Meios de armazenamento

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  • 1. MEIOS DE ARMAZENAMENTO Autor: Marcos Cesar Kossoski. marcoskcesar@yahoo.com.br
  • 2. SUMÁRIO Introdução......................................................................................................................pág.2 1. Backup.......................................................................................................................pág.3 2. Hard Disk...................................................................................................................pág.7 3. Geometria do HD.....................................................................................................pág.10 4. Formatação..............................................................................................................pág.11 4.1 FAT16.................................................................................................................pág.11 4.2 FAT32................................................................................................................pág..12 4.3 Os Clusters e o NTFS...........................................................................................pág.13 4.3.1 NTFS e a Tabela de Arquivos Mestre...........................................................pág.14 4.3.2 Os Recursos do NTFS................................................................................pág.15 4.4 EXT2...................................................................................................................pág.17 4.4.1 Estruturas do EXT2....................................................................................pág.17 4.5 EXT3...................................................................................................................pág.17 5. As Interfaces de Comunicação................................................................................pág.18 6. Níveis RAID.............................................................................................................pág.21 7. As barreiras de capacidade.....................................................................................pág.22 8. O CD........................................................................................................................pág.23 8.1 Laser...................................................................................................................pág.23 8.2 Sistema Seguidor.................................................................................................pág.24 8.3 Motor..................................................................................................................pág.24 8.4 Placa Lógica........................................................................................................pág.24 8.5 Matemática da Gravação em Cds.........................................................................pág.25 9. O CDR.....................................................................................................................pág.26 10. O CDR/W...............................................................................................................pág.27 11. Gravação de Cds...................................................................................................pág.28 11.1 Multi-sessão, Multitrack, Packets.......................................................................pág.28 11.2 A vantagem (desvantagem?) do CD-RW............................................................pág.29 11.3 Arquivos com nomes longos..............................................................................pág.30 12. Pen Drive...............................................................................................................pág.30 13. Disquetes...............................................................................................................pág.31 13.1 Por Dentro do Disquete.....................................................................................pág.32 14. Zip Drive.................................................................................................................pág.33 15. DVD.......................................................................................................................pág.34 15.1 DVD Gravável....................................................................................................pág.34 15.2 Outros tipos de DVD...........................................................................................pág.35 Bibliografia...................................................................................................................pág.36 Conclusão....................................................................................................................pág.37
  • 3. 3 INTRODUÇÃO Quando se fala em informática, um dos fatores mais importantes é como manipular e armazenar os arquivos. Seja no ambiente doméstico ou no corporativo, todos precisam guardar seus dados para acessá-los posteriormente. Com a constante evolução dos componentes de hardware, que traz a cada dia uma maior capacidade de armazenamento a um menor custo, esse trabalho tem sido facilitado. Hoje podemos contar com gravadores de CD, DVD, Pen Drives e HD's de grande capacidade a um custo que até poucos anos atrás era proibitivo para a maioria dos usuários e pequenas empresas. Há que se atentar para alguns detalhes nesse assunto, como a segurança dos dados e a necessidade de backup, de forma a garantir a integridade dos dados, pois os meios de armazenamento estão à disposição para utilizarmos, basta saber como utilizálos e a maneira certa de manipular os dados. Neste trabalho estaremos abordando todas essas questões, desde a segurança dos dados, backup, a evolução dos meios de armazenamento através da abordagem individual de cada um deles, analisando as suas características.
  • 4. 4 1. BACKUP Quando falamos em mídias de armazenamento, a primeira questão que podemos abordar é a sua finalidade: armazenar dados para posterior utilização. Para isso, faz-se necessário analisar a integridade dos dados quando forem acessados após serem salvos. Essa é uma questão complexa e muito rica em possibilidades, pois, da mesma forma que para um usuário doméstico pode ser desagradável a perda de seus dados, para uma grande empresa isso pode significar prejuízos incalculáveis. Hoje, com a diminuição dos custos dos equipamentos de hardware, facilmente os dados superam em valor tais dispositivos, vindo a ser um ponto crítico a sua segurança, confiabilidade e integridade. Em um ambiente doméstico, talvez um disquete de 3,5” ou um CD-R/RW possa suprir as necessidades de backup e salvar o usuário de horas de trabalho em uma pesquisa ou seus dados pessoais como fotos, e-mails e contatos. Já em uma empresa, a solução precisa levar em conta vários aspectos, como a confiabilidade do meio de armazenamento, a viabilidade de backups automatizados, a utilização de dispositivos que realizem a tarefa de copiar automaticamente os dados para tapes ou fitas magnéticas, o uso de um backup realizado via rede, etc. São muitas opções, sendo que cada empresa adota uma política de acordo com o custo-benefício avaliado pela sua equipe de TI. Há que se atentar para outra questão vital para a integridade e confiabilidade dos dados que é a replicação dos mesmos. Deve-se tomar o cuidado de não salvar uma versão anterior sobre a atual, o que, dependendo da política adotada para o processo, pode causar danos irreparáveis. Com algum planejamento, pode-se facilitar o processo de backup a posteriori, dividindo o HD em duas ou mais partições. Com essa medida, pode-se utilizar a partição primária onde está instalado o Sistema Operacional normalmente, com a vantagem de utilizar a outra partição como uma unidade de backup. Assim, caso haja algum problema no Sistema Operacional que impeça sua inicialização, ainda é possível salvaguardar os dados, pois, mesmo que seja necessário formatar a partição primária para reinstalar o SO, a partição com os dados estará resguardada. Nesse ponto, é necessário atentar para que se tenha uma atenção redobrada na hora da formatação, para que não seja deletada por engano a partição utilizada para salvar os dados. Há inclusive alguns softwares que facilitam a divisão do HD em mais partições sem a necessidade da formatação do HD, como o “Partition Magic” (http://www.symantec.com), atentando para a necessidade de fazer a desfragmentação (DEFRAG) antes do procedimento. Desde que foi criado, o disquete tem sido usado como forma de salvar dados e até cumpriu o seu papel muito bem, apesar de sua pouca confiabilidade, pois por ser um meio de armazenamento magnético, os dados podem sofrer danos se, por exemplo, for colocado próximo de caixas de auto-falante. É uma forma muito frágil de armazenamento, além da sua pouca capacidade (1,44 MB). Além disso, com a popularização dos gravadores de CD e DVD, além do advento do surgimento do Pen Drive, tornou-se praticamente obsoleto.
  • 5. 5 Os CD's e DVD's graváveis e regraváveis têm sido largamente utilizados como forma de backup por usuários domésticos e algumas pequenas empresas, por ser uma maneira simples e de baixo custo. Sua confiabilidade é de certa forma questionável, pois facilmente podem sofrer danos físicos, como riscos que podem danificar a integridade dos dados, por isso devem ser acondicionados em plásticos ou porta-CD's apropriados. No entanto, como solução de baixo custo, servem bem à sua finalidade. O Pen Drive, além da portabilidade, tem a facilidade de ser plug-and-play (conecte e use). Utilizando a interface USB, tem uma boa taxa de transferência de dados, sendo um meio rápido e prático para coleta e inserção de dados. Sua capacidade tem sido ampliada com os custos caindo dia a dia, o que torna tal dispositivo muito popular entre os usuários. Independentemente do tipo de mídia escolhido para backup simples, é importante ressaltar a necessidade de fazer duas cópias, para o caso de haver dano em uma delas. Essas soluções servem bem a usuários domésticos, mas quando se trata de ambiente corporativo, há a necessidade de soluções com maior confiabilidade, capacidade (devido ao volume dos dados) e que ofereçam uma maior segurança. Network Attached Storage (NAS) é a forma mais simples e eficiente de adicionar capacidade de armazenamento a uma rede. É composta por sistemas de hardware, dedicados, com capacidade nativa de armazenamento e de ligação à rede informática da empresa. A sua capacidade difere, existindo atualmente fabricantes que afirmam estar perto de conseguir passar a marca do Petabyte em equipamento NAS. Para além de uma instalação simples, a NAS oferece facilidade de gestão, abrangência de clientes heterogêneos, capacidade de crescimento e alguma segurança. Porém, longe de serem o Santo Graal do armazenamento, as NAS levantam algumas questões que deverão ser ponderadas, tais como a inexistência de capacidade nativa para a salvaguarda (backup) de dados (o que poderá implicar um acréscimo de tráfego na rede) e, por outro lado, a ausência de mecanismos próprios que protejam os dados da NAS em trânsito durante as cópias de segurança. A Storage Area Network (SAN) é uma rede dedicada ao armazenamento de dados, tendo como principal vantagem a remoção de parte do tráfego que normalmente passaria pela LAN, concentrando-o numa infra-estrutura dedicada de elevado desempenho, podendo ser partilhada pelas mais variadas plataformas e Sistemas Operacionais. Uma SAN é composta por hardware com capacidade de armazenamento (e de crescimento) ligado, por intermédio de fibra (fibre channels), à rede da organização. Se bem que tenha uma aceitação bastante significativa junto do mercado, principalmente devido às suas características de segurança e alta velocidade, esta tecnologia, também não trouxe solução para os problemas associados ao armazenamento: por enquanto, ainda não existem standards tecnológicos comuns, adotados pelos fabricantes, que permitam encarar as SAN com facilidade. A falta destes padrões comuns torna a opção por estas soluções em potenciais investimentos avultados em plataformas de gestão, bem como poderá implicar dependência tecnológica relativa a um fabricante, retirando ao cliente liberdade de escolha. Por outro lado, assiste-se atualmente ao desenvolvimento acelerado de tecnologias de rede, tais como velocidades de 10 GBps (sobre Ethernet), que farão forte concorrência às velocidades do fibre channel e às conveniências das SAN.
