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Memórias de armazenamento

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Visão geral sobre as tecnologias de armazenamento existentes em um computador

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  • 1. INTEGRANTES: ANDERSON ZARDO, CRISTIANO BONACINA E MICHEL FAGNER FUNDAMENTOS COMPUTACIONAIS 2008/2 PROF. RÉGIS ORTIS TAMS Unidades de armazenamento em massa e memórias
  • 2. Introdução: <ul><li>A seguir, daremos uma pequena explicação sobre as unidades de armazenamento em massa mais populares, evidenciando suas vantagens e principalmente suas desvantagens, a fim de dar uma idéia do que será melhorado no futuro. </li></ul>
  • 3. <ul><li>Memória de massa: </li></ul><ul><li>Memórias voláteis: </li></ul><ul><li>São dispositivos que armazenam uma grande quantidade de dados, mesmo com o equipamento desligado, porem seu acesso é lento. Principais dispositivos: HD’s, Memórias Flash(Pen-drives), DVD/CD-ROM’s. </li></ul><ul><li>Como o nome sugere, são memórias que não mantém os dados quando o fornecimento elétrico é interrompido, porem apresentam acesso muitíssimo mais rápido que a memória de massa. Principais Dispositivos: Memória RAM. </li></ul>Mamórias: O que são?
  • 4. Memórias de massa: O Disco Rígido. <ul><li>O Hard Disk, ou simplesmente Disco Rígido é um sistema de armazenamento de alta capacidade, que por não ser volátil, é destinado ao armazenamento de arquivos e programas. </li></ul>
  • 5. Como Funciona? <ul><li>Como a cabeça de leitura e gravação do HD é um eletroímã, sua polaridade pode ser alternada constantemente. Com o disco girando continuamente, variando a polaridade da cabeça de gravação, variamos também a direção dos pólos positivos e negativos das moléculas da superfície magnética. De acordo com a direção dos pólos, temos um bit 1 ou 0 ( sistema binário ). É um dos dispositivos que menos evoluiu, considerado atualmente um “gargalo” para o desempenho dos computadores atuais. </li></ul>
  • 6. <ul><li>Vantagens </li></ul><ul><li>Desvantagens </li></ul><ul><li>Altas capacidades (&gt;1,5TB atualmente); </li></ul><ul><li>Baixo custo por GB. </li></ul><ul><li>Sujeito a danos por vibração e/ou choque; </li></ul><ul><li>Por ser um instrumento eletromecânico de precisão, está sujeito a desgaste das partes por envelhecimento do conjunto; </li></ul><ul><li>Ruído (na maioria); </li></ul><ul><li>Tamanho (&gt; 2,5 pol.). </li></ul>Vantagens e Desvantagens:
  • 7. Memória Flash: <ul><li>Em termos leigos, trata-se de um chip re-escrevível que, ao contrário de uma memória RAM convencional, preserva o seu conteúdo sem a necessidade de fonte de alimentação. Esta memória é comumente usada em cartões de memória, flash drives USB (pen drives), MP3 Players... </li></ul>
  • 8. Como funciona? <ul><li>Cada célula é composta por dois transistores, com uma fina camada de óxido de silício precisamente posicionada entre os dois, que armazena cargas negativas. Isto cria uma espécie de armadilha de elétrons, que permite manter os dados por longos períodos de tempo, sem que seja necessário manter a alimentação elétrica. </li></ul>
  • 9. <ul><li>Vantagens </li></ul><ul><li>Desvantagens </li></ul><ul><li>Ocupação mínima de espaço </li></ul><ul><li>Baixo consumo de energia </li></ul><ul><li>Alta resistência </li></ul><ul><li>Durabilidade e segurança </li></ul><ul><li>Por utilizar semicondutores (solid state), não tem peças, evitando problemas de causa mecânica </li></ul><ul><li>Maior rapidez na leitura/gravação </li></ul><ul><li>Custo por gigabyte maior do que dos discos rígidos. </li></ul><ul><li>O fato de existir um número finito de ciclos de leitura e escrita </li></ul>Vantagens e desvantagens:
