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Modernidade dos Discos Rígidos, cartões e memórias. Dispositivos de armazenamento modernos. Aula 8

Este artigo foi escrito por JMJG, para auxiliar no estudo das aulas de hardware administrada por nossa empresa. Aqui encontra-se apenas alguns materiais didáticos das aulas, maiores informações e dúvidas com o próprio instrutor da aula. Ligue para (11) 2308-4673 e inscreva-se em nosso curso presencial.

Muitos computadores antigos, até mesmo em 1950 já usavam meios de armazenamento de dados. Não é suficiente apenas processar as informações, mas queremos que elas fiquem disponíveis por tempo suficiente para serem compreendidas. Certas informações muito importantes, devem ainda ser conservadas por muitos anos, até mesmo perpetuadas.

No mundo digital, a velocidade é tão rápida, que tudo não passa de uma fração de nanosegundos. Se não armazenarmos as informações, nem saberíamos que elas já foram processadas.

Da Fita ao Disco Rígido

As primeiras unidades eletrônicas de armazenamento (após os cartões perfurados) foram as unidades de fita magnética (inventada em 1928 na Alemanha).

Em 1951, o UNIVAC foi o primeiro computador a utilizar este sistema de armazenamento. Melhor que o cartão perfurado, pois não rasga ou se estraga com facilidade, aguentando um uso muito mais severo. Além disso a rapidez ao acesso de dados, era muito maior. Centenas de computadores, adotaram a fita magnética como sua principal mídia de armazenamento.

Porém com o avanço da tecnologia, os computadores foram ficando mais rápidos, e o desejo por mais velocidade de acesso aos dados, foi esbarrando num problema tecnológico.

As fitas magnéticas, armazenam dados sequenciais, de forma que não podemos acessar diretamente os dados, sem fazer o rebobinamento do carretel inteiro! Depois imagine ter que voltar tudo para ler o dado que está lá no começo.... Hummm, será que não daria para melhorar isso?

SIM, usando algum dispositivo que permita acesso Aleatório aos dados! Mas não haviam inventado ainda....

Foi em 1956 que engenheiros da IBM, tentaram melhorar a fita magnética, para isso se inspiraram no antigo disco LP. A vantagem do formato circular, permite que as informações estejam facilmente disponíveis, bastante para tal, que a qualquer momento o braço de leitura faça a coleta da informação, e volte para sua posição original. Hummmm, é muito mais rápido do que o tempo de rebobinamento da fita!

Engenheiros da IBM e o primeiro HD do mundo!

Surge então nosso primeiro disco rígido no mundo. Com capacidade para incríveis 5Mb (mega bytes)! 

50 discos magnéticos banhados, presos num motor elétrico girando em alta velocidade. A postos , cabeçotes leitores movido com um mecanismo controlado eletrônicamente fazem a leitura do ponto exato onde nosso dado está armazendo.  Era uma verdadeira obra prima da mecatrônica, tudo isso em 1956!

Este disco rígido era uma vitrola computadorizada (jukebox) + um leitor de fita K7. Os Engenheiros usaram o que existia de melhor na época, e realmente foram geniais!

305 RAMAC (Random Access Method of Accounting and Control) era o nome dele. Traduzindo, "Método de acesso randômico para gerenciamento e controle".

IBM 305 RAMAC em uso para gravação de dados

Digno e muito apropriado. Após essa invenção, os discos rígidos era um acessório desejado por todo computador. Mas era extremamente caro, pesado.

Muitas empresas se concentraram em desenvolver tecnologias para discos rígidos (hard disk) mais leves, compactos e com maior armazenamento.

Atualmente, temos milhões de RAMAC's dentro de poucos centímetros, graças ao avanço da eletrônica. Nossos HD's (hard disk) são uma obra prima da mecatrônica, e devem ser tratados com muito cuidado!

Quedas ou batidas violentas, podem causar danos irreversíveis ao HD. Os pratos internos dos discos atuais, são feitos de vidro, para exigir menos atrito e girar mais rápido (+ 7200rpm). Com isso qualquer queda pode ser fatal!

Uma vez quebrado, não há meios de se recuperar a informação. Outro pesadelo, é quando o cabeçote de leitura arranha o disco interno (devido a falhas mecânicas ou batidas violentas). Tudo isso pode estragar nosso bom e velho disco rígido.

Outro problema é a vida útil, um dia o HD poderá sofrer desgaste mecânico de suas peças internas, causando falhas e até mesmo danos irreparáveis.