  • 6. 6 À medida que aumenta a capacidade de armazenamento disponível e cresce a complexidade dos sistemas de processamento de informação, o volume de dados armazenados segue esta tendência, atingindo proporções significativas. As empresas, cada vez mais, deparam-se com a necessidade de proteção de um conjunto complexo de informação, disperso por vários suportes e gerado por diferentes aplicações. Felizmente, as soluções de salvaguarda, ou backup, atuais acompanharam esta evolução e oferecem hoje níveis de desempenho e de proteção amplamente satisfatórios. A solução mais simples, e por isso mais comum, para criar cópias de segurança da informação consiste na utilização de unidades de backup, instaladas nos sistemas ou autónomas, que realizam automaticamente todas as tarefas necessárias à cópia dos dados para tapes, ou fitas magnéticas de armazenamento. Devido ao seu incomparável grau de penetração no mercado, estas soluções há muito que deixaram de ser lineares, passando a oferecer uma ampla gama de possibilidades. Desde as simples unidades individuais de tapes com capacidade para algumas dezenas de Gigabytes, passando por sistemas de backup com capacidade para algumas centenas de Gigabytes, até bibliotecas de tapes robotizadas, complexas e autónomas, podendo albergar vários Terabytes, a oferta existente suprirá, certamente, as necessidades mais diversas, oferecendo a solução para vários problemas a vários níveis. Recentemente começaram a verificar-se algumas evoluções tecnológicas, dignas de referência, e que se prendem com a capacidade individual de cada tape: Super DLT (Digital Linear Tape): esta é a nova geração da plataforma DLT, que pode ser considerada a norma do mercado devido à sua antigüidade. Baseando-se na experiência de vários anos, adquirida no desenvolvimento deste tipo de produtos de cópia de segurança, os fabricantes aumentaram a capacidade destas tapes que, atualmente, atinge os 110 GB (sem compressão). Sendo uma evolução da DLT, a Super SDLT garante retrocompatibilidade com as gerações anteriores. LTO (Linear Tape Open technology): Tecnologia resultante de um consórcio de várias marcas, caracteriza-se pelo fato de ser um formato tecnológico “aberto” que visa permitir o desenvolvimento de ofertas nesta área por parte de vários fabricantes que aderirem ao padrão. Os produtos baseados na tecnologia LTO são designados Ultrium e encontram-se atualmente na sua segunda geração (de um total de quatro gerações previstas). A capacidade dos suportes de segunda geração é de 200 GB por tape (sem compressão), visando a meta de 800 GB na última geração. É um corte com a tecnologia DLT. A opção por uma destas duas possibilidades nem sempre é pacífica, existindo defensores e detratores de ambas. A seleção deverá tomar em conta a infra-estrutura já existente, a necessidade de retrocompatibilidade, a capacidade de armazenamento pretendida a médio/longo prazo e o tipo de suporte oferecido pelo fabricante. Todas as soluções de armazenamento de dados existentes possuem os seus prós e contras. Todas elas dependem, em última instância, das finalidades que visam servir, ou seja, dos objetivos do negócio, pelo que deverão ser cuidadosamente selecionadas. Compete ao responsável pela segurança o aconselhamento na fase de seleção, para que, posteriormente, a tarefa de proteção das soluções de armazenamento seja conseguida com o menor esforço possível.
  • 7. 7 2. Hard Disk O HD é um sistema de armazenamento de massa, isto é, guarda grandes volumes de dados para serem acessados posteriormente. Ele é um conjunto de discos que são transparentes para o usuário sendo que cada um possui duas cabeças de leitura e gravação (uma por face). O motor gira numa velocidade que vai de 3600 rpm a 15000 rpm (no caso do SCSI). É lacrado para evitar a entrada de partículas, o que nessa velocidade seria um desastre. Nessa rotação cria-se uma camada de ar de aproximadamente 0,000056 mm de evita que as cabeças entrem em contato com a superfície de gravação. Por esse motivo logo que seja detectada alimentação elétrica, o disco entra em funcionamento e assim permanece, pois se ele parasse e funcionasse apenas quando ocorresse acesso, a inércia faria com que esse processo fosse muito lento. Os primeiros HDs tinham motores que possuíam filtros mecânicos para tirar os discos da inércia. O pioneiro foi o RAMAC (random acess method of accounting and control) construído pela IBM em 1957, e era formado por cerca de 50 discos de 24 polegadas de diâmetro, com uma capacidade total de 5 Megabytes. Esses discos eram tão pesados que o motor girava em falso até conseguir energia potencial suficiente para movê-los. Componentes do HD: ● Atuador: é uma armação de metal conhecida como braço, posicionada entre um conjunto parecido com um sanduíche feito de ferrita de bário (BaFe), que tem uma ação eletromagnética muito forte. Serve para posicionar o braço de metal, no qual estão fixadas as cabeças, através da superfície do disco. Para fazer isso, utiliza-se dos ímãs do atuador que respondem às variações de tensão enviadas pela placa lógica. Esse sistema é muito mais preciso que seus predecessores, usados há mais de uma década, que eram acionados por motores de passo e engrenagens. Esses foram descartados visto que as respostas dos ímãs são incomparavelmente mais rápidas que as obtidas com ele. Figura de um Atuador.
  • 8. ● 8 Cabeça de leitura/gravação: é um eletroímã composto por uma bobina de fios enrolada em um núcleo de ferro. Este eletroímã é muito pequeno e capaz de gravar trilhas de um centésimo de milímetro. Como serve para ler e gravar informações, opera de duas maneiras: durante a gravação, o campo magnético da cabeça organiza as moléculas de óxido de ferro da superfície do disco que irá ser gravada de modo que os pólos positivos dessas fiquem alinhados com o pólo negativo da cabeça e vice-versa; para gravar as seqüências de bits, a polaridade da cabeça é mudada milhões de vezes por segundo, sempre em ciclos prederminados. Cada bit é formado por várias moléculas. Para que seja lido, seu campo magnético é captado pela cabeça de leitura e a variação entre os sinais obtidos gera uma corrente elétrica que é interpretada pela placa lógica como uma seqüência de bits 0 e 1. Figura da cabeça de leitura. ● Disco: é a mídia onde as informações serão lidas e gravadas, a qual é composta de duas camadas, onde a primeira é denominada substrato e trata-se de um disco metálico, geralmente feito de ligas de alumínio. Para armazenar os dados, estes discos são recobertos por uma segunda camada, desta vez de material magnético, como o óxido de ferro. Como os materiais magnéticos moles, como o Silicato de Ferro ou Granada (Ytrium-iron-garnet), têm uma alta permeabilidade e são fáceis de serem magnetizados, eles figuram como sendo a primeira escolha para aplicações de mídia. Mas como as informações precisam ser permanentemente armazenadas para uma leitura posterior, e no momento que a mídia se move entre as cabeças elas podem ser apagadas, no lugar destes materiais preferiu-se o uso do óxido de ferro, devido ao fato dele possuir alta permeabilidade e alta coercibilidade. Ou seja, o óxido de ferro evita que a magnetização seja apagada ou alterada, quando exposta a campos magnéticos externos. A densidade da área de um disco rígido aumentou de uma taxa de 60% para a incrível taxa de 100% ao ano, a pouco tempo atrás. Figura dos discos de um HD.
  • 9. ● 9 Eixo e Motor: os discos são montados no eixo de um motor que, por sua vez é acionado magneticamente por um conjunto de bobinas e controlado por um sistema especial chamado voice coil. Como não vivemos em um mundo ideal onde fios não têm peso e perdas elétricas não são levadas em conta, o grande inimigo dessa equação é o atrito. O HD em que estou salvando este texto provavelmente possui um motor com rolamento de esferas, o Ball Bearing Spindle Motors, onde está montado todo o conjunto dos discos. Ele é bem eficiente, mas com os HDs sendo cada vez mais usados à medida que cresce a demanda por computadores, o mercado criou expectativas onde se espera mais capacidade e uma diminuição em sua geração de ruído. Neste sentido, criou-se um motor com rolamento fluído, o Fluid Dynamic Bearing Spindle Motors. Ele minimizou o NRRO (Non Repeatable Runout), que é a quantidade não repetitiva de movimentos do disco se deslocando, fora de seu eixo real, fazendo com que houvesse uma diminuição na geração de ruídos e um aumento no rendimento. Se o Runout for excessivo os discos podem trepidar. Esta tecnologia é mais comum em HDs de servidores, mas está se tornando padrão na indústria. Figura do eixo e motor de HD. ● Placa lógica: é o centro nervoso do HD que comanda todos os outros dispositivos. Ela recebe as informações da controladora IDE ou SCSI, presente na placa-mãe, e as interpreta para tomada de decisão. Os elementos mais comuns que estão sob sua supervisão são: rotação do motor, deslocamento do atuador e cabeças de leitura/gravação e uso do cache de memória do HD. Figura da Placa Lógica do HD.
  • 10. 10 3. Geometria do HD. A geometria do HD é basicamente composta de três elementos: trilhas, cilindros e setores. Quando nos referimos a trilha, estamos falando da trilha de um determinado disco isoladamente. Já o cilindro refere-se ao conjunto de trilhas que ocupam a mesma posição espacial no total de discos presentes no HD. Enquanto isso, os setores são células que compõem tanto a trilha quanto o cilindro, e estão distribuídos pelas faces do disco. Para um melhor desempenho de busca, os setores ocupados pela gravação de um arquivo, deverão estar distribuídos de forma seqüencial. A capacidade de um HD é calculada levando-se em conta esses componentes, sendo expressa através da fórmula: Capacidade = cilindros x número de trilhas x número de cabeças. Para termos o valor expresso em bytes, multiplicamos o valor por 512, visto que cada setor comporta 512 bytes de informação. O formato físico de um setor segue o seguinte padrão: GAP ● ● ● ● ● Header CRC (2 bytes) GAP Dados (512 bytes) ECC GAP Onde: GAP: espaço vazio entre os setores. Header: cabeçalho que contém informações sobre a localização física do setor. CRC – Cyclical Redundance Check: valor de verificação para o cabeçalho do setor. Dados: Campo de Armazenamento de dados. ECC – Error Correction Code: informações referentes ao método de correção de erros. Organização lógica de um HD em trilhas, cilindros e setores.