  • 10. Mídias (CD, DVD): <ul><li>O CD foi inventado em 1979, e comercializado a partir de 1982. É ainda um dos mais populares meios de armazenamento de dados digitais, principalmente de música comercializada e software de computador, caso em que o CD recebe o nome de CD-ROM. A tecnologia utilizada nos CDs é semelhante à dos DVDs. O DVD foi criado no ano de 1995 e comercializado em 1997. </li></ul>
  • 11. Como Funciona? <ul><li>A superfície do CD contém uma extensa trilha em espiral de dados. Ao longo da trilha, existem áreas refletivas lisas e saliências não-refletivas. Uma área refletiva lisa representa um binário 1, enquanto uma saliência não-refletiva representa um binário 0. O drive de CD emite um laser na superfície do CD e consegue detectar as áreas refletivas e as saliências pela quantidade de luz laser que elas refletem. O drive converte os reflexos em 1s e 0s a fim de ler os dados digitais do disco. </li></ul><ul><li>Os DVDs funcionam do mesmo modo, podem guardar mais dados do que os CDs porque os ressaltos são menores e mais próximos entre si, o que dá aos DVDs mais espaço de armazenamento. No caso dos CD’s e DVD’s graváveis, há uma camada que pode ser moldada pelo laser, um feixe mais potente que o normal de raio laser neste caso fará a gravação. </li></ul>
  • 12. <ul><li>Vantagens </li></ul><ul><li>Desvantagens </li></ul><ul><li>Baixo custo da mídia (um CD em alguns casos custa em torno de R$1,00); </li></ul><ul><li>Popularidade (a maioria dos computadores possuem leitor de cd/dvd); </li></ul><ul><li>Alta durabilidade. </li></ul><ul><li>Sujeito a arranhões e riscos; </li></ul><ul><li>Leitura/gravação lentos; </li></ul><ul><li>Baixa capacidade comparado aos Flash-drives atuais: CD=700MB </li></ul><ul><li>DVD=4,7GB DVD DL=9GB </li></ul>Vantangens e Desvantagens:
  • 13. Memórias Voláteis: 1. A Memória RAM. <ul><li>RAM é a sigla para R andom A ccess M emory (memória de acesso aleatório). Este tipo de memória permite tanto a leitura como a gravação e regravação de dados à velocidades muitíssimo maiores que a Memória de massa. No entanto, assim que elas deixam de ser alimentadas eletricamente, ou seja, quando o usuário desliga o computador, a memória RAM perde todos os seus dados. </li></ul>
  • 14. Como Funciona? <ul><li>Para cada bit 1 ou 0 a ser armazenado, temos um minúsculo capacitor; quando o capacitor está carregado eletricamente temos um bit 1 e quando ele está descarregado temos um bit 0. Para cada capacitor temos um transístor, encarregado de ler o bit armazenado em seu interior e transmiti-lo ao controlador de memória. A memória RAM é volátil justamente devido ao capacitor perder sua carga muito rapidamente, depois de poucos milésimos de segundo. </li></ul>
  • 15. Memória X Processador: <ul><li>A produção de chips de memória é similar ao de processadores: também utilizamos um waffer de silício como base e um laser para marcá-lo. A diferença é que os chips de memória são compostos basicamente de apenas uma estrutura básica: o conjunto capacitor/transístor, que é repetida alguns milhões de vezes, enquanto os processadores são formados por estruturas muito mais complexas e processos de litografia mais refinados. Devido a esta simplicidade, um chip de memória é muito mais barato de se produzir do que um processador. </li></ul>
  • 16. Breve comentário sobre Barramentos – Memória de massa: <ul><li>Neste caso, o barramento é um conjunto de linhas de comunicação que permitem a interligação entre dispositivos. Eles interligam os dispositivos de memória com os demais dispositivos do computador . </li></ul>
