticas de melhor qualidade e menos suscetíveis a alterações climáticas. Ligas mais vagabundas (normalmente encontradas em mídias mais baratas, abaixo de R$ 2,50) são naturalmente mais vulneráveis à dilatação térmica. Assim, o simples fato de colocar o CD em um drive que esquente muito pode reduzir sua vida útil em meses e fazer com que ele não seja mais lido em outras unidades.

Em cima deste plástico, em uma só face, é aplicado uma camada sensível a determinados comprimentos de onda. É a camada de gravação propriamente dita.

No CD de face azul esta camada é feita de um material especial denominado cianino. Esse material é um composto metálico com propriedades eletromagnéticas especiais cuja composição não é revelada pelos fabricantes. Por tratar-se de uma tecnologia comercial, provavelmente só teríamos acesso a seus componentes se pagássemos por isso. O cianino tem uma cor predominantemente azulada (ciano).

Nos CDs de face dourada, prateada e esverdeada, esta camada é formada por uma variação do composto cianino, denominado fitohalocianino que pode ser mais ou menos azulado de acordo com as concentrações dos compostos básicos do material. Alguns especialistas estipulavam que CDs que com fitohalocianino devam ser necessariamente mais baratos, uma vez que sua concentração de cianino é menor e que estes CDs seriam voltados para o mercado de baixo custo, mas isso não é verdade. O que ocorre é que alguns dos compostos do cianino original foram substituídos e outros foram acrescentados nesse novo cianino, por motivos não revelados, mas que está ligado à durabilidade e que já estaremos vendo. A fama de "CDs de baixo custo" criou uma cultura que ainda hoje pode ser facilmente detectada que afirma que os CDs de coloração azul são os melhores sem embasamento técnico e científico algum.

Sobre esta camada é aplicado o material reflexivo unicamente metálico. Essa camada pode ser constituída de duas diferentes ligas: uma liga de prata ou uma liga de ouro 24 K. Naturalmente, o ouro possui maior durabilidade e menor suscetibilidade a danos do que a prata.

A cor final resultante da face de gravação do CD é determinada pela camada reflexiva e pela camada de gravação e por suas concentrações.

As mídias azuis são feitas de cianino em alta concentração com uma camada reflexiva a base de prata. As mídias douradas e prateadas são feitas com uma camada de fitohalocianino sobre uma camada a base de ouro. Isso joga por água abaixo aquele velho raciocínio de que os CDs prateados são feitos de prata. Alguns modelos levam nessa liga de ouro uma determinada proporção de alumínio, que ajuda a gerar a cor final resultante. Praticamente todos as mídias prateadas são feitas com camadas com ligas de ouro e a indústria não se manifestou para desdizer esta afirmativa, o que significa que ainda não existem no mercado mídias prateadas feitas com camada reflexiva com ligas unicamente de prata.

Especificamente no caso do CD esverdeado, é preciso saber que ele tanto pode ser feito com o fitohalocianino quanto com o cianino. Sempre com camada reflexiva em liga de ouro.

Na Figura 1 você pode observar o esquema de camadas em um CD. A cabeça de leitura do drive está na figura apenas para demonstrar qual é a face de leitura.

Figura 1: Esquema de básico camadas em um CD-R.

A camada de adesivo ilustrada na Figura 1, nos CDs mais baratos pode simplesmente não existir, o que faz com que tanto a camada de gravação quanto a camada metálica possam ser arrancadas quando cola-se e retira-se uma etiqueta do CD. Desconfie de CDs que tenham o lado contrário ao da gravação muito brilhosas nas cores prata e ouro. Os grandes fabricantes de CD fazem questão de inserir camadas adesivas em seus CDs com suas propagandas, nome e informações sobre o CD. Um arranhão nessa superfície quando ela não está protegida por um adesivo qualquer é inúmeras vezes pior do que um arranhão na face de leitura.

O primeiro CD gravável foi produzido para a Mitsui, pela Taiyo Yuden, que desenvolveu uma liga de ouro com cianino resultando na coloração esverdeada. O processo que produz os CDs dourados a base de ouro e fitohalocianino foi desenvolvido pela Toatsu Chemicals. Já a Verbatim desenvolveu a mídia azulada, composta por ligas de prata e uma camada de cianino. Os CDs prateados - que só chegaram ao mercado em 1998 - foram inventados pela Ricoh e trata-se de uma camada de ouro sobre um "advanced" fitohalocianino. Isso explicaria a coloração prateada do CD apesar de uma base reflexiva de ouro. Outros fabricantes que entraram posteriormente no mercado começaram a produzir mídias prata com o fitohalocianino convencional, mas acrescentando concentrações mais altas de alumínio à liga reflexiva. São os CDs prata/esverdeada, mais baratos do que os irmãos com a tecnologia da Ricoh.

Existem dois motivos básicos para essa riqueza de mídias encontradas no mercado. O primeiro motivo é que como cada um destes compostos é um composto comercial, nenhuma empresa que deseje produzir CDs pode usar livremente a tecnologia de outra sem pagar nada. Parece ser lógico acreditar que nenhuma empresa vai querer vender sua tecnologia para uma concorrente, por mais que isso custe. Assim, se uma nova empresa deseja produzir CDs tem que criar suas novas ligas e camadas, apesar de todas serem baseadas em conceitos fundamentais que permitem generalizar o cianino e o fitohalocianino para todas.

Alguns CDs, como o "Infoguard" da Kodak possuem ainda camadas extra que têm unicamente a função de aumentar a vida útil do CD. Essas camadas são basicamente sistemas que protegem contra arranhões e alguns que permitem arranhões até determinada profundidade. Hoje em dia quase todas as mídias (exceto as extremamente baratas) possuem sistemas como este, não necessariamente com a mesma tecnologia, mas com intuito semelhante.

Já os CDs-RW possuem uma composição completamente diferente, excetuando-se a camada plástica. Em substituição ao composto de cianino e à liga metálica reflexiva é colocado uma espécie de cristal que torna-se opaco ou translúcido de acordo com o comprimento de onda que o atravessa. Esses CDs refletem apenas 30% do raio incidente, o que impossibilita que eles sejam lidos em qualquer drive de CD (os CDs convencionais refletem de 70% a 80% do raio incidente). A leitura dos CD-RW só é possível em drives que possuam um circuito denominado AGC, ou em português, Controle Automático de Ganho, que compensa esta "má reflexão". Os fabricantes nunca emitiram uma nota sequer comentando a composição destes CDs e qualquer coisa que você encontre sobre esse material especial de gravação é mera especulação

<-Anterior

Diversos - Exercícios resolvidos