O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1956, e foi lançado em 16 de Setembro de 1957.
O disco rígido é uma memória não-volátil, ou seja, as informações não são perdidas quando o computador é desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa, atualmente o disco rígido não é só interno, existem também os externos, que possibilitam o transporte de grandes quantidades de dados entre computadores sem a necessidade de rede. É uma das memórias secundárias do computador e pode ser 2.5” ou 3.5”. O disco rígido liga-se à placa-mãe através de um controlar de disco rígido que faz a conversão entre o processador e o disco rígido. O controlador de disco rígido gere os discos que a ele estão ligados, interpreta os comandos enviados pelo processador e encaminha a informação para o disco interessado.
A velocidade de acesso às informações dos discos dependem da velocidade em que estes giram.
Os padrões mais comuns são de 5.400 rpm (rotações por minuto), 7.200 rpm e 10.000 rpm.
É uma das memórias secundárias do computador e pode ser de 2.5” ou 3.5”.
O disco rígido liga-se à placa mãe através de um controlador de disco, que faz a conversão entre o processador e o disco rígido. O controlador de disco rígido gere os discos que a ele estão ligados, interpreta os comandos enviados pelo processador e encaminha-os para o disco interessado.
Para serem usados pelo computador, precisam de uma interface de controlo.
• As existentes são:
• IDE (Intergrated Drive Electronics)
• SCSI (Small Computer System Interface)
• SATA (Serial ATA).
IDE, na interface IDE, também é possível conectar outros dispositivos, como unidades de CD/DVD. Para que isto ocorra, faz-se uso de um padrão conhecido como ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface) que funciona como uma espécie de extensão para tornar a interface IDE compatível com os dispositivos mencionados. Vale frisar que o próprio computador, por meio de seu BIOS e/ou do chipset da placa-mãe, reconhece que tipo de aparelho está conectado em suas entradas IDE e utiliza a tecnologia correspondente (em geral, ATAPI para unidades de CD/DVD e outros, ATA para discos rígidos). Como já dito, cada interface IDE de uma placa-mãe pode trabalhar com até dois dispositivos simultaneamente, totalizando quatro. Isso é possível graças à EIDE (Enhanced IDE), uma extensão do IDE criada para que este último possa aumentar a velocidade de transmissão de dados dos discos rígidos e, claro, permitir a conexão de dois dispositivos em cada cabo flat.
SCSI (Small Computer System Interface)
A interface SCSI (Small Computer System Interface) - normalmente pronunciada como "scazi" - é uma especificação antiga criada para permitir transferências de dados mais rápidas, de até 320 MB/s (megabytes por segundo). Como esta é uma tecnologia mais complexa e, consequentemente, mais cara, sua utilização nunca foi comum em ambientes domésticos, a não ser por usuários que podiam investir em computadores pessoais mais poderosos. A sua aplicação sempre foi mais frequente em servidores. É possível encontrar dispositivos que utilizam a interface SCSI até nos dias de hoje, no entanto, esta perdeu espaço para a tecnologia SATA.
SATA (Serial ATA)
A especificação SATA (Serial ATA) se tornou padrão no mercado, já que oferece várias vantagens em relação ao PATA, como maiores taxas de transmissão de dados, dispensa de uso de jumpers, cabos de conexão e alimentação mais finos (facilitando a circulação de ar dentro do computador), entre outros.
Para compreender o funcionamento básico dos discos rígidos, precisa conhecer seus principais componentes. Os tão mencionados discos, na verdade, ficam guardados dentro de uma espécie de "caixa de metal". Estas caixas são seladas para evitar a entrada de material externo, pois até uma partícula de poeira pode danificar os discos, já que estes são bastante sensíveis. Isso significa que se você abrir um HD em um ambiente despreparado e sem o uso dos equipamentos e das técnicas apropriadas, terá grandes chances de perdê-lo. Um deles é um chip conhecido como controlador, que gerencia uma série de ações, como a movimentação dos discos e das cabeças de leitura/gravação, o envio e recebimento de dados entre os discos e o computador, e até rotinas de segurança.
Outro dispositivo comum à placa lógica é um pequeno chip de memória conhecido como buffer (ou cache). Cabe a ele a tarefa de armazenar pequenas quantidades de dados durante a comunicação com o computador. Como este chip consegue lidar com os dados de maneira mais rápida que os discos rígidos, o seu uso agiliza o processo de transferência de informações. No mercado, atualmente, é comum encontrar discos rígidos que possuem buffer com capacidade entre 2 MB e 64 MB.
Pratos e Motor
• Os pratos são os discos onde os dados são armazenados.
• Eles são feitos de alumínio (ou de um tipo de cristal)
recoberto por um material magnético e por uma camada de material protetor.
• HDs com grande capacidade contam com mais de um prato, um sobre o outro. Eles ficam posicionados sob um motor responsável por fazê-los girar.
Gravação e Leitura dos Dados
• As trilhas são círculos que começam no centro do disco e vão até a sua
borda, como se estivesse um dentro do outro.
• Essas trilhas são numeradas da borda para o centro.
• Cada trilha é dividida em trechos regulares chamados de setor.
• Cada setor possui uma determinada capacidade de armazenamento.
DMA e UDMA
Antigamente, somente o processador tinha acesso direto aos dados da memória RAM. Com isso, se qualquer outro componente do computador precisasse de algo na memória, teria que fazer este acesso por intermédio do processador. Com os HDs não era diferente e, como consequência, havia certo "desperdício" dos recursos de processamento. Felizmente, uma solução não demorou para aparecer: um esquema chamado DMA (Direct Memory Access). Como o próprio nome diz, esta tecnologia tornou possível o acesso direto à memória pelo HD (e outros dispositivos), sem necessidade de "auxílio" direto do processador.