  • 17. <ul><li>HD’s: </li></ul><ul><li>Universal Serial Bus – USB </li></ul><ul><li>CD/DVD-ROM </li></ul><ul><li>_IDE’s recentes: ATA 66, ATA100, ATA133 (66, 100 e 133 Mb/s). (Interface paralela). </li></ul><ul><li>_SATA: Sata, SataII, Sata III (em desenvolvimento)= (150, 300 e 600 Mb/s). (int. serial) </li></ul><ul><li>_SCSI’s recentes: Ultra SCSI (barramento de 8 bits, clock de 20 MHz e taxa de transferência de 20 MB/s), Ultra2 Wide SCSI (16 bits, 40 MHz, 80 MB/s) e Ultra-320 SCSI (16 bits, 80 MHz DDR, 320 MB/s). </li></ul><ul><li>USB: USB1.1, USB 2.0, USB 3.0 (em desenvolvimento) = 12 Mbps, 480 Mb/s, 4,8Gb/s. </li></ul><ul><li>CD/DVD: Usa as mesmas interfaces dos discos rígidos, porem a taxa de transferência fica limitada pelo mecanismo interno e velocidade de rotação dos mesmos. </li></ul>Tipos de Barramentos comuns nas unidades de armazenamento em massa:
  • 18. Evolução dos barramentos – Memória RAM (tipos mais comuns e atuais): <ul><li>SDR DIMM=66, 100, 133Mhz = 533, 800, 1066MB/s (3,3v) </li></ul><ul><li>DDR (x2)= 266, 333, 400Mhz = 2100, 2700,3200MB/s (2,5v) </li></ul><ul><li>DDR2 (x4) = 533, 667, 800, 1066, 1300Mhz = 4266, 5333, 6400, 8533, 10400MB/s (1.8v) </li></ul><ul><li>DDR3 (x8) = (Novo!)= 1066, 1333, 1600Mhz = 8533, 10667, 12800MB/s (1.5v) (Observem, aumenta-se a velocidade, diminui-se o consumo) </li></ul>
  • 19. Como as memórias afetam o desempenho da máquina? (analogia) <ul><li>Basicamente, a Memória RAM é uma mesa de trabalho. Nós (o processador) tira o material das gavetas (Disco rígido) e coloca na mesa para trabalhar. Quanto maior for a mesa, mais trabalhos conseguiremos fazer ao mesmo tempo. Quando faltar espaço na mesa, teremos que guardar algumas coisas de volta nas gavetas e pegas outras, e esse processo toma um tempo considerável. </li></ul><ul><li>Através dessa analogia, conseguiremos entender porque que mesmo com taxas de transferências maiores, menos memória RAM afeta o desempenho. </li></ul>
  • 20. <ul><li>IREMOS FALAR DAS TENDÊNCIAS PARA OS PRÓXIMOS 5 ANOS, BASICAMENTE O QUE IRÁ MUDAR NOS DISPOSITIVOS SUPRA-CITADOS. DEVIDO ÀS NECESSIDADES QUE FALAREMOS ADIANTE SE FAZEREM CADA VEZ MAIS URGENTES, OS DISPOSITIVOS ATUAIS SOFRERÃO MUDANÇAS, ALGUNS DEIXANDO INCLUSIVE DE EXISTIR. </li></ul>Falando sobre o futuro...
  • 21. Necessidades da Computação para os próximos 5 anos: <ul><li>Mobilidade = (necessidade de computação aonde você estiver); </li></ul><ul><li>Menor consumo elétrico = além de economia de energia, possibilita aumento de autonomia das baterias em caso de aparelhos móveis); </li></ul><ul><li>Leitura/gravação mais rápidos = S.O.’s e programas mais pesados, necessidade de transferir grandes quantidades de dados por vez, backups...); </li></ul><ul><li>Capacidades de armazenamento cada vez maior = Banda larga móvel = mais dados p/ armazenar, Tendência de substituição de mídias físicas por streaming/downloads. </li></ul>
  • 22. SSD – Solid State Disk: <ul><li>As maiores vantagens desse tipo de memória é sua ocupação mínima de espaço, seu baixo consumo elétrico, sua alta resistência, e durabilidade. Conta com com recursos como ECC (Error Correcting Code), que permite detectar erros na transmissão de dados. A tecnologia faz uso de semicondutores (solid state), sendo assim, não tem peças, evitando problemas de causa mecânica. (tecnologia semelhante aos </li></ul><ul><li>Flash drives). </li></ul>
  • 23. Mais Informações sobre o SSD: <ul><li>Além de ser muito mais resistente que os discos rígidos atuais, apresenta menor consumo de energia elétrica, maiores taxas de transferência, latências e peso muito mais baixos. Chega a utilizar apenas 5% dos recursos normalmente empregados na alimentação de discos rígidos. Porém , o custo de fabricação ainda é muito alto e atualmente o SSD padece dos mesmos problemas das unidades flash na questão de ciclos de leitura finitos. </li></ul>