  • 11. 11 Há três parâmetros essenciais para a boa performance de um HD. O primeiro é a taxa de transferência interna, que diz respeito à velocidade na qual os dados são transferidos do disco para a sua memória interna (cache), a qual depende da quantidade de bytes gravados em cada trilha do disco. Portanto, quanto maior a densidade da mídia e a velocidade de rotação, maior será essa taxa. O segundo é o tempo médio de acesso, que é calculado com base em acessos a pares de trilhas, sobre toda a superfície do disco. Para esse parâmetro, quanto menor, melhor. E o último é a taxa de transferência externa, que se traduz na velocidade de transferência entre o HD e a controladora (IDE, SCSI ou SATA) presente na placa-mãe. Quanto maior for esse valor, melhor será. 4. A Formatação. Para se tornar funcional, o HD precisa ser formatado no Sistema Operacional escolhido para que as informações possam ser gravadas e lidas de modo organizado. É a formatação que cria essa estrutura. O processo de formatação tem três etapas distintas: formatação física, particionamento e formatação lógica. A formatação física é a divisão da superfície magnética dos discos em trilhas e setores, a qual já é realizada na fábrica. Além disso, não se deve reformatá-los fisicamente, pois isso os destruiria. Atualmente, a formatação física, concernente ao usuário, consiste em procurar setores com defeito, atualizar o mapa de tais setores e substituí-los por setores reservas, os sectors sparings. Os próprios fabricantes de HD fornecem programas de formatação de baixo nível (física) para impedir que os setores defeituosos sejam mapeados pela FAT (tabela de alocação de arquivos), que é utilizada pelo Sistema Operacional para localizar arquivos no HD. O desuso da formatação física se deu pela substituição dos motores de passo pelos motores voice coil. No motor de passo, cada passo distanciava uma trilha da outra. Com o voice coil, foi introduzido um sinal chamado de servo que tem essa mesma função, e também uma cabeça especial para a sua leitura. Se formatarmos o HD fisicamente, este sinal é apagado, acarretando na inutilização do HD. O particionamento do disco, como o próprio nome sugere, implica em sua segmentação. Podemos segmentá-lo em uma ou mais partições, as quais serão utilizadas para conter diferentes Sistemas Operacionais, ou quando o usuário deseja organizar melhor as suas informações alocando-as em partições separadas. Cada partição terá o seu sistemas de arquivos (file system), que corresponde à estrutura lógica mediante a qual os arquivos são organizados na superfície dos discos do HD. Pode-se usar o Fdisk no Windows, o Disk Duid no Linux ou programas como o Partition Magic. Na instalação do Windows XP, o próprio CD de instalação possui as ferramentas para particionamento e formatação do disco. Os sistemas de arquivos mais comuns são FAT16, FAT32, NTFS, EXT2 e EXT3 (LINUX). 4.1 FAT16. Este é o sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS, incluindo o DOS 7.0, e pelo Windows 95, sendo compatível também com o Windows 98 e diversos outros Sistemas Operacionais.
  • 12. 12 Apesar da versatilidade, a FAT16 possui pesadas limitações. O sistema de arquivos adota 16 bits para o endereçamento de dados, permitindo um máximo de 65526 clusters, que não podem ser maiores que 32 KB. Esta é justamente a maior limitação da FAT16: como só podemos ter 65 mil clusters com tamanho máximo de 32 KB cada, podemos criar partições de no máximo 2 Gigabytes utilizando este sistema de arquivos. Caso tenhamos um HD maior, será necessário dividi-lo em duas ou mais partições. O Sistema Operacional reconhece cada partição como um disco distinto: caso tenhamos duas partições, por exemplo, a primeira aparecerá como C: e a segunda como D:, exatamente como se tivéssemos dois discos rígidos instalados na máquina. O cluster é a menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo Sistema Operacional. Cada cluster tem um endereço único, através do qual é possível localizar onde determinado arquivo está armazenado. Um arquivo grande é gravado no disco fragmentado em vários clusters, mas um cluster não pode conter mais de um arquivo. Em um HD de 2 Gigabytes formatado com FAT16, cada cluster possui 32 Kbytes. Digamos que vamos gravar neste disco 10000 arquivos de texto, cada um com apenas 300 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, esses 10000 arquivos de 300 bytes cada, ocupariam ao invés de apenas 3 MB, um total de 320 MB, ocasionando um enorme desperdício de espaço. . Essa limitação do FAT 16 fez com que ele caísse em desuso. Como de qualquer forma não é possível ter mais de 65 mil clusters, é possível ter clusters menores, apenas caso sejam criadas partições pequenas: Tamanho da Partição Tamanho dos Clusters usando FAT16 Entre 1 e 2 GB 32 Kbytes Menos que 1 GB 16 Kbytes Menos de 512 Mb 8 Kbytes Menos de 256 Mb 4 Kbytes Menos de 128 Mb 2 Kbytes 4.2 FAT32 Uma evolução natural da antiga FAT16, a FAT32 utiliza 32 bits para o endereçamento de cada cluster, permitindo clusters de apenas 4 KB, mesmo em partições maiores que 2GB. O tamanho máximo de uma partição com FAT32 é de 2048 Gigabytes (2 Terabytes), o que permite formatar qualquer HD atual em uma única partição. Usando este sistema de arquivos, 10000 arquivos de texto de 300 bytes cada, ocupariam apenas 40 Megabytes, uma economia de espaço considerável, em relação ao FAT16. De fato, quando convertemos uma partição FAT16 para FAT32, é normal conseguirmos de 15 a 30 % de diminuição do espaço ocupado no disco. O problema é que vários Sistemas Operacionais, incluindo o Windows NT 4.0 e o Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas com FAT32. No entanto, sistemas atuais como o Windows 2000 e versões recentes do Linux já oferecem suporte.
  • 13. 13 Outro problema da FAT32 é que a desfragmentação de disco, seja qual for o programa usado também será um pouco mais demorada devido ao maior número de clusters. Apesar do uso de endereços de 32 bits para cada cluster permitir que sejam usados clusters de 4 KB mesmo em partições muito grandes, por questões de desempenho, ficou estabelecido que por defaul os clusters de 4 KB seriam usados apensa em partições de até 8 KB. Acima disto, o tamanho dos clusters varia de acordo com o tamanho da partição: Menor do que 8 GB 4 KB De 8 GB a 16 GB 8 KB De 16 GB a 32 GB 16 KB Maior do que 32 GB 32 KB 4.3 Os Clusters e o NTFS Os clusters compõem-se de agrupamentos com uma determinada quantidade de setores do HD. Esta implementação se faz necessária porque o Sistema Operacional não se comunica diretamente com o hardware do computador (o HD neste caso). Ao invés disso, ele se utiliza dessas unidades (os Clusters) para servir como um intermediador dessa comunicação. São eles que serão referenciados à medida que os dados forem sendo manipulados pelo sistema. Em função dos dados estarem distribuídos sob a superfície do disco, divididos em segmentos, eles necessitam de endereços para serem acessados. Setores e Clusters no HD. A capacidade de endereçamento dita uma primeira vantagem do NTFS. Tal sistema trabalha com palavras de 64 bits (8 bytes) para localização de dados (unidades de alocação, na verdade), o que lhe confere a possibilidade de endereçar um número máximo de cerca de, grosseiramente falando, 16 x 1018 Clusters. Isso é bem mais do que os outros sistemas de arquivos podiam fazer e representa um grande avanço. Essa característica evidencia a capacidade que esse sistema de arquivos tem de trabalhar com grandes volumes de dados. Os clusters poderão ter seu tamanho variado em função do tamanho dos volumes do HD. Segundo uma normalização, para volumes com mais de 2GB de capacidade, o tamanho do cluster será de 4KB. Embora exista tal regra, ela não necessariamente precisa ser respeitada, pois durante a formatação do disco, podemos decidir sobre as características que queremos dar ao sistema.
  • 14. 14 Em discos muito grandes (com grandes capacidades de armazenamento), a redução do tamanho dos clusters afeta o desempenho do sistema. Isso porque, nesses casos a quantidade de unidades de alocação será mais elevada, o que ocasionará um tempo maior de procura pelos dados. Por outro lado, se fizermos uso de clusters muito extensos poderá ocorrer o que se conhece por Fragmentação Interna. Nesse caso, haverá uma sobra excessiva de espaço dentro das próprias unidades que alocam os dados, o que resultaria na sub-utilização da capacidade de armazenamento do disco. Relação entre os tamanhos dos clusters. 4.3.1 NTFS e a Tabela de Arquivos Mestre (MFT - Master File Table) Outro componente importante para o NTFS é a Tabela de Arquivo Mestre (MFT). Essa tabela é o “coração” de um volume NTFS. Todos os dados de cada volume estarão contidos nela. Quando formatamos um disco para esse sistema, o programa de formatação cria um conjunto de arquivos de Metadados. Estes contêm informações sobre o sistema e sua estrutura ao longo de sua utilização. Nesse momento, também é criada a MTF. MFT MFT 2 Arquivo de LOG Arquivo de Volume Tabela de definição de atributo Diretório Principal Unidade de alocação BITMAP Arquivo de BOOT Arquivo de cluster defeituoso ... Arquivos de Usuário ... Esquema de implementação da Master File Table em volume NTFS. Cada campo contendo arquivos de Metadados, guarda informações importantes do sistema.
  • 15. 15 Esses dados inicias, além de todos os arquivos de usuários que surgirão ao longo do tempo, estão distribuídos na MFT sob a forma de Registros de Arquivo. Essa forma de organização dita mais uma vantagem do NTFS. É que, o agrupamento dos dados em uma estrutura única em comum permite sua administração de forma centralizada. Assim sendo, implementando-se um sistema de segurança à própria MFT (o que é feito), a confiabilidade no sistema e em seus componentes, em sua totalidade, já estará assegurada, visto que conseqüentemente eles também estarão protegidos por estarem contidos em tal estrutura. Estrutura de um Registro de arquivo MTF. 4.3.2 Os Recursos do NTFS. Segurança: o Windows (NT/2000/XP) fornece proteção a diversos objetos do sistema dentre os quais podemos citar arquivos, diretórios, impressoras, entre outros. Tais objetos são protegidos através de Descritores de Segurança que controlam quem tem e que tipo de acesso a eles. No caso de arquivos de dados, tais descritores compõem um atributo a mais nos seus registros da MFT, o qual pode ser observado na estrutura de um registro de arquivo. Para fornecer proteção o SO observa o nome do usuário, usado para entrada no sistema, e o combina com o descritor de segurança de cada objeto. Quando na tentativa de acesso a algo no sistema, essa combinação dirá se o que se pretende manipular poderá ou não ser utilizado pelo usuário em questão. Facilidade de Recuperação: no NTFS, a capacidade de recuperação pode ser vista sob dois aspectos. Acesso ao Sistema e Integridade dos Dados. Para garantir que falhas não atrapalhem no acesso ao sistema, o NTFS usa uma técnica conhecida como Processamento de Transações. Na estrutura da MFT existe um campo denominado ARQUIVO DE LOG. Esse registro contém um arquivo chamado $LOGFILE que contém dados sobre o andamento dos trabalhos no sistema. Toda operação de Entrada/Saída, tem um princípio, um meio e um fim. Cada etapa, à medida que se desenvolve, é gravada nesse arquivo. No final da execução de uma função teremos a descrição de todo o processo que foi realizado no sistema por ela. Isto garante ao SO a possibilidade de observar se todos os processos iniciados foram satisfatoriamente concluídos. É justamente esse o princípio da técnica de recuperação em questão.
