Armazenamento em disco - Disk storage

O armazenamento em disco (também chamado de armazenamento em unidade ) é uma categoria geral de mecanismos de armazenamento em que os dados são registrados por várias alterações eletrônicas, magnéticas, ópticas ou mecânicas em uma camada de superfície de um ou mais discos rotativos. Uma unidade de disco é um dispositivo que implementa esse mecanismo de armazenamento. Os tipos notáveis ​​são a unidade de disco rígido (HDD) contendo um disco não removível, a unidade de disquete (FDD) e seu disquete removível e várias unidades de disco óptico (ODD) e mídia de disco óptico associada .

(O disco de ortografia e o disco são usados ​​de forma intercambiável, exceto onde as marcas comerciais impedem um uso, por exemplo, o logotipo do Compact Disc. A escolha de uma forma particular é freqüentemente histórica, como no uso da IBM da forma de disco começando em 1956 com o " IBM 350 disk storage unidade ").

Seis unidades de disco rígido
Três unidades de disquete
Uma unidade de disco de CD-ROM (ótico)

Fundo

As informações de áudio foram originalmente gravadas por métodos analógicos (consulte Gravação e reprodução de som ). Da mesma forma, o primeiro disco de vídeo usou um método de gravação analógico. Na indústria da música, a gravação analógica foi substituída principalmente pela tecnologia óptica digital , onde os dados são gravados em um formato digital com informações ópticas.

O primeiro dispositivo comercial de armazenamento em disco digital foi o IBM 350, lançado em 1956 como parte do sistema de computação IBM 305 RAMAC . O armazenamento de discos de acesso aleatório e baixa densidade foi desenvolvido para complementar o armazenamento de alta densidade de acesso sequencial já usado fornecido por unidades de fita usando fita magnética . A inovação vigorosa na tecnologia de armazenamento em disco, juntamente com a inovação menos vigorosa no armazenamento em fita, reduziu a diferença no custo de aquisição por terabyte entre o armazenamento em disco e o armazenamento em fita; entretanto, o custo total de propriedade dos dados em disco, incluindo energia e gerenciamento, permanece maior do que o da fita.

O armazenamento em disco agora é usado tanto no armazenamento do computador quanto no armazenamento eletrônico do consumidor, por exemplo, CDs de áudio e discos de vídeo ( VCD , DVD padrão e Blu-ray ).

Os dados em discos modernos são armazenados em blocos de comprimento fixo, geralmente chamados de setores e variando em comprimento de algumas centenas a muitos milhares de bytes. A capacidade bruta da unidade de disco é simplesmente o número de superfícies do disco vezes o número de blocos / superfície vezes o número de bytes / bloco. Em certos drives IBM CKD legados, os dados eram armazenados em discos magnéticos com blocos de comprimento variável, chamados de registros; o comprimento do registro pode variar nos discos e entre eles. A capacidade diminuiu conforme o comprimento do registro diminuiu devido aos intervalos necessários entre os blocos.

Métodos de acesso

As unidades de disco digital são dispositivos de armazenamento em bloco . Cada disco é dividido em blocos lógicos (coleção de setores). Os blocos são endereçados usando seus endereços de bloco lógico (LBA). A leitura ou gravação no disco ocorre na granularidade dos blocos.

Originalmente, a capacidade do disco era muito baixa e foi melhorada de várias maneiras. As melhorias no projeto mecânico e na fabricação permitiram cabeçotes menores e mais precisos, o que significa que mais trilhas poderiam ser armazenadas em cada um dos discos. Avanços nos métodos de compressão de dados permitiram que mais informações fossem armazenadas em cada um dos setores individuais.

A unidade armazena dados em cilindros, cabeçotes e setores . A unidade de setores é o menor tamanho de dados a ser armazenado em uma unidade de disco rígido e cada arquivo terá muitas unidades de setores atribuídas a ele. A menor entidade em um CD é chamada de quadro, que consiste em 33 bytes e contém seis amostras estéreo completas de 16 bits (dois bytes × dois canais × seis amostras = 24 bytes). Os outros nove bytes consistem em oito bytes de correção de erro CIRC e um byte de subcódigo usado para controle e exibição.

As informações são enviadas do processador do computador para o BIOS em um chip que controla a transferência de dados. Em seguida, ele é enviado para o disco rígido por meio de um conector de vários fios. Depois que os dados são recebidos na placa de circuito da unidade, eles são traduzidos e compactados em um formato que a unidade individual pode usar para armazenar no próprio disco. Os dados são então passados ​​para um chip na placa de circuito que controla o acesso ao drive. A unidade é dividida em setores de dados armazenados em um dos lados de um dos discos internos. Um HDD com dois discos internos normalmente armazena dados em todas as quatro superfícies.

