Discos Rígidos (Hard Disks)

O Hard Disk, ou disco rígido, é um sistema de armazenamento de alta capacidade. Ao contrário da memória RAM, os dados gravados não são perdidos quando se desliga o micro, assim, todos os dados e programas ficam gravados no disco rígido. Apesar de também ser uma mídia magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum, ele é composto por vários discos empilhados que ficam entro de uma caixa hermeticamente lacrada, pois como gira a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira em contato com os discos, poderia inutilizá-los completamente. Por esse motivo, um disco rígido nunca deve ser aberto.

O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, este era formado por 50 discos de 24 polegadas com uma capacidade total de 5 Megabytes, uma capacidade incrível para a época. Este foi chamado de "Winchester" termo que é muito usado ainda hoje para designar HD's de qualquer espécie. Mais tarde os discos foram diminuindo para 14 e depois 8 polegadas, chegando às 5,25" e 3,5" polegadas usados hoje em dia. Os modelos de 5,25" já estão obsoletos, não obstante, alguns fabricantes ainda fabricam modelos de HD's de 5,25", estes, ao contrário do que podem aparentar, são muito mais lentos e menos confiáveis do que os modelos de 3,5" polegadas. Isto acontece por uma fato muito simples, sendo os seus discos maiores, estes não podem girar a uma velocidade tão alta quanto os discos de 3,5". Além disso, apresentam falhas muito mais freqüentes, devido a um maior esforço dos mecanismos de rotação. Um exemplo de discos de 5,25" são os Quantum BigFoot.

Formatação

Existem dois tipos de formatação: a formatação física e a formatação lógica. Formatação física significa dividir a superfície do disco em vários setores, trilhas e cilindros. Esta é feita somente uma vez na fábrica, qualquer tentativa de formatar fisicamente o HD não terá resultados, ou irá inutilizá-lo. Esta opção existe apenas em HD's muito antigos como os de padrão de codificação MFM e RLL. Já a formatação lógica acontece através do comando FORMAT do MS-DOS, do Fdisk, e outros programas formatadores. Na formatação lógica, nenhum dado do HD é apagado, apenas é rescrito a Tabela de Alocação de Arquivos (FAT - File Allocation Table). Como o sistema operacional se orienta através desta tabela, reconhecerá o disco como estando vazio. Até serem rescritos porém, os dados antigos continuam lá, e podem ser recuperados através de programas específicos. O comando format /u quando usado em um disquete acarreta em uma formatação física, onde são remarcados todos os setores. Porém, quando usado em um HD tem um efeito exatamente igual ao comando FORMAT, a única diferença neste caso, é que não é salva uma imagem antiga da FAT, mas todos os dados continuam lá, tanto que se você antes de usar este comando fizer uma imagem da FAT usando um utilitário como o Image do Norton, poderá recuperar todos os dados do seu HD.

Apesar dos HD's virem fisicamente formatados já de fábrica, é preciso particioná-los e formatá-los logicamente para serem usados por um sistema operacional.

Sistema de Arquivos

Para utilizar um novo HD, antes de tudo é preciso particioná-lo para que o sistema operacional possa reconhecê-lo. Existem diferentes Sistemas de Arquivos, os mais usados são: a FAT16, compatível com o DOS e Windows, a FAT32, compatível apenas com o Windows 95 OSR-2, o NTFS compatível com o Windows NT e o HPFS compatível como o OS/2.

FAT16 - Este é o sistema de arquivos utilizado pelo DOS, incluindo o Dos 7.0 e o Windows 95. Este sistema de arquivos permite 16 bits de endereçamento de dados, o que permite um máximo de 65526 clusters, que não podem ser maiores do que 32 kB, permitindo uma partição de no máximo 2 Gigabytes. Caso se tenha um HD maior do que isso, será necessário dividí-lo em duas ou mais partições.

Um cluster é a menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo sistema, um arquivo grande é gravado no disco fragmentado em vários clusters, porém, um cluster não pode conter mais de um arquivo.