  • 16. 16 Se no momento em que alguma dessas operações (I/O) estiver ocorrendo, acontecer alguma falha crítica no sistema, como a que o obrigue a parar de funcionar, por exemplo, a operação em execução bem como o processamento da transação que ocorriam até o momento serão interrompidos. Tal interrupção, evidentemente, não tornará possível o desfecho daquilo que estava sendo feito instantes antes do evento danoso. Sendo assim, o SO observará que o que foi iniciado, nesse caso, não foi concluído e para que nada fique incompleto no sistema, ele, então, providenciará para que o que foi feito seja desconsiderado (desfeito), mediante a observação do conteúdo do arquivo de Log. Isso confere ao sistema a capacidade de recuperação sempre eficiente. Se tal providência não fosse tomada, diante de certos problemas, coisas graves poderiam ocorrer, como por exemplo, a alocação de unidades (na tabela de arquivo do sistema) para arquivos que não foram salvos por completo, como acontece com o FAT. Embora esse processo permita o acesso ao sistema a qualquer hora, mesmo após uma falha grave, ele não garante a consistência dos dados no volume. Esta última questão cabe ao segundo método de recuperação mencionado resolver. Para aplicações importantes que não podem ter a consistência de seus dados sob qualquer hipótese questionada, a implementação de recursos como a redundância de informações (RAID) oferece um fator extra de proteção e, nesses casos, não só podem como devem ser utilizados. Compactação de Dados: Outro fato interessante é a possibilidade do NTFS aproveitar espaço em disco diminuindo o tamanho dos conjuntos de informações. O NTFS aceita compactação de dados por arquivo, diretório ou volume de forma conjunta ou independente. Isto quer dizer que um volume compactado pode conter diretórios e arquivos compactados ou não. Também, um diretório compactado pode conter diversos arquivos compactados ou não compactados. Para compactar dados, umas das técnicas utilizadas é a retirada de longos Strings (conjunto de caracteres) na forma de bits 0 no HD. Isso funciona muito bem para arquivos dispersos, que são aqueles normalmente muito fragmentados. Embora esse método, diante de certas ocasiões seja implementável, ele é um tanto irreal, pois adota o fato de um conjunto de dados conter grandes seqüências de bits 0, como mencionamos, fato que dificilmente ocorre. Já para os arquivos não dispersos, o NTFS possui outra solução. Ele divide os dados em segmentos com 16 clusters (as chamadas unidades de compactação) de extensão. Assim a probabilidade de ocorrerem seqüências de bits 0 é aumentada, o que favorece o processo. Feito isso, o sistema de arquivos testa se a compressão que se pretende implementar reduzirá a quantidade de informações em pelo menos o conteúdo de um cluster. Se isso não for possível os dados continuarão distribuídos sob a estas unidades de compactação, serão alocados sob as mesmas condições, porém não serão compactados. Do contrário, se a compactação for possível, ele alocará apensa tantas unidades (clusters) quantas forem necessárias para conter os dados agora compactados. Criptografia: Por último, temos o recurso de Encriptação (EFS – Encription File System), que devido ao grande impacto que causou, quando no lançamento do Windows 2000, merece muita importância. Tal mecanismo permite que arquivos sejam criptografados e armazenados em volumes sob a administração do NTFS. O EFS se baseia em chaves privadas para transformar as informações em códigos que somente ele entende. Os usuários que tiverem o acesso, ou melhor dizendo, o direito a essas chaves, terão acesso livre aos dados. Do contrário, isso não será possível. Esse recurso acrescenta uma segurança ainda maior aos dados e veio compor mais uma interessante característica ao sistema de arquivos em questão.
  • 17. 17 4.4 EXT2 O EXT2 é o sistema de arquivos utilizado na grande maioria das distribuições Linux. Trata-se de uma evolução do EXT, que permitia a criação de partições de até 2 GB e suportava nomes de arquivos com até 255 caracteres. Logo que começaram a aparecer no mercado HDs com mais de 2 GB o sistema EXT não obtinha um bom desempenho, além da fragmentação dos arquivos ser quase tão grande quando no sistema FAT. Em resposta a estes problemas, surgiu em Janeiro de 93 o EXT2, que trouxe o suporte a partições de até 4 Terabytes, manteve o suporte a nomes de arquivos com até 255 caracteres, além de vários outros recursos. 4.4.1 Estruturas do EXT2 Tanto o NTFS quanto o EXT2 utilizam estruturas muito diferentes que as usadas no sistema FAT. Vejamos algumas características da estrutura do EXT2: Boot block: é onde tudo começa, pois é aqui que são gravadas as informações necessárias para inicializar o sistema. Inodes: armazenam informações sobre cada arquivo armazenado. A função dos inodes é muito semelhante às entradas MFT do sistema NTFS. Cada inode armazena os detalhes sobre um determinado arquivo, incluindo o tipo de arquivo, permissões de acesso, identificação do usuário dono do arquivo, data em que foi criado e modificado pela última vez, tamanho e, finalmente, ponteiros para os blocos de dados onde o arquivo está armazenado. Diretórios: no EXT2 os diretórios são tipos especiais de arquivos, que armazenam uma lista de todos os arquivos e subdiretórios subordinados a ele. Nesta tabela são armazenados apenas os nomes e os inodes que representam cada um. Links: este é um recurso bastante versátil permitido pelo EXT2. Estes links funcionam de uma maneira muito parecida com os links usados nas páginas Web. Cada link pode apontar para um arquivo ou diretório qualquer. Pode-se, por exemplo, criar um link “CD” dentro do diretório raiz para acessar o CD-ROM. Na verdade, os links nada mais são do que inodes que apontam para o arquivo ou diretório em questão. 4.5 EXT3 O EXT3 é uma evolução do EXT2, que trouxe uma melhora no sistema de tolerância a falhas. No EXT3 o sistema mantém um “diário” de todas as operações realizadas. Quando houver qualquer falha, um reset ou travamento enquanto o sistema está montado, o sistema consulta as últimas entradas do diário, para ver exatamente em qual ponto houve a falha e corrigir o problema automaticamente, em poucos segundos. No EXT2, sempre que há uma falha, o sistema roda o e2fsck, um primo do scandisk, que verifica inode por inode do sistema de arquivos, em busca de erros. Este teste demora vários minutos, além de nem sempre conseguir evitar a perda de alguns arquivos. Existe a opção de configurar as entradas no diário para aumentar a velocidade de acesso, mas em troca sacrificando um pouco da confiabilidade em caso de falhas, ou aumentar a tolerância a falhas, em troca de uma pequena perda de desempenho.
  • 18. 18 5. As Interfaces de Comunicação. Os HDs podem ser encontrados sob interfaces de comunicação IDE, SCSI e SATA. IDE, acrônimo para Integrated Drive Electronics, tem esse nome por sua controladora estar integrada ao próprio disco rígido. Esta controladora faz a comunicação do HD com a interface IDE integrada nas placas mãe. A conexão do HD IDE ao micro segue o padrão ATA (AT Attachement) e tem como ponte de ligação um flat cable (cabo de dados) de 40 vias. A partir do padrão ATA 66 (66MB/s), o flat cable passou a ter 80 vias, já que sob tal velocidade, faz-se necessário prover o cabo de vias de aterramento elétrico para evitar que ruídos venham a corromper a informação. Para se comunicarem com o computador, os HDs IDE usavam um método chamado PIO (Programmed I/O), que exigia a supervisão do processador para transferir dados do HD para a memória RAM do PC. Com o advento do sistema DMA (acesso direto à memória), os dados são movidos diretamente do disco para a memória RAM, liberando o processador para a execução de outras atividades. Modo de Operação Taxa Máxima de Transferência (MB/s) PIO modo 4 16,6 PIO modo 5 20,0 Fast ATA 11,1 Fast ATA2 16,6 DMA Mode 1 13,3 DMA Mode 2 16,6 Ultra – ATA 33,3 Ultra DMA 33 (ATA – 33) 33,3 Ultra DMA 66 (ATA – 66) 66,6 Ultra DMA 100 (ATA - 100) 100 Ultra DMA 133 (ATA - 133) 133 Tabela de modos de operação e taxas de transferência para a interface IDE até ATA 133. À esquerda, cabo IDE de 40 vias, à direita, o de 80.
  • 19. 19 SCSI: acrônimo para Small Computer System Interface, é uma interface bem mais difundida em servidores do que em computadores padrão desktop (PC). Ela é mais rápida, mais confiável e bem mais cara que a IDE. Não segue o padrão de configuração master-slave da interface IDE, mas sim um sistema de identificador (ID), onde cada periférico SCSI tem seu número de controle (targed ou ID). A conexão entre eles é feita através de um cabo, também conectado a uma controladora SCSI, resultando num barramento no qual não pode haver dois periféricos com o mesmo ID. Um canal SCSI suporta até 15 periféricos e o flat cable utilizado normalmente possui 68 vias. Todavia, assim como para a IDE, a interface SCSI já teve várias revisões, cujos padrões estão demonstrados na tabela a seguir. Padrão Taxa de Transferência Largura do Barramento Conector SCSI-1 2 – 4 MB/s 8 25 pinos SCSI-2 5 MB/s 8 50 pinos Wide SCSI-2 10 MB/s 16 68 pinos Fast SCSI-2 10 MB/s 8 50 pinos Fast Wide SCSI-2 20 MB/s 16 68 pinos Ultra SCSI-3 20 MB/s 8 50 pinos Wide Ultra SCSI-3 40 MB/s 16 68 pinos Ultra2 SCSI-3 40 MB/s 8 50 pinos Wide Ultra2 SCSI-3 80 MB/s 16 68 pinos Ultra 160 160 MB/s 16 68 pinos Ultra 320 320 MB/s 16 68 pinos Especificação aos vários padrões SCSI definidos até 2002. HD IDE (à esquerda) e SCSI (à direita).