O hardware na unidade diz ao braço atuador onde ele deve ir para a pista relevante e a informação comprimida é então enviada para a cabeça que muda as propriedades físicas, ótica ou magneticamente, por exemplo, de cada byte na unidade, armazenando assim a informação. Um arquivo não é armazenado de maneira linear, em vez disso, é mantido da melhor maneira para uma recuperação mais rápida.

Velocidade de rotação e layout da trilha

Comparação de várias formas de armazenamento em disco mostrando faixas (fora da escala); verde denota início e vermelho denota fim.
* Alguns gravadores CD-R (W) e DVD-R (W) / DVD + R (W) operam nos modos ZCLV, CAA ou CAV.

Mecanicamente, há dois movimentos diferentes ocorrendo dentro do inversor. Um deles é a rotação dos discos dentro do dispositivo. O outro é o movimento lateral da cabeça ao longo do disco à medida que ela se move entre as trilhas.

Existem dois tipos de métodos de rotação de disco:

O posicionamento da trilha também segue dois métodos diferentes nos dispositivos de armazenamento em disco. Dispositivos de armazenamento focados em armazenar dados de computador, por exemplo, HDDs, FDDs, unidades zip Iomega , usam trilhas concêntricas para armazenar dados. Durante uma operação sequencial de leitura ou gravação, após o drive acessar todos os setores em uma trilha, ele reposiciona a (s) cabeça (s) para a próxima trilha. Isso causará um atraso momentâneo no fluxo de dados entre o dispositivo e o computador. Em contraste, os discos ópticos de áudio e vídeo usam uma única trilha em espiral que começa no ponto mais interno do disco e flui continuamente para a borda externa. Ao ler ou gravar dados, não há necessidade de interromper o fluxo de dados para mudar de faixa. Isso é semelhante aos discos de vinil, exceto os discos de vinil que começam na borda externa e espiralam em direção ao centro.

Interfaces

A interface da unidade de disco é o mecanismo / protocolo de comunicação entre o resto do sistema e a própria unidade de disco. Dispositivos de armazenamento destinados a computadores desktop e móveis geralmente usam interfaces ATA ( PATA ) e SATA . Os sistemas corporativos e os dispositivos de armazenamento de ponta geralmente usam interfaces SCSI , SAS e FC , além de algum uso de SATA.

Terminologia Básica

  • Disco - geralmente se refere a dispositivos e mídia magnética.
  • Disco - Exigido por marcas comerciais para certas mídias e dispositivos ópticos.
  • Platter - Um disco de gravação individual. Uma unidade de disco rígido contém um conjunto de pratos. Os desenvolvimentos na tecnologia óptica levaram a várias camadas de gravação em DVDs .
  • Fuso - o eixo giratório no qual os pratos são montados.
  • Rotação - os pratos giram; duas técnicas são comuns:
    • A velocidade angular constante (CAV) mantém o disco girando a uma taxa fixa, medida em revoluções por minuto (RPM). Isso significa que as cabeças cobrem mais distância por unidade de tempo nas trilhas externas do que nas internas. Este método é típico de discos rígidos de computador.
    • A velocidade linear constante (CLV) mantém fixa a distância percorrida pelas cabeças por unidade de tempo. Portanto, o disco tem que diminuir a velocidade à medida que o braço se move para os trilhos externos. Este método é típico para unidades de CD .
  • Track - O círculo de dados gravados em uma única superfície de gravação de um prato.
  • Setor - um segmento de uma trilha
  • Formatação de baixo nível - Estabelecendo as trilhas e setores.
  • Head - O dispositivo que lê e grava as informações - magnéticas ou ópticas - na superfície do disco.
  • Braço - O conjunto mecânico que suporta a cabeça conforme ela se move para dentro e para fora.
  • Tempo de busca - Tempo necessário para mover a cabeça para uma nova posição (trilha específica).
  • Latência rotacional - Tempo médio, uma vez que o braço está no caminho certo, antes que uma cabeça esteja sobre um setor desejado.
  • Taxa de transferência de dados - a taxa na qual os bits de dados do usuário são transferidos de ou para o meio. Tecnicamente, isso seria denominado com mais precisão a taxa de transferência de dados "bruta" .

Veja também

Referências