ACII - SL03 - Armazenamento Secundario

Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências Aplicadas e Educação
Departamento de Ciências Exatas

ACII:
Armazenamento Secundário

Prof. Rafael Marrocos Magalhães
rafael@dce.ufpb.br

05 de Setembro de 2011 UFPB - CCAE - DCE

segunda-feira, 5 de setembro de 11 1

Motivação

Como registramos
nossas histórias
(num contexto amplo)?


Sumário
Hierarquia de memória
Discos Magnéticos
Mídias Ópticas
Fitas Magnéticas
Memórias de Estado Sólido
Visão do Futuro


Hierarquia de Memória


Discos Magnéticos
Disco de plástico ou metal com substrato coberto cm material
magnetizável (óxido de ferro)

Substrato de alumínio e vidro (mais recente)

Superfície mais uniforme, Aumenta confiabilidade

Redução nos erros de superfície, reduzindo portanto erros de
leitura e escrita

Melhor rigidez gerando maior resistência a impactos e danos


Discos Magnéticos
Gravação e leitura via bobina condutiva - cabeça de leitura/gravação

Cabeça ﬁca parada enquanto discos giram

Escrita
Corrente através da bobina produz campo magnético
Pulsos enviados para a cabeça
Padrão magnético é gravado na superfície abaixo

Leitura
Cabeça de leitura separada, próxima a de escrita
Operações em alta freqüência permitem mais velocidade e maior
densidade de armazenamento


Discos Magnéticos


Discos Magnéticos
Anéis concêntricos (trilhas)

Espaços vazios entre trilhas
Reduzir esses espaços aumenta capacidade
Mesma quantidade de bits por trilha (densidade do empacotamento é
variável)

Velocidade angular é constante

Trilhas divididas em setores

O tamanho mínimo de um bloco é um setor


Discos Magnéticos
Layout do Disco

Prof. Alexandre Duarte - www.alexandrend.com - Centro de Ciências Aplicadas e Educação - CCAE/UFPB - Campus IV Litoral Norte 6


Discos Magnéticos
Tipos de Layout


Discos Magnéticos


Discos Magnéticos

Busca de setores

Disco deve ser capaz de identificar o início de uma trilha e de um
setor

Formato do disco

Informações não disponíveis para o usuário são mantidas

Marca onde iniciam e terminam as trilhas e os setores


Discos Magnéticos
Cabeça ﬁxa (raro) ou móvel

Disco removível ou ﬁxo

Simples ou dupla face (geralmente)

Único ou com múltiplos discos

Mecanismo da cabeça de leitura/gravação

Por contato (disquete)

Flutuante (HDs tradicionais)


Discos Magnéticos
Cabeça fixa

Uma cabeça de leitura para cada trilha

Cabeças montadas num braço rígido e fixo

Cabeça móvel

Uma cabeça de leitura e gravação para cada face

Montadas num braço móvel


Discos Magnéticos
Discos removíveis

Pode ser removidos da unidade e substituídos por outros
discos

Provê capacidade ilimitada de armazenamento

Transferência de dados fácil entre sistemas

Discos não removíveis

Montadas permanentemente na unidade


Discos Magnéticos
Uma cabeça por face

Cabeças são unidas e alinhadas

Trilhas alinhadas em cada prato formando cilindros

Dados são agrupados em cilindros

Reduz movimentos das cabeças de leitura/gravação

Aumenta velocidade (taxa de transferência)


Discos Magnéticos


Discos Magnéticos
Trilhas e Cilindros



Discos Rígidos
Desenvolvido pela IBM em Winchester (EUA)

Unidade selada à vácuo composta de um ou mais pratos

Cabeças deslizam entre ﬁnas camadas de ar enquanto os discos
giram

Cabeças muito pequenas permitem menores espaços vazios
(entre discos, trilhas e setores)

Cada vez mais robustos


Discos Rígidos

Universal

Barato

A mais rápida das memórias externas (será?)