  • 20. 20 SATA: A tecnologia ATA chegou ao seu limite técnico com o ATA/100 e ATA/133, pois não há como ultrapassar a barreira dos 133 MB/s dentro da arquitetura atual, além disso, as largas fitas que chamamos de “cabos IDE” comprometem bastante a circulação de ar dentro de um gabinete, aspecto este cada vez mais importante para a ventilação dos quentes processadores atuais. O padrão ATA/100 é adotado por todos os fabricantes de controladoras IDE e de Hard Disks, já o padrão ATA/133 é exclusivo dos discos Maxtor e é adotado apenas em algumas controladoras. A Intel, por exemplo, não adota esse padrão nas suas controladoras IDE e esse é um dos motivos dela ser uma das maiores incentivadoras do Serial ATA (SATA). Na prática, essa questão do disco rígido em si ser ATA/133 ou ATA/100 se mostrou irrelevante, tanto é que os discos PATA mais rápidos do mercado atualmente, como alguns modelos IBM (agora Hitachi) ou Western Digital são ATA/100. Por outro lado, as controladoras IDE ATA/133 são melhores do que as similares ATA/100 quando os discos são de 7200 rpm, mesmo que estes não sejam necessariamente ATA/133. Para discos mais antigos ou dispositivos ATAPI (CD-ROM, RW, etc) a controladora IDE ATA/133 desempenha da mesma forma que uma ATA/100. O padrão SATA de primeira geração permite até 150 MB/s de transferência de dados. Na versão 2.0 estão previstos, entre outros detalhes, uma maior taxa de transferência (deve permitir os 300 MB/s) e o Hot Swap, ou seja, a capacidade de ser conectado e desconectado com a máquina funcionando, ressaltando-se que, para tal, é preciso conferir a compatibilidade desse recurso, entre eles se o Sistema Operacional é capaz de realizar essa tarefa. Outra vantagem do SATA é a utilização de um cabo de dados muito mais estreito e fácil de manipular dentre de um gabinete, o que favorece bastante a ventilação interna; infelizmente o cabo de força (power) também mudou para atender às necessidades do Hot Swap e as fontes ATX atuais não possuem o conector adequado (por enquanto), requerendo o uso de um adaptador nesse momento. Esse novo conector tem contatos mais longos nos sinais de terra, que serão os primeiros a serem “ligados” quando o conector for encaixado e os últimos a serem “desligados” no momento da remoção do disco. Com o conector de quatro pinos da fonte ATX tradicional, isso não seria possível. Cabo de dados SATA (à esquerda) e adaptador para o conector de força (à direita)
  • 21. 21 6. Níveis RAID. RAID (Redundant Array of Independent Drives), consiste numa técnica pela qual vários HDs físicos são associados logicamente, de modo a prover tolerância a falhas e/ou melhor desempenho ao sistema, que dependerá do nível RAID escolhido para organizar a matriz (array) de HDs. Para o Sistema Operacional, essa matriz de discos aparece como uma única unidade de leitura/gravação, tendo por conseguinte, uma letra de unidade ligada a ela. Os principais níveis RAID são: ● RAID 0: 2 ou mais HDs são associados logicamente, correspondendo à solução de melhor desempenho, ao custo de não contar com qualquer tolerância a falhas. Os dados são lidos e gravados nos HDs de modo concorrente, maximizando o desempenho. Tal concorrência depende do número de HDs na matriz, e de um parâmetro conhecido por Striping Factor ou Block Size. Por exemplo: se a matriz possui 2 HDs e o block size é de 64 KB, ao solicitarmos a gravação de um arquivo de 100 KB, os primeiros 64 KB serão gravados no primeiro HD e os restantes, 36 KB, no segundo. A definição do melhor block size depende das características dos HDs utilizados, se bem que há algumas controladoras RAID capazes de determinar automaticamente o melhor valor. ● RAID 0+1: Conhecido por espelhamento, esse nível de Raid privilegia a tolerância a falhas, já que um HD contém uma cópia exata dos dados contidos no outro. Assim, se um falhar, o outro atuará como um backup on-line e pronto a ser utilizado. ● RAID 5: o mais empregado atualmente, sobretudo no ambiente corporativo, por oferecer bom desempenho e tolerância a falhas, mas com um mínimo de desperdício em espaço de HD, já que não há um ou mais HDs inteiros atuando como backup. As informações, que provêem tolerância a falhas ao RAID 5, estão armazenadas distributivamente pelos HDs, de modo que uma falha em um HD pode ser recuperada a partir de um cálculo de paridade. ● JBOD: conhecido por Disk Spanning, não se refere propriamente a um nível RAID. Basicamente, consiste na formação de um drive lógico, de capacidade de armazenamento igual à soma das capacidades individuais dos HDs físicos usados. Não provê tolerância a falhas, e apesar de se assemelhar ao RAID 0, não possibilita acesso concorrente aos HDs. Na prática, primeiramente o espaço de armazenamento do primeiro HD é utilizado, depois o do segundo e, assim, sucessivamente. Placa controladora RAID: Existem placas controladoras RAID que dispõem de até 4 canais suportando HDs ATA ou SATA. Com tais placas, até 4 HDs podem ser conectados a ela. A placa pode ser instalada em slots de barramento PCI de 32 bits, operando a 33 ou 66 Mhz. Algumas dão suporte a todas as versões do Windows, a partir do 9X ao XP, e clones do Unix (Linux, FreeBSD); software com interface gráfica (apenas Windows) para a configuração e gerenciamento dos níveis RAID; suporte a HD inicializável (boot). Na figura a seguir, é apresentada uma placa controladora RAID que trabalha em conjunto com HDs SATA:
  • 22. 22 Figura de Placa RAID. 7. As barreiras de capacidade. Apesar da crença de que as limitações tecnológicas não possibilitariam, a curto prazo, a produção de HDs com grande capacidade, já nos anos 90 a indústria começou a apresentar seus primeiros gigadiscos, e encontrou pela frente um empecilho: o reconhecimento da correta capacidade de seus produtos. De um conjunto de três fatores limitantes existentes em todos os computadores, surgiu a primeira grande barreira no reconhecimento de HDs de grande capacidade. O primeiro desses fatores foi o BIOS dos primeiros PCs, que não eram capazes de manipular HDs com mais de 16 cabeças. Além disso, a interface IDE não suportava HDs com mais de 63 setores por trilha e os Sistemas Operacionais utilizados até hoje baseados no DOS, não acessam discos com mais de 1024 cilindros. Considerando que cada setor aloca 512 bytes, o maior HD suportado por tal arquitetura é de: 1024 x 16 x 63 x 512 = 504 MB binários. Essa limitação existiu até meados de 1994, quando a primeira solução surgiu. Para resolver o problema o BIOS foi o componente escolhido, já que se encontra mais próximo do hardware e por possuir uma memória reprogramável, capaz de receber atualizações, pelo menos nos PCs mais novos. Para que toda a área do HD pudesse ser endereçável, o BIOS passou a atuar como um controlador lógico de endereçamento, manipulando os endereços dos dados no HD e, assim, disponibilizando toda a sua capacidade aos Sistemas Operacionais. Tal solução recebeu o nome de LBA (Logical Block Addressing). Apesar de sua eficiência, o LBA não conseguiu sozinho suportar os avanços da indústria. Já em 1998 um melhoramento nas rotinas, denominado Int13h, foi implementado para que os PCs pudessem reconhecer HDs com mais de 8 GB (na verdade 7,84 GB binários). Tal recurso complementa o LBA, que continua sendo utilizado até hoje. Por último, o reconhecimento de mais de 32 GB pode acontecer com alguns BIOS; tal problema é resolvido com um melhoramento nas rotinas já existentes. A instalação de uma placa controladora EIDE (Enhanced IDE) que possui BIOS próprio com suporte aos novos HDs. Outra solução pode ser a instalação de um software no setor de boot do HD, conhecido como HD Manager ou Disk Manager (programa que normalmente é incluído em um pacote de aplicações específicas para os HDs).
  • 23. 23 8. O CD. A informação em um CD convencional é o resultado de um conjunto de sulcos e protuberâncias gravados na forma de uma longa faixa em espiral. O CD é, a grosso modo, uma peça de aproximadamente 1,2 mm de espessura sendo que a maioria deles consiste em um disco de policarbonato injetado com 12 cm de diâmetro. Uma vez confeccionada a peça de policarbonato, uma camada ultrafina e reflexiva de alumínio é colocada sobre o disco, cobrindo essas protuberâncias. Então uma outra camada, desta vez de acrílico é pulverizada sobre o alumínio, protegendo-o. Seu processo de fabricação é complicado, pois as informações são literalmente entalhadas sobre um molde mestre que contém o negativo das informações que serão colocadas no CD. A disposição das trilhas em espiral deve-se ao fato do CD ter sido projetado para armazenar músicas, que devem ser tocadas de forma contínua, como ocorria com os long plays de vinil. As faixas que formam essa espiral têm aproximadamente 0,5 μm de espessura com uma distância de 1,6 μm separando uma faixa da outra, tendo um mínimo de 0,83 μm de comprimento e 125 μm de largura. Estas dimensões reduzidas fazem a espiral do CD ser enorme. Se pudéssemos esticar essa espiral e colocá-la numa linha reta essa teria quase 5 Km de comprimento e uma espessura de 0,5 ηm. Diagrama de espirais de um CD com um box ampliando sua superfície. 8.1 Laser Para ler algo com essas dimensões é necessário um aparelho de muita precisão. O CD player tem a tarefa de achar e ler as protuberâncias gravadas no CD e considerando o tamanho reduzido das mensagens presume-se que essa não seja uma tarefa fácil. O trabalho fundamental do CD player é focalizar o laser na faixa de protuberâncias. O feixe de laser passa através da camada da policarbonato, reflete na camada de alumínio e atinge um dispositivo opto-eletrônico que detecta as mudanças no comprimento de onda do laser. Num ponto onde ocorre a reflexão o laser é absorvido de forma integral enquanto que quando isso não ocorre, apenas ¼ do comprimento de onda é absorvido pelo dispositivo opto-eletrônico. É normal pensar que cada ponto refletido pelo laser tem valor lógico 1 enquanto os não refletidos têm valor lógico 0. No entanto, o CD player utiliza outro tipo de padrão. Quando o laser encontra uma transição isso representa o valor 1 e nos pontos onde não há variação de sinal o valor 0. Estes são os chamados bits ópticos e não se traduzem ainda na forma de dados compreensíveis para o CDA ou para o computador. Um CD normal possui cerca de 106 bilhões de bits ópticos.