  • 24. Tendências para o SSD: <ul><li>Substituir Pricipalmente o HD </li></ul><ul><li>Processo de fabricação mais barato através do refino da fabricação desse componente </li></ul><ul><li>Minimização do problema de ciclos finitos de leitura/gravação </li></ul>
  • 25. Blu-Ray: <ul><li>Recente o Blu-ray venceu o HD-DVD na competição sobre qual dos formatos substituiria o DVD. Um disco Blu-ray de camada única, que tem aproximadamente o mesmo tamanho de um DVD, pode guardar até 27 GB de dados, o que é mais de duas horas de vídeo em alta definição ou cerca de 13 horas de vídeo padrão. Um disco Blu-ray de camada dupla pode armazenar até 50 GB, suficientes para guardar cerca de 4,5 horas de vídeo em alta definição ou mais de 20 horas de vídeo padrão. </li></ul>
  • 26. Mais Informações sobre o Blu-Ray <ul><li>Ao contrário dos DVDs atuais, que usam um laser vermelho para ler e gravar os dados, o Blu-ray usa um laser azul (de onde vem o nome do formato). Um laser azul possui menor comprimento de onda ( 405 nanômetros ) do que um laser vermelho (650 nanômetros). O feixe menor focaliza com mais precisão, o que habilita a leitura de informações gravadas em cavidades com apenas 0,15 mícrons (µm) (1 mícron = 10 -6 metros) de comprimento: mais de duas vezes menores do que as cavidades em um DVD. </li></ul>
  • 27. Tendências para o Blu-Ray <ul><li>Como aconteceu com o DVD, que há 10 anos atrás chegava a custar quase 10 vezes mais, a tendência é justamente o barateamento desta tecnologia, conforme os processos de produção são refinados e a TV de alta definição se torne mais acessível. </li></ul><ul><li>Embora anunciado como sucessor do DVD e possuir muitas vantagens em relação a este, o Blu-Ray pode ter o mesmo destino das mídias que ele irá substituir, ou seja, corre sério perigo de desaparecer com a explosão da banda-larga (streaming de vídeo/áudio e downloads), tendência de computação em nuvem, Flash-cards e Pen-drives de alta capacidade, etc. </li></ul>
  • 28. Memórias Flash (Pen-drive, Cartões de memória, etc) <ul><li>Capacidades cada vez maiores, através do refino da produção dos chips de memória </li></ul><ul><li>Taxas de transferência maiores, através da evolução dos barramentos que as conectam (exemplo do USB3 citado anteriormente) </li></ul><ul><li>Poderá substituir, junto com o Blu-Ray as mídias físicas obsoletas (CD/DVD) por não possuir grande parte das desvantagens destes e pela praticidade. No caso da distribuição de softwares e musica, com o avanço da banda-larga eles poderão ser distribuídos on-line, não é viável distribuí-los em memória flash. </li></ul>
  • 29. Memória RAM: <ul><li>O conceito da RAM vai continuar existindo, assim como a corrida pelos Gigabytes, taxas de transferência maiores e menor consumo elétrico. Se enxergarmos além dos 5 anos, podem ser adotadas tecnologias (há pesquisas nesse sentido) para que se elimine a necessidade de fornecimento elétrico para manutenção de dados gravados nela. Caso isso ocorra e o problema de ciclos finitos do SSD continuar, a RAM pode ser uma alternativa para reduzir a necessidade de se buscar dados no Disco (SSD). </li></ul>
  • 30. Sites Importantes <ul><li>Wikipedia </li></ul><ul><li>Google </li></ul><ul><li>HowStuffWorks.com.br </li></ul><ul><li>GuiadoHardware.net </li></ul><ul><li>Clube do Hardware </li></ul><ul><li>Info Wester </li></ul>
  • 31. CRIS, MICHEL E ANDER. Obrigado!!! SPRING ‘08

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