Tornando-se maior a cada dia

500, 750 e até 1000 Gigabytes (1 TB) facilmente disponíveis no
momento


Discos Rígidos
Rotação do disco

Velocidade em que os discos são capazes de girar (RPM)

Tempo de busca (Mover a cabeça para a trilha desejada)

Atraso (rotacional) - Espera até o dado girar abaixo da cabeça

Tempo de acesso = Busca + Atraso

Taxa de transferência - Bytes por segundo que o disco envia para
o sistema [É o que interessa no final]


Discos Rígidos


Discos Rígidos (imagens)


RAID

RAID - Redundant Array of Independent Disks

Não organizado hierarquicamente

São vários discos vistos pelo SO como uma única unidade

Dados distribuídos em várias unidades

Pode armazenar informações redundantes para aumentar a
confiabilidade/desempenho do sistema


RAID


Mídias Ópticas
Originalmente para áudio (Pós deck-tape)

700MB ~ 80 minutos de áudio em altíssima qualidade

Policarbonato e superfície reflexível, geralmente alumínio

Armazenamento por diferenciação geométrica (sulcos)

Leitura por reflexão (percepção de afundamento, sulco)

Velocidade de acesso linear (constante) rotação conhecida e
constante


CD - Compact Disc


CD - Compact Disc
Operação do CD



CD - Compact Disc
Acesso ao conteúdo (CD-ROM)

Áudio, velocidade de acesso constante

1,2 m/s

Trilha espiral de 5,23 km de extensão

4391 segundos de áudio em alta qualidade ~73,2 minutos

velocidades múltiplas (12X, 24X, 32X, 50X)

Limitação física de acesso ao disco óptico (velocidade)


CD - Compact Disc


DVD
Digital Video Disk

Usada para indicar discos para filmes

Apenas compatíveis com filmes

Digital Versatile Disk

Usado para indicar o driver de computador

Ler discos de computadores e também discos de filmes


DVD
Múltiplas camadas

Alta capacidade (4.7GB por camada)

Filme completo num só disco

Usa compressão MPEG

Usa mesmo princípio do CD, porém espaços vazios são bem menores

Cabeça de leitura bem menor também

Possibilita maior quantidade de dados na mesma área de CD


DVD


BluRay
Mesmas dimensões do CD e do DVD

Usado principalmente para vídeos de alta definição (HD)

Utiliza laser de ondas mais curtas (405 nm) que o DVD (650
nm)

Laser é azulado, por isso do nome

Discos de duas camadas pode armazenar 50GB (6x mais que um
DVD de duas camadas)


Discos Ópticos


Fitas Magnéticas

Acesso serial

Baixa velocidade

Baixíssimo custo

Uso em segurança (backup)


Fitas Magnéticas


Memória de Estado
Sólido (SSD)
Vantagens:
tempo de acesso reduzido
eliminação de partes móveis eletromecânicas, o que reduz vibrações e os torna
completamente silenciosos.
por não possuírem partes móveis são muito mais resistentes que os HDs
comuns, contra choques mecânicos.
menor peso em relação aos discos rígidos, consumo reduzido de energia.
possibilidade de trabalhar em temperaturas maiores que os HDs comuns - cerca
de 70ºC.
velocidades apresentando 250MB/s na gravação e até 700MB/s na leitura


Memória de Estado
Sólido (SSD)

Desvantagens:
Alto custo para o usuário final.
Capacidade muito inferior aos discos rígidos.
A leitura e escrita de grandes blocos de dados tendem a ser
mais lentas em um SSD.


Dispositivos SSD


Visão do Futuro

3D Optical Disc

Holographic Disc

Protein-coated disc


3D Optical Disc


Holographic Disc


Discos Biológicos


Recapitulando

Dados Magnéticos

Ópticos
Discos Rígidos CD

DVD SSD
BluRay
Futuro


Dúvidas

?

Próxima aula

Em que mídias/tecnologias os provedores de
conteúdo armazenam seus dados?


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