  • 24. 24 E aí que entra em cena uma codificação chamada RLL (Run Lenght Limited – comprimento de percurso limitado) que converte um grupo de 17 bits ópticos em 8 bits de dados para que o sistema de leitura possa identificar corretamente os bits de controle. Diagrama de leitura de um CD. 8.2 Sistema Seguidor. A parte mais dura do trabalho é manter o feixe de laser centrado na faixa de dados. Esta é a função do sistema seguidor, que deve mover o laser continuamente no centro para as extremidades do CD enquanto o mesmo está girando. Nesse processo as protuberâncias passam pelo laser de forma muito rápida, devido a velocidade tangencial das mesmas que é igual ao raio multiplicado pela velocidade a qual o disco está girando (rpm). Seu funcionamento está diretamente ligado com o motor do CD player. 8.3 Motor. O motor do CD player gira em torno de 200 a 500 rpm e como o laser se move de dentro para fora, o motor precisa diminuir a velocidade do CD quando faz a leitura de trilhas externas e aumentar quando lê trilhas internas fazendo com que desta forma as protuberâncias passem pelo laser com uma velocidade constante garantindo assim a constância na taxa de aquisição de dados. Essa tecnologia é chamada de CLV (Constant Linear Velocity – Velocidade Linear Constante) e era aplicada nos drives de CD-ROM antigos (de 8X a 12X). Já o outro método, mais novo (a partir de 16X), é chamado de CAV (Constant Angular Velocity – Velocidade Angular Constante), e gira o disco com uma velocidade constante. Esse método é mais suave com o motor o que significa que as taxas de transferência de informação variam entre as pistas internas e externas. O método CAV pode melhorar a performance em leituras aleatórias uma vez que não precisa de variar a velocidade do motor de rotação entre leituras mas discos com dados apenas nas trilhas mais internas não sentirão nenhuma melhoria, trabalhando com cerca da metade da taxa de transferência real. 8.4 Placa Lógica. Todas as outras partes do CD Player seriam inúteis se não fosse a placa de controle. É ela que interpreta as leituras feitas pelo laser, controla a velocidade do motor, posiciona o sistema seguidor e se comunica com a placa mãe ou com o CDA enviando os dados já formatados para que esses possam ser usados pelos mesmos.
  • 25. 25 A seguir é apresentada uma figura de um CD player com seus principais componentes: Laser Motor Sistema Seguidor Placa Lógica Figura de um CD player. 8.5 Matemática da Gravação em CDs. Como em um CD o som é gravado no formato digital, o som deve ser também modulado nesse mesmo formato. Foi escolhido então o PCM (Pulse Code Modulation – Modulação por Codificação de Pulsos) que é um sistema de conversão analógico-digital e digital-analógico. Portanto, como a amostragem do CD é de 44100 Hz com 16 bits de resolução, temos um som completamente livre de ruídos, e com uma qualidade quase perfeita. Já a capacidade do CD de dados, é calculada pela seguinte equação: 44100 pontos/canal/segundo x 2 bytes/ponto x 2 canais x 74 minutos x 60 segundos/minuto = 783216000 bytes. Os dados, como no HD, são gravados em setores (também conhecidos como large frames), só que estes ao invés de terem 512 bytes como nos HDs possuem 2352 bytes, para áudio, e caso o CD contenha dados, para a informação são reservados 2048 bytes e para o controle 304. Isto é muito importante, pois no CD de áudio a perda de alguns bits não farão diferença, pois o CD player simplesmente usaria a interpolação para evitar interrupções no som, mas no CD de dados a perda de um bit pode comprometer toda a informação. No CD de áudio temos junto dos 2352 bytes para música uma pequena área de 98 bits denominada subcanal Q. Esses 98 bits são usados para armazenar informações sobre a faixa que está sendo reproduzida e também para armazenar um ECC (Error Correction Code – Código de Correção de Erro) bem simples com cerca de 16 bits. Essas informações são fundamentais para manter a velocidade de leitura constante e para exibir o status do tempo de uma música. Dados Subcanal Q (98 bits) 2352 bytes (18816 bits) Sincronis mo 6 bits Subcanal Q (98bits) Controle Faixa Índice Minutos Segundos Frames Vago Endereço do Setor 8 bits 8 bits 8 bits 8 bits 8 its 8 bits 8 bits 24 bits Componentes de um setor do CD de áudio mais o subcanal Q. ECC 16 bits
  • 26. 26 No CD de dados o ECC possui 288 bytes tendo mais 16 bytes para sincronismo e endereçamento. Portanto como cada CD possui 333000 setores e cada setor acomoda 2048 bytes de dados, a capacidade de um CD armazenando dados é de 650 MB. Os large frames são subdivididos em porções menores chamadas de small frames, que contém 24 bytes, portanto cada large frame é composto por 98 small frames, que são os responsáveis por toda a decodificação óptica. O small frame possui no seu início 27 bits ópticos (1,58 bytes) para sincronismo, 17 bits ópticos (1 byte) de dados de subcanal, os 24 bytes de dados e 8 bytes de ECC. Dados 2048 bytes (16384 bits) Sincronismo Endereçamento 12 bytes (98 bits) 4 bytes (32 bits) Componentes de um setor do CD de dados. Código ECC 288 bytes (2304 bits) A taxa de transferência padrão de uma unidade de CD-ROM opera em dois modos. No modo 1 é 150 KB/s, o que comparado com os atuais HDs se mostra ínfima. Em modo 2 esta chega a 172 KB/s. A diferença entre os modos 1 e 2 é que no segundo é suprimido os 288 bytes reservados para o ECC fazendo a capacidade de armazenamento de dados, por setor, saltar de 2048 para 2336 bytes. Para aumentar o desempenho aumenta-se a velocidade de rotação do CD dentro da unidade, usando na maioria das vezes o modo 1. Então o drive de CD-ROM com a etiqueta 52x estampada mostra que sua taxa nominal de transferência é de 7800 KB/s x 52). 9. O CD-R. O processo de gravação dos CDs convencionais além de complicado era muito caro para o usuário final, que ansiava por uma forma doméstica de produzir seus próprios CDs. A idéia do CD-R veio para preencher esta lacuna. O CD-R é um conjunto de 4 camadas. A primeira é o substrato plástico, que neste caso tem apenas a função de orientar o feixe de laser. A segunda é composta de um material orgânico sensível ao laser. A terceira é responsável pela reflexão do laser no momento da leitura e pode ser feita de ouro, platina, alumínio ou prata. Por fim, a quarta camada é composta apenas por uma camada de verniz protetor. De todos esses materiais, os melhores são os Fitohalocianino que possui uma excelente qualidade de reprodução, além de ser compatível com a maioria dos leitores de CD-ROM; e a substância Azo Metalizado que foi desenvolvida recentemente e é usada em mídias de coloração azul. Sua refração de luz é muito semelhante à do Cianino, todavia, sua durabilidade é maior. Quando o CD-R está em branco, isto é, sem nenhuma informação gravada nele, a camada de material orgânico é translúcida, possibilitando ao laser de leitura atravessá-lo e refletir-se na camada de metal. No momento da gravação, o laser de escrita “queima” a camada orgânica e torna o ponto onde ele incidiu, opaco. Neste ponto o laser não mais reflete, caracterizando assim um padrão: o ponto que é deixado translúcido é considerado “1” e o ponto que é opaco é considerado “0”. Como este é o mesmo padrão utilizado pelo CD convencional, o CD-R pode ser lido sem problemas por unidades de CD-ROM, que interpretam os pontos opacos e translúcidos como sulcos (pits) e protuberâncias (lands). No CD-R as informações podem ser escritas somente uma vez, pois não existem meios de retornar a camada de material orgânico ao seu estado original.
  • 27. 27 10. O CD-RW O CD-RW surgiu como uma solução inovadora, ao conciliar a capacidade de guardar grandes quantidades de dados encontradas nos CDs, com a facilidade de gravação e desgravação encontradas nas fitas e nos floppys. Estes discos são baseados em uma tecnologia chamada phase-change (mudança de estado). O elemento que muda de estado é composto de 4 elementos químicos: prata, antimônio, telúrio e índio. Como qualquer material encontrado na natureza, esse composto tende a mudar o seu estado físico quando exposto a certas temperaturas. Sua temperatura de fusão (líquido) é em torno de 600°C e sua temperatura de cristalização (sólido) é de 200°C. No CD-RW, as protuberância reflexivas e os sulcos não reflexivos de um CD convencional são representados pelas mudanças de estado nesse composto. Quando este se encontra em seu estado cristalino ele é translúcido, e dessa forma o laser de leitura pode atravessá-lo e se refletir na camada de metal, retornando o feixe para o dispositivo óptico-eletrônico. Quando o composto é derretido, ele é levado a um estado amorfo, tornando a área afetada opaca e não reflexiva. Para a gravação é usado um laser de escrita que tem potência suficiente para levar o composto químico à temperatura de fusão. Tal como ocorre nos CD-Rs, o laser de leitura não tem potência para mudar o estado físico do composto químico, sendo tão somente usado para detectar os pontos reflexivos e não reflexivos e assim, ler o CD. O laser apagador está entre esses dois: não tem potência suficiente para derreter o composto químico, mas pode levá-lo ao seu estado original, já que tem potência suficiente para chegar à temperatura de cristalização, apagando os pontos que foram derretidos, isto é, os gravados como “0”. As unidades de leitura (CD-ROM) precisam ser equipadas com um circuito denominado controle automático de ganho, pois as mesmas precisam alterar a potência do laser para serem capazes de ler CD-R, CD-RW e CD. Isto é necessário devido ao comportamento diferente deles em relação à refração da luz incidida (o CD-ROM reflete 70% da luz aplicada, o CD-R 65% e o CD-RW apenas 20%). Indicador de fim de curso para o motor Sistema de engrenagens para a gaveta. Motor (CAV-Velocidade Angular Constante) Sistema Laser (leitura, gravação e desgravação. O CD-RW por dentro. Sistema Seguidor.