O HD também é uma memória, que não perde seus dados quando desligada da energia, e pode ser lida e gravada constantemente pelo usuário/sistema operacional.

Tecnologias dos Discos Rígidos

SSD (Solid State Drive): Disco de Estado Sólido. Uma versão mais moderna do HD, que não possui partes mecânicas internas, nem discos girando em alta rotação. 

Consiste numa placa eletrônica, abrigando dezenas de circuitos integrados, e chips de memória.

O SSD é mais caro que um HD comum, e ainda possui menos capacidade de armazenamento, porém é mais rápido, durável, e confiável do que um HD comum! Imagine que o SSD é um pen-drive gigante, usando chips de memória FLASH que não perdem o dado gravado, mesmo quando desligado da energia elétrica.

Ainda existem os Modelos SSHD (Híbridos) no qual se misturam as tecnologias HD+SSD para fabricar um disco rígido que permite tirar proveito do melhor das duas tecnologias e manter um preço razoável com alta capacidade de armazenamento bem como alta velocidade!

Antigos discos IDE X SATA

IDE/ATA (Integrated Drive Electronics) é um  padrão mundial de barramento paralelo (PATA),para conexão de periféricos de dados, (HD,CD-ROM) já obsoleto.

Numa ligação IDE, a controladora de disco (chipset) opera em 2 canais por barramento IDE.

MASTER: Dispositivo Primário do Canal

SLAVE: Dispositivo Secundário do Canal.

Não devem haver 2 Master ou 2 Slaves no Mesmo canal IDE, ocorrerá conflito!

Para isso, deve-se selecionar corretamente a posição dos Jumper's. 

Exemplo de um HD IDE

Posição Padrão dos Jumpers de um HD IDE antigo

Além disso o cabo de ligação pode ser de 40 ou 80 vias. O conector de energia é o padrão antigo. Esta configuração está obsoleta, atualmente todas as placas mães não estão saindo de fábrica com conector IDE, e são raras as fontes de alimentação que também possuem conectores assim. Para se ligar um HD IDE antigo num computador novo, é necessário usar adaptadores especiais.

O padrão SATA (Serial Ata) introduzido em 2003 é o novo meio de conexão. Ele é mais fácil, e praticamente não tem erro! Basta conectar o cabo SATA de energia e de dados, SEM necessidade de ajustar Jumpers!

Hoje estamos no padrão SATA3, de maior velocidade de transferência chegando á 6 Gbit/seg.

Veja na Foto Abaixo como é a estrutura mecatrônica do HD. Uma obra prima da robótica.

Hd Internamente não muda mesmo SATA.

Memória FLASH (E2PROM)

As memórias FLASH são uma evolução das antigas E2PROM de 1980.  A EPROM (Erasable Programmable Read - Only Memory)  program  é uma memória ROM que poderia ser regravada, em situações especiais, muito usado em BIOS das placas mães.

Programador de EPROM

Porém antes de se gravar, o chip da EPROM tinha que ser exposto a luz ultravioleta por algumas horas, para ser apagada. Logo depois, um equipamento especial, poderia reprogramar o chip. No final sua janela era coberta novamente para se evitar apagamento acidental. 

Como toda ROM, a EPROM também não perde seus dados, quando a energia elétrica for desligada.

E2PROM (Electrically - Erasable Programmable Read-Only Memory), é uma evolução da EPROM, pois este chip não necessita ser apagado por luz, e sim por um comando eletrônico. Desta forma, a E2PROM não precisa ser retirada do circuito, e pode ser rapidamente regravada!

Boa parte da BIOS das novas placas mães, são gravadas em memória Flash.

Pen Drive em seu interior tem um chip Flash

Os pen drives e todos os demais cartões de memória, flash drives, SSD, utilizam chips de memória Flash. Com isso o dado NÃO se apaga, mesmo com o dispositivo sem energia, e pode ser facilmente reprogramado.

Cartões de Memória São Flash E2PROM

Todos os cartões de memória atualmente, são feitos de memória Flash, mais rápidos, duráveis, e resistentes do que os discos rígidos comuns. Porém são mais caros para se fabricar, possuem menos espaço (comparado do HD comum) e possuem uma infeliz limitação. A quantidade de vezes que podem ser regravados, embora bem alta, ela existe. Uma vez alcançado o limite, o chip deve ser descartado.

A Flash memory ainda possui uma taxa de transferência menor, comparado aos HD's comuns. Porém está se tornando o futuro, em breve todos os dispositivos de armazenamento serão do estado sólido.

Até a próxima

JMJG (Engenheiro eletrônico/Instrutor de Hardware)

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