Tomemos por base um disco de 2 Gbytes formatado com FAT16. Cada cluster possui 32 kbytes. Digamos que gravemos neste disco 10.000 arquivos TXT, cada um com apenas 512 bytes, como um cluster não pode conter mais do que um arquivo, cada arquivo iria ocupar um cluster inteiro, ou seja: 32 kbytes! No total, estes nossos 10.000 arquivos de 512 bytes cada um, iriam ocupar 320 MB! Ou seja, um enorme disperdício de espaço em disco. é possível usar clusters menores com FAT16, porém em partições pequenas:

Tamanho da Partição	Tamanho dos Clusters
2 GB	32 KBytes
Menos que 1GB	16 KBytes
Menos que 512 MB	8 KBytes
Menos que 256 MB	4 KBytes
Menos que 128 MB	2 KBytes

Justamente por causa do tamanho dos clusters, não é recomendável usar a FAT16 partições com mais de 1 Gb, caso contrário, com clusters de 32 kB, o desperdício de espaço em disco será brutal.

FAT32 - A versão OSR-2 do Windows 95 (conhecido também como Windows "B") ] trouxe um novo sistema de arquivos chamado de FAT32.

Uma evolução natural da antiga FAT16, ela permite 32 bits de endereçamento de dados, permitindo clusters de apenas 4 kbytes, mesmo em partições maiores que 2 GB. O tamanho máximo de uma partição com FAT32 é de 2048 Gbytes, ou 2 Terabytes.

Usando-se este sistema de arquivos, nossos 10.000 arquivos ocupariam apenas 40 megas, uma economia de espaco considerável. De fato, quando convertemos uma partição em FAT16 para FAT32, é normal conseguirmos de 15 a 40% de diminuição do espaço ocupado no Disco. O problema é que o outros sistemas operacionais, incluindo o Linux, o OS/2, e mesmo o Windows NT 4.0, incluindo é claro o Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas com FAT32, somente o Windows 95 OSR-2. A desfragmentação do disco, seja qual for o programa usado também será bem mais demorada. Um outro problema é que devido à maior quantidade de clusters à serem gerenciados, a performance do HD deve cair em torno de 3 ou 5%, algo imperceptível na prática de qualquer maneira. Mesmo assim, caso o seu único sistema operacional seja o Windows 95 OSR-2 ou o Windows 98, recomendo o uso da FAT32.

Nota: já há algum tempo sistemas Linux conseguem acessar partições formatadas em FAT32. Não sei quanto aos outros sistemas. - Marcelo Vanzin

Convertendo unidades de FAT16 para FAT32 - Caso você já esteja usando o Windows OSR-2 e o seu HD esteja formatado com FAT16, você pode convertê-lo para FAT32 de duas maneiras: a primeira é usar o comando FDISK contido num disco de boot do Windows OSR-2, neste caso você precisará formatar o seu HD, perdendo é claro todos os dados. Outra alternativa, é usar um programa chamado "Partition Magic" da Power Quest, este consegue converter a FAT, sem perda de dados, não só para FAT32, mas para outros sistemas de arquivos, como NTFS, EXT2 (do Linux), e outros. Pode ser adquirido por R$ 90,00. Por fim, existe também um programa da Microsoft chamado CVT, que converte um partição FAT16 para FAT32 sem perda de dados. Uma terceira opção será instalar o Windows 98, cuja versão final inclui um conversor com funcionamento semelhante ao Partition Magic.

NTFS - Este sistema de arquivos é usado pelo Windows NT. Nele, os clusters são de apenas 512 bytes, sendo o espaço em disco desperdiçado quase nenhum. Somente o Windows NT é capaz de entender este formato de arquivos, e a opção de formatar o HD em NTFS é dada durante a instalação.

Apesar do Windows NT funcionar normalmente em HD's com FAT16, é mais recomendável o uso do NTFS, pois além dos clusters menores, e ao suporte a discos maiores do que 2 GB, ela oferece também recursos de gerenciamento do disco e segurança inexistentes no sistema FAT.

Nota: caso não esteja enganado, sistemas Linux possuem drivers para ler partições NTFS, sem, no entanto, conseguir gravar. A quem interessar procurar informações sobre como acessar um sistema de arquivos de um outro sistema, uma boa página está em FileSystems Connectivity Map. - Marcelo Vanzin

Discos IDE e discos SCSI

Para ser acessado pelo processador, o disco rígido precisa estar ligado em alguma interface. Antigamente, se usavam controladoras instaladas em Slots ISA, porém, estas eram muito lentas e subtilizavam o disco. Atualmente são usadas duas interfaces de disco: a IDE, e a SCSI.