  • 28. 28 11. Gravação de CDs. Como hoje os gravadores de CD são uma realidade para o público em geral, abordaremos alguns conceitos sobre a gravação de CDs. 11.1 Multi-sessão, Multitrack, Packets Existem três maneiras básicas para que a gravação de um CD-RW não tenha que ser feita de uma só vez. Em CDs de áudio este modo é gravar as faixas (tracks) de pouco em pouco, de maneira que uma nova faixa possa ser inserida até que o CD comporte novas faixas ou então que a sessão seja fechada. Mas a utilização deste recurso acaba sendo pouco interessante já que poucos são os CD players que podem ler CDs com a sessão que contém as faixas musicais abertas, sendo necessário então que a sessão seja fechada, impossibilitando a inclusão de mais faixas de música mesmo que se abra uma nova sessão em seguida (os CD players não suportam faixas gravadas fora da primeira sessão). Outros conceitos mais interessantes para a gravação são a utilização de multisessão e também a gravação em pacotes. A utilização destes modos de gravação normalmente não requerem muito conhecimento por parte do usuário, devido ao avanço das interfaces, mas um maior conhecimento nestes aspectos auxilia bastante para a resolução de problemas e para explorar outras possibilidades interessantes de gravação. O recurso de multi-sessão é normalmente disponível em softwares de compilação de CDs, incluindo aí o Easy CD Creator, o Nero, CDR-Win, entre muitos outros. A opção de utilizar multi-sessão pode aparecer de forma bem clara, como iniciar/continuar um CD multi-sessão, ou então de forma mais técnica, como fechar esta sessão e abrir uma nova. Este modo mais técnico explica com bastante clareza como é feito um CD multi-sessão, onde a sessão que é gravada já tem seus dados inseridos no TOC (Table of Contents – Tabela que armazena informações sobre quais novos arquivos existem e onde eles estão localizados), e então é aberta uma nova sessão, que pode ser utilizada na próxima gravação que for feita. A nova sessão que é criada em seguida regrava toda uma nova TOC, de forma que é possível até substituir ou apagar arquivos da sessão anterior, já que a nova TOC pode apontar apenas para o novo arquivo e não dizer que um arquivo que se deseja apagar está lá. Apesar dos benefícios, é preciso ficar atento ao fato de que cada nova sessão ocupa por volta de 13 MB além daquilo que está sendo gravado, e que quando gravamos uma nova sessão é praticamente uma regra sempre realizar o mesmo modo de gravação (Mode-1/Mode-2), pois a maioria dos leitores não são capazes de ler CDs que possuam modos diferentes. Já a gravação em pacotes é aquela utilizada pelo DirectCD, InCD e seus semelhantes. Trata-se de uma abordagem de gravação bastante diferente (até incompatível com alguns gravadores) que possui tanto qualidades quanto defeitos. A grande qualidade é uma completa integração entre o gravador de CDs e o sistema. Isso é conseguido através de um processo um tanto diferente, onde primeiro formatamos o CDR/W para que ele possa ser gravado em pacotes para então poder utilizá-lo como um grande disquete. O drive do CD passa então a se comportar como o de um ZIP drive, onde poderemos inserir e apagar arquivos. É sem dúvida um recurso prático, mas temos alguns detalhes que prejudicam a utilização destes programas de forma mais ampla. São dois fatores que chamam a atenção, sendo um relativo ao desempenho e outro à portabilidade.
  • 29. 29 O desempenho é bastante prejudicado, devido, entre outros fatores, a necessidade de se gravar informações em cada pacote (overhead) e por cada pacote ser gravado com pausas. Desta forma, gravar blocos de dados muito grandes torna-se uma tarefa realmente muito lenta, embora a gravação de um pequeno arquivo seja satisfatoriamente rápida. Uma gravação multi-sessão de um arquivo de 300 MB, por exemplo, pode durar pouco mais de 2 minutos em um gravador moderno, enquanto que a gravação em pacotes excede os 6 minutos (esta variação de tempo pode variar significativamente dependento do modelo do gravador e software utilizados). Além disso, os CD-RWs escritos em pacotes (normalmente baseado no UDF – Universal Disk Format) só podem ter o seu conteúdo lido quando eles são finalizados ou então quando outra máquina dispõe de software compatível com o gerador. A finalização não significa que não poderão ser escritos mais dados, apesar desta opção bloqueadora existir, mas a cada finalização um espaço significativo é perdido. Além disso, alguns Sistemas Operacionais e leitores mais antigos são incompatíveis com CD-R/Ws que se baseiam no padrão UDF. 11.2 A vantagem (desvantagem?) do CD-RW Quando criado, o CD-RW parecia ser a solução para que os CDs graváveis fossem mais amigáveis com os usuários, mas a realidade não foi bem essa. Apesar de ser possível reescrever os dados, isto normalmente só é possível com a formatação de todos os dados já existentes, ou seja, com a total formatação do disco. Sem dúvida, é uma vantagem para quem costuma reescrever um mesmo CD com dados atualizados freqüentemente, mas devido a outras implicações, como a menor velocidade de gravação e impossibilidade de leitura em drives não MultiRead (padrão estabelecido para definir que um drive de CD ou DVD é capaz de ler todos os formatos de CDs – não DVDs – incluindo aí os CD-ROM, CD-DA, CD-R e CD-RW), nesse aspecto o CD-RW caracteriza-se como uma mídia bastante específica, útil em alguns casos, mas dispensável em outros. Um exemplo de que foi necessário um esforço a mais para vender o produto é o próprio nome de CD-RW, que é considerado uma grande jogada de marketing. Com a adição de mais uma letra i indicando que só nele é possível regravar, todos pensam ser algo com mais qualidades. Inicialmente o nome proposto era CD-E (Erasable – Apagável), que dá um sentido melhor para o CD, mas é sensivelmente menos amigável. Outro pequeno detalhe negativo é em relação ao preço, significativamente mais caro, mas que pode ser um ponto considerável já que pode ser reescrito várias vezes. Neste aspecto devemos analisar qual será a finalidade do CD, sendo que o CD-R dever ser escolhido quando utilizado para backup permanente e o CD-RW, apenas para quando se deseja copiar dados de um lugar para outro. Softwares de gravação, em pacotes, são mais amistosos com o CD-RW, podendo apagar arquivos específicos no CD, havendo uma vantagem interessante frente aos CD-R quando utilizando tais programas. Quanto à formatação do CD-RW, existem dois modos, com grandes diferenças. No modo mais rápido, apenas as informações relativas aos arquivos existentes são “apagadas”, permanecendo o restante do CD com os bits dos arquivos. No modo lento toda a superfície do CD-RW é “apagada”, deixando o CD como uma nova mídia, sendo um modo mais apropriado para gravação de CDs de música.
  • 30. 30 11.3 Arquivos com nomes longos. Quando criado, o padrão ISO-9660 (responsável por definir inúmeros detalhes da gravação de CDs) não previu a utilização de nomes longos de forma tão ampla como é hoje e por isso não incluiu nenhum suporte a nomes de arquivos maiores que o padrão do velho DOS, o 8.3. Por isso, foram criados diversos outros padrões, não universais, que são capazes de gravar arquivos com nomes longos em CD. Os três principais padrões foram desenvolvidos para diferentes plataformas, havendo o Joliet para o Windows, o HFS para o Macintosh e o Rock Ridge para sistemas Unix. Cada um é utilizado em sua própria plataforma, mas já existe um certo suporte entre os padrões e as plataformas, sendo esta adaptação feita ou nativamente (como o Linux para o Joliet), ou então através de um patch que garante o suporte. Alguns softwares, como o Nero, especificam claramente as opções de nomes de arquivos, havendo a possibilidade de se habilitar ou desabilitar o Joliet, ou então ativar versões mais atualizadas do ISO, que suporta até 31 caracteres (o Joliet suporte até 63). 12. Pen Drive. A Memória USB Flash Drive ou Pen Drive, como é mais conhecido, é um dispositivo de armazenamento constituído por uma memória flash, tendo uma fisionomia semelhante à de um isqueiro ou chaveiro e uma ligação USB através da qual é feita sua conexão ao computador. As capacidades atuais de armazenamento são de 64 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1GB até 64 GB. A velocidade de transferência de dados pode variar dependendo do tipo de entrada: ● ● USB 1.1: 1,5 a 12 Mbits/s; USB 2.0: Apesar do USB 2.0 poder transferir dados até 480 Mbits/s, as flash drives estão limitadas pela largura de banda da memória nelas contida, com uma velocidade máxima real de, aproximadamente, 100 Mbits/s. Em condições ideais as memórias flash podem armazenar informações durante 10 anos. Uma vez encaixado na porta USB, o Flash Drive aparece como um disco removível similar a um disco rígido ou disquete. Em computadores com Sistema Operacional Windows XP ou com as versões recentes do Linux ou MacOS, os flash drives são reconhecidos automaticamente como dispositivos de armazenamento removível. Em sistemas operacionais mais antigos (como o Windows 98) é necessário instalar um pacote de software denominado “device driver”, específico para o dispositivo utilizado, que permite ao Sistema Operacional reconhecê-lo. Há alguns “devide drivers” anunciados como genéricos ou universais para Windows 98, mas nem sempre funcionam perfeitamente com qualquer dispositivo. Alguns modelos podem reproduzir música no formato MP3 e sintonizar FM. Em contrapartida, são um pouco mais caros, volumosos e pesados (por causa do peso da pilha), e utilizam uma pilha interna (geralmente no tamanho de uma pilha AAA). Na foto a seguir, é apresentado um Pen Drive da marca Seite USB 1.1 e a descrição dos seus principais componentes:
  • 31. 31 ● ● ● ● ● ● ● ● 1. Conector USB; 2. Dispositivo de controle de armazenamento; 3. Pontos de teste; 4. Chip de memória flash; 5. Cristal oscilador; 6. LED; 7. Chave de proteção contra gravação; 8. Espaço para um chip de memória flash adicional. 13. Disquetes. O disquete é um disco removível de armazenamento fixo de dados. O termo equivalente em inglês é floppy-disk, significando disco flexível. Os disquetes tiveram diferentes tamanhos e formatos desde que foram inventados, em 1971: Tipo de disco Ano Capacidade 8-inch 1971 80 KB 8-inch 1973 256 KB 8-inch 1974 800 KB 8-inch dual-sided 1975 1 MB 5 ¼-inch 1976 180KB 5 ¼-inch DD 1978 360 KB 5 ¼-inch HD 1984 1.2 MB 3-inch 1984 320 KB 3 ½-inch 1984 720 KB 3 ½-inch HD 1987 1.44 MB 3 ½-inch ED 1991 2.88 M Onde: DD = Double Density; HD = High Density; ED = Extra Density.