Quando o DMA não está em uso, normalmente é utilizado um esquema de transferência de dados conhecido como modo PIO (Programmed I/O), onde, grossamente falando, o processador executa a transferência de dados entre o HD e a memória RAM. Cada modo PIO trabalha com uma taxa distinta de transferência de dados.
É importante frisar que existe também um padrão conhecido como Ultra-DMA (ou UDMA). Esta especificação permite transferência de dados em uma taxa de, pelo menos, 33,3 MB/s (megabytes por segundo). O padrão UDMA não funciona se somente for suportado pelo HD - é necessário que a placa-mãe também a suporte (na verdade, o seu chipset), caso contrário, o HD trabalhará com uma taxa de transferência mais baixa. Veja o porquê: há 4 tipos básicos de Ultra-DMA: UDMA 33, UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de megabytes transferível por segundo. Assim, o UDMA 33 transmite ao computador dados em até 33 MB/s; o UDMA 66 faz o mesmo em até 66 MB/s e assim por diante. Agora, para exemplificar, imagine que você instalou um HD UDMA 133 em seu computador. No entanto, a placa-mãe só suporta UDMA de 100 MB/s. Isso não significa que seu HD vai ficar inoperante. O que vai acontecer é que seu computador somente trabalhará com o HD na taxa de transferência de até 100 MB/s e não na taxa de 133 MB/s.
Certamente já observou que, com o passar do tempo, a capacidade de armazenamento dos HDs aumentou consideravelmente, sem que isso tenha resultado em dispositivos fisicamente maiores. Há alguns truques para isso, como empilhar discos dentro da unidade. Mas o diferencial está em tecnologias ligadas ao processo de gravação e à densidade dos discos.
Quando falamos de densidade estamos nos referindo, essencialmente, à quantidade de dados que pode ser armazenada em um mesmo espaço. A ideia é a de fazer com que cada vez mais dados possam ser gravados sem necessidade de aumentar este espaço. Para isso, uma das técnicas mais utilizadas consiste no uso da gravação perpendicular.
Antes, é necessário compreender o que é gravação longitudinal. Trata-se de uma técnica antiga, mas que só começou a perder espaço com a popularização dos atuais discos rígidos SATA.
A gravação de dados em um HD é possível graças ao eletromagnetismo. Em poucas palavras, uma corrente elétrica é gerada para criar um pequeno campo magnético na cabeça de leitura e gravação. Este campo causa influência nas partículas existentes na superfície do disco, fazendo-as ficarem organizadas conforme a polaridade (negativa ou positiva). Um conjunto de partículas magnetizadas de uma forma ou de outra é que determina se o bit gravado é 0 ou 1.
Com a gravação longitudinal chegando ao seu limite, a indústria teve que buscar uma alternativa. É aí que entra em cena a gravação perpendicular, bastante utilizada nos dias de hoje.
Nesta técnica, as partículas são alinhadas de maneira perpendicular, ou seja, na vertical, como se as partículas ficassem em "pé" em vez de "deitadas", grossamente falando. Uma camada extra existente logo abaixo ajuda a tornar o processo ainda mais efetivo.
A gravação perpendicular consegue não só aumentar expressivamente a capacidade de armazenamento, como protege o disco do mencionado risco de desmagnetização. Além disso, o alinhamento vertical torna a camada mais espessa, gerando campos mais fortes e, assim, facilitando o trabalho da cabeça de leitura e gravação.
NCQ (Native Command Queuing)
É comum encontrar nos discos rígidos atuais um recurso de nome NCQ (Native Command Queuing) que pode otimizar o desempenho do dispositivo. Como? A partir de um esquema de reorganização capaz de diminuir a carga de trabalho da unidade.
Grossamente falando, o NCQ funciona da seguinte maneira: em vez de a cabeça de leitura e gravação seguir para pontos dos disco na ordem em que estes foram solicitados, a funcionalidade faz com que este procedimento aconteça de acordo com a proximidade dos pontos. Mas considerando a proximidade, os acessos são realizados de maneira mais rápida: O NCQ não só otimiza o acesso aos dados, como ajuda a aumentar a vida útil do HD por proporcionar menor desgaste dos componentes.
Em Resumo:
O HD já passou por diversas mudanças desde o seu surgimento. Só para dar um exemplo de evolução, os modelos mais antigos tinham um problema que,
se não tivesse sido resolvido, talvez deixaria os discos rígidos atrasados em relação ao progresso dos mais componentes de um computador:
o motor de movimentação das cabeças de leitura e gravação era lento.
Isso porque quando as cabeças precisavam ir de um cilindro a outro o faziam de um em um até chegar ao destino.
Hoje, as cabeças vão diretamente ao cilindro requisitado.
No mais, basta observar o quão os HDs ficam mais rápidos, mais confiáveis e com maior capacidade ao longo do tempo.
Isso deixa claro que um dia o disco rígido pode até perder o seu "reinado" para outra tecnologia de armazenamento
de dados - SSD, por exemplo -, mas isso está longe de acontecer.
Para encerrar, uma pequena curiosidade: 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 receber o apelido de "30-30".
No entanto, existia um rifle chamado Winchester 30-30 e, logo, a comparação entre os dois foi inevitável.
Como consequência, o HD passou a ser chamado também de Winchester, nome que não é mais utilizado,
mas que algumas pessoas pronunciavam antigamente sem saber exatamente do que se tratava.