Todas as placas mãe atuais possuem interfaces IDE embutidas, além disso discos, IDE são muito mais baratos do que discos SCSI. Para instalar um disco SCSI precisamos de uma controladora que é encaixada em um slot PCI que deverá ser comprada à parte. Além de HD's, os CD-ROM's mais modernos assim como muitos gravadores de CD, também usam interface IDE.

Existem numa placa mãe, duas controladoras IDE, chamadas de Controladora Primária e Controladora Secundária. Cada controladora suporta dois dispositivos, o que permite um máximo de 4 dispositivos IDE num mesmo micro. O problema de usar dois dispositivos em uma mesma controladora, é que somente um poderá ser acessado de cada vez por ela, degradando em muito a performance. Por isso, caso tenha apenas dois dispositivos, um HD e um CD-ROM por exemplo, cada um deverá ficar na sua própria controladora, caso tenha 3 dispositivos, então a melhor distribuição seria o seu HD principal sozinho na IDE primária, deixando a secundária compartilhada pelos outros dois dispositivos.

Numa interface SCSI porém, podemos usar até 15 dispositivos simultaneamente (no caso do Wide SCSI) sem que haja degradação de performance como acontece quando usamos mais de um dispositivo IDE.

Quando usamos apenas um disco, não existe quase ganho de performance para a interface IDE, porém, ao se usar vários periféricos a performance aumenta brutalmente.

Outra grande vantagem do SCSI é uma menor utilização do processador quando o HD é acessado, isto melhora bastante o desempenho geral da máquina, porém, devido ao custo, para uso doméstico ainda é recomendável o uso de discos IDE.

Modelos de controladoras IDE:

Modelo	Máxima taxa de transferência de dados
PIO MODE 0	3,3 MB/s
PIO MODE 1	5,2 MB/s
PIO MODE 2	8,3 MB/s
PIO MODE 3	11,1 MB/s
PIO MODE 4	16,6 MB/s
ULTRA DMA 2	33,3 MB/s
ULTRA DMA 4	66,6 MB/s
ULTRA DMA 5	99,9 MB/s (100 MB/s)

Tais velocidades porém referem-se unicamente à transferência máxima de dados permitida pela controladora, e não à velocidade do disco. Nenhum disco IDE atualmente oferece uma velocidade acima da casa dos 10 MB/s de leitura física (os testes lógicos englobam o cache feito pelo sistema operacional na memória RAM), sendo até mesmo uma interface PIO Mode 4 mais do que suficiente. Imagine um fusca que não passa dos 80 km/h, tanto faz o motorista pegar uma estrada onde o limite de velocidade seja 80 km/h ou 120 km/h, que a velocidade do carro continuará sendo a mesma. O gargalo nestes casos, não é velocidade da controladora, e sim a do próprio disco. Claro que é preferível comprar um HD UDMA, pois apesar da maior velocidade do barramento não alterar a performance do disco, estes são invariavelmente discos mais modernos e rápidos devido a técnicas de fabricação mais avançadas.

Existem também vários modelos de controladoras SCSI, e principalmente controladoras de 8 e de 16 bits, sendo que as de 16 bits são duas vezes mais rápidas:

Modelos de Controladoras SCSI:

Modelo	Controladora de 8 bits	Controladora de 16 bits
SCSI	1,5 MB/s	10 MB/s
SCSI 2 (Fast SCSI)	10 MB/s	20 MB/s
Ultra SCSI (Fast 20)	20 MB/s	40 MB/s
Ultra-2 SCSI (Fast 40)	40 MB/s	80 MB/s

Como nos discos IDE, está é a transferencia de dados permitida pela controladora, dificilmente um Disco SCSI supera a marca de 10 MB/s. A vantagem de se ter uma controladora veloz, é que se pode compartilhá-la or vários discos, sem que haja degradação de performance.

Bhagavata e Leonel Viotti

Hard&Cia - 2001
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