  • 32. 32 13.1 Por Dentro do Disquete. Os disquetes possuem a estrutura semelhante a de um disco rígido, tendo como diferenças o fato de que os disquetes podem ser removíveis e o fato dos disquetes serem compostos de um único disco magnético. Os disquetes são divididos em pistas. Um conjunto de pistas concêntricas repartidas em intervalos regulares definem a superfície magnética do disco. As pistas são numeradas de 0 a n, sendo n o número total. A pista 0 é a mais externa. Cada cilindro é dividido em um número constante de partes de mesmo tamanho, denominado setor. O nome destes depende do formato do disquete e são numerados de 1 até n, sendo n o número de setores por pista. Cada setor possui o tamanho de 512 bytes. O setor (ou bloco) é a menor porção do disco que o computador consegue ler. O disco magnético geralmente é dividido em duas faces, denominadas 0 e 1. Alguns leitores mais atuais, visto que os discos possuem essas duas faces, são equipados com duas cabeças de leitura/escrita, uma para cada face do disco. Para se calcular a capacidade do disquete, pode-se usar a fórmula: Número de faces x número de pistas x número de setores /pista x 512 bytes/setor As unidades de leitura geralmente possuem um botão que, se pressionado ejeta o disquete. A possibilidade de ejetar o disquete mecanicamente pode acarretar erros de leitura, ou até mesmo a perda de todos os dados contidos no disquete caso a ejeção seja feita durante um processo de leitura. Uma exceção a isso é o caso das unidades de leitura dos computadores Macintosh, nos quais a ejeção do disco é comandada pelo Sistema Operacional e realizada através de um motor interno. Um outro problema dos disquetes é a sua vida útil, que varia de 5 a 6 anos (pouco, se for comparado ao CD, que tem duração estimada de 20 anos). Disquetes mais velhos e com muito uso começam a desprender fragmentos do disco magnético interno, sendo que alguns desses fragmentos podem grudar nas cabeças de leitura, dificultando muito a leitura/escrita de outros disquetes. Atualmente, devido ao tamanho cada vez maior dos arquivos e devido a existência de mídias de armazenamento não-voláteis de maior capacidade, como o CD-R, CD-RW, DVD-R/RW e Pen Drives, o disquete se tornou um utilitário obsoleto. Disquete de 5,25 polegadas, atualmente em desuso.
  • 33. 33 14. ZIP Drive. O Zip drive é um sistema de disco removível de média capacidade, introduzido pela Iomega em 1994. Foi baseado no sistema Bernoulli Box da própria Iomega; em ambos os sistemas, há um jogo de cabeças de read/write montado em atuadores lineares flutuando em cima de um disquete girando rapidamente montado em um cartucho robusto. O Zip drive usa mídias menores (aproximadamente o tamanho de um disquete de 3,5”, mas armazena muito mais dados, com desempenho que muito mais rápido que um floppy drive (entretanto não diretamente competitivo com discos rígidos). O Zip drive original teve uma taxa de transferência de dados de cerca de 1Mb/s e um tempo de busca de 28 milissegundos em média, comparado aos 500 Kbit/s de taxa de transferência de um disquete de 1.4 MB e várias centenas de milissegundos de tempo de busca. Inicialmente, foi introduzido com uma capacidade de 100 MB, e depressa se tornou um sucesso com usuários os usando para armazenar arquivos maiores que a capacidade dos disquetes regulares. Com o tempo a Iomega aumentou a capacidade para 250 e depois para 750 MB, melhorando também a transferência de dados e o tempo de busca. A mídia Zip é semelhante em tamanho vertical (mas mais grossa) aos disquetes de 3.5”. Para prevenir danos de drive e de disco, o lado inferior da caixa de mídia Zip tem algumas marcas para indicar o lado certo que o disco deve ser inserido. Ao contrário dos outros formatos de disquete, a proteção contra gravação no Zip é implementada no nível de software em vez de mecanicamente executada no hardware. O Zip drive também introduziu proteção de acesso a mídia por uma senha. Como proteção contra cópia, isto também é implementado no nível de software. As vendas de Zip drives e seus discos despencaram continuamente de 1999 à 2003. Em setembro de 1998 a Iomega sofreu com uma ação judicial coletiva em cima de um tipo de falha do disco Zip. Os discos Zip também têm um custo relativamente alto por megabyte comparado aos custos cadentes de CD-R e a tecnologia de DVD-R/W. Os fornecedores de discos Zip incluem: Iomega, Fujufilm, Verbatim e Maxell. Epson também produziu um modelo de drive de 100 MB com a sua marca. Foto de um disco Zip.
  • 34. 34 15. DVD DVD significa Digital Versatile Disc (antes denominado Digital Video Disc). É utilizado para armazenar informações digitais, tendo uma maior capacidade que o CDR/RW, devido a uma tecnologia óptica superior, além de padrões melhorados de compressão de dados. Os primeiros DVD players e discos estavam disponíveis em Novembro de 1996 no Japão, Março de 1997 nos Estados Unidos, 1998 na Europa, 1999 na Austrália e no Brasil esta tecnologia começou a ganhar força em 2002 e 2003. Os DVDs possuem por padrão a capacidade de armazenar 4.7 GB de dados, enquanto um CD armazena em média de 700 a 800 MB. Os DVDs de Dupla Camada podem armazenar o dobro da capacidade de um DVD comum, ou seja, 9,4 GB. Apesar da capacidade nominal do DVD comum gravável, é possível apenas gravar 4.464 MB de informações, e com o tamanho máximo de cada arquivo de 1 GB. O tamanho máximo de arquivo varia conforme o tipo de gravação: UDF, ISO normal, DVD-video, etc. Os quatro tipos básicos de DVDs são referidos pela sua capacidade em gigabytes, arredondada ao próximo inteiro. A exceção à regra é o DVD-18, cuja capacidade é de fato 17 gigabytes. Tipo de DVD Nome Um lado, uma camada DVD – 5 Um lado, duas camadas DVD – 9 Dois lados, uma camada DVD – 10 Dois lados, duas camadas DVD – 18 15.1 DVD Gravável. Existem vários tipos de DVDs graváveis: ● ● ● ● DVD-R e DVD+R: somente permitem uma gravação e podem ser lidos pela maioria de leitores de DVDs. A real diferença do DVD+R e DVD-R:o DVD+R é, como o DVD-R, um disco de 4,7 GB que pode ser usado para gravar filmes e assistir em DVD players comerciais. Apesar de ter a mesma função e a mesma capacidade, um disco DVD+R só pode ser gravado em gravadores DVD+R, enquanto que discos DVD-R só podem ser gravados em gravadores DVD-R. Existem no mercado gravadores que conseguem gravar os dois tipos de mídias, chamados gravadores DVD±R. Na prática, a diferença da mídia DVD-R para a DVD+R é o desempenho, pois discos DVD+R são lidos mais rapidamente do que discos DVD-R. Esta diferença só é sentida se for usado o disco DVD para gravar arquivos comuns, isto é, usar como uma mídia de backup, já que para assistir filmes o desempenho é o mesmo. DVD+R DL: semelhante ao DVD+R, mas que permite a gravação em dupla camada (DL significa dual layer), aumentando a sua capacidade de armazenamento. DVD-RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, oferecendo um modo de montagem conhecido como VR. DVD+RW: permite gravar e apagar cerca de mil vezes, podendo ser lido pela maioria dos leitores de DVD.
  • 35. ● 35 DVD-RAM: permite gravar e apagar mais de cem mil vezes, oferecendo a possibilidade de gravação e leitura em simultâneo (time shift) sem o risco de apagar a gravação. Compatível com poucos leitores de DVD. Existem atualmente gravadores de DVD com disco rígido de grande capacidade de armazenamento (400 GB) e que permitem, com a função de reprodução sequencial, assistir a um programa desde o seu início durante a própria gravação. As informações armazenadas no disco rígido podem posteriormente ser transferidas para um disco de DVD gravável em cópia de alta velocidade. 15.2 Outros tipos de DVD Já existem no mercado duas tecnologias novas de DVD, com maior capacidade de armazenamento, mas que ainda não se popularizaram. São os formatos Blu-Ray e HDDVD. Estes formatos utilizam um disco diferente, que é gravado e reproduzido com um laser azul-violeta ao invés do tradicional vermelho. O laser azul possui um diâmetro menor, o que permite o traçado de uma espiral maior no disco, podendo render até 50 GB de capacidade no caso do Blu-Ray. Ainda se discute qual formato irá substituir o atual DVD. Os dois formatos têm suas vantagens e desvantagens: o Blu-Ray tem maior capacidade de armazenamento, chegando a 25 GB ou 50 GB com dupla camada, mas seus discos serão mais caros para serem produzidos. O HD-DVD por sua vez, é capaz de armazenar apenas 15 GB ou 30 GB com dupla camada, mas teria um custo menor de produção. Para que estes discos não sejam extremamente frágeis e sejam danificados por qualquer contato, é adicionada uma camada protetora na superfície de leitura, o que os tornam mais caros de se produzir. Logotipo oficial do Blu-Ray. Leitor de HD-DVD.
  • 36. 36 BIBLIOGRAFIA Revista PC & Cia. nº 11, págs. 12 a 16. Revista PC & Cia. nº 13, págs. 40 a 42. Revista PC & Cia. nº 14, págs. 32 e 33; 44 e 45. Revista PC & Cia. nº 15, págs. 9 a 17. Revista PC & Cia. nº 18, págs. 52 a 57. Revista PC & Cia. nº 19, págs. 18 a 21. Revista PC & Cia. nº 22, págs. 25 a 29. Revista PC & Cia. nº 26, págs. 12 a 20. www.wikipedia.org/wiki/Disquete www.wikipedia.org/wiki/Zip_Drive www.wikipedia.org/wiki/DVD Manual de Hardware Completo – Carlos E. Morimoto, págs. 245 a 268. Segurança dos Sistemas de Informação, Pedro Tavares Silva, Hugo Carvalho, Catarina Botelho Torres, CentroAtlantico pt., págs. 102 a 110.
  • 37. 37 CONCLUSÃO É realmente fascinante a rapidez com que evoluem os equipamentos de hardware no mundo da informática. A capacidade de armazenamento das mídias cresce ano a ano, ao mesmo tempo em que há a cada dia uma dimunuição dos custos de tais dispositivos. No ambiente doméstico, hoje podemos gravar nossos próprios CDs e DVDs e no ambiente corporativo há soluções cada dia mais robustas para satisfazer uma demanda crescente com o aumento do volume dos dados. E esse assunto nunca acaba. Neste exato momento, grandes corporações e inúmeros cientistas estão trabalhando para melhorar a qualidade e diminuir os custos dos equipamentos de hardware e software que viremos a usar em breve. Também fazemos parte desta história, a cada vez que acessamos a internet, gravamos nossos dados no HD ou em outra mídia, estamos participando de toda essa mudança de paradigmas que a tecnologia da informação nos proporciona.