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disco rígido é uma estrutura
metálica bem fechada, impedindo entrada de partículas de sujeiras. Essas
partículas poderiam ser desastrosas para os discos e cabeçotes de gravação. Qualquer
partícula de poeira entre os discos e a cabeça de leitura causaria uma colisão
que poderia danificar gravemente o equipamento.
Na
parte externa do HD há uma placa com circuitos integrados que controlam as
informações gravadas ou a ser gravadas, transformando-as em impulsos magnéticos
e vice-versa.
O
disco é movido por um motorzinho de alta precisão pois precisa girar com uma
velocidade constante de 5400 rpm (rotações por minuto).
Discos
mais modernos rodam a 7200 rpm ou supermodernos a 9000 rpm.
Podemos
encontrar HDs com um, dois ou até quatro discos internos. Esses discos são
revestidos por uma camada metálica com capacidade de gravar ou ler impulsos
magnéticos produzidos pelos seus dispositivos.
O
acesso a cada disco é feito por uma alavanca ou braço mecânico com um cabeçote
na extremidade, responsável pela leitura e gravação no disco. Esse braço é
movimentado por dispositivos que o deslocam sobre o disco, posicionando-o sobre
as trilhas e setores para a leitura ou gravação.
Um
disco rígido está dividido em Trilhas, Setores e Clusters.
Trilhas
são minúsculos sulcos esféricos e concêntricos dentro dos quais são gravadas as
informações.
Setores são
pequenas partes de cada trilha dimensionadas em partes iguais.
Clusters são a menor porção de
cada Setor capaz de registrar alguma informação.
Cada
disco tem duas faces, e para cada face há um cabeçote de leitura e gravação.
Tipos de formatação de Disco
O Disco rígido
O “Hard Disk”, “HD”, “Winchester”, ou
simplesmente “Disco Rígido”, é um sistema de armazenamento de alta capacidade
que, ao contrário da memória RAM, não perde seus dados quando desligamos o
micro, sendo por isso destinado ao armazenamento de arquivos e programas.
Apesar de também ser uma mídia
magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum, sendo composto por
vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa lacrada, pois, como os
discos giram a uma velocidade muito alta.
Como Funciona um Disco Rígido
Dentro do disco rígido, os dados são
gravados em discos magnéticos, chamados em Inglês de “Platters”. Estes discos
internos são compostos de duas camadas.
A primeira é chamada de substrato, e
nada mais é do que um disco metálico, geralmente feito de ligas de alumínio. A
fim de permitir o armazenamento de dados, este disco é recoberto por uma
segunda camada, agora de material magnético. Os discos são montados em um eixo
que por sua vez gira graças a um motor especial.
Para ler e gravar dados no disco,
usamos cabeças de leitura eletromagnéticas (heads em Inglês) que são
presas a um braço móvel, o que permite o seu acesso a todo o disco. Um
dispositivo especial, chamado de “atuador”, coordena o movimento das cabeças de
leitura.
Formatação
Para que o sistema operacional seja
capaz de gravar e ler dados no disco rígido, é preciso que antes sejam criadas
estruturas que permitam gravar os dados de maneira organizada, para que eles
possam ser encontrados mais tarde. Este processo é chamado de formatação.
Existem dois tipos de formatação,
chamados de formatação física e formatação lógica. A formatação física é feita
apenas na fábrica ao final do processo de fabricação, e consiste em dividir o
disco virgem em trilhas e setores. Estas marcações funcionam como as faixas de
uma estrada, permitindo à cabeça de leitura saber em que parte do disco está, e
onde ela deve gravar dados. A formatação física é feita apenas uma vez, e não
pode ser desfeita ou refeita através de software.
Porém, para que este disco possa ser
reconhecido e utilizado pelo sistema operacional, é necessária uma nova
formatação, chamada de formatação lógica.
Ao contrário da formatação física, a formatação lógica não altera a estrutura
física do disco rígido, e pode ser desfeita e refeita quantas vezes for
preciso, através do comando FORMAT do S.O. por exemplo. O processo de
formatação, é quase automático, basta executar o programa formatador que é
fornecido junto com o sistema operacional.
Quando um disco é formatado, ele
simplesmente é reorganizado “do jeito” do sistema operacional, preparado para
receber dados. A esta organização damos o nome de “sistema de arquivos”. Um sistema de arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de
rotinas que permitem ao sistema operacional controlar o acesso ao disco rígido.
Diferentes sistemas operacionais usam diferentes sistemas de arquivos.
Os sistemas de arquivos, mais usados atualmente são:
FAT, FAT16, FAT32, exFAT e NTFS.
Estruturas Lógicas
Dissemos há pouco que a formatação lógica, consiste em gravar
algumas estruturas no disco, vamos ver agora que estruturas são estas.
Setor de Boot
Quando o micro é ligado, o BIOS (um
pequeno programa gravado em um chip na placa mãe, que tem a função de “dar a
partida no micro”), tentará inicializar o sistema operacional.
Independentemente de qual sistema de arquivos você esteja usando, a primeira trilha
do disco rígido será reservado para armazenar informações sobre a localização
do sistema operacional, que permitem a BIOS “achá-lo” e iniciar seu
carregamento. É a camada trilha ‘zero’.
No setor de boot é registrado qual
sistema operacional está instalado, com qual sistema de arquivos o disco foi
formatado e quais arquivos devem ser lidos para inicializar o micro. Um setor é
a menor divisão física do disco, e possui sempre 512 bytes. Um cluster é a
menor parte reconhecida pelo sistema operacional, e é formado por uma parte do Setor.
Um
único setor de 512 bytes pode parecer pouco, mas é suficiente para armazenar o
registro de boot devido ao seu pequeno tamanho. O setor de boot também é
conhecido como “trilha MBR” (Master Boot Record),
ou “trilha 0”, etc.
FAT (File Alocation Table)
Depois que o disco rígido foi
formatado e dividido trilhas, setores e clusters, mais alguns setores são
reservados para guardar a FAT (“file alocation table” ou “tabela de alocação de
arquivos”). A função da FAT é servir como um índice, armazenando informações
sobre cada cluster do disco. Através da FAT, o sistema operacional sabe se uma
determinada área do disco está ocupada ou livre, e pode localizar qualquer
arquivo armazenado.
Cada vez que um novo arquivo é
gravado ou apagado, o sistema operacional altera a FAT, mantendo-a sempre
atualizada. A FAT é tão importante, que além da tabela principal, é armazenada
também uma cópia de segurança, que é usada sempre que a tabela principal é
danificada de alguma maneira.
Uma curiosidade é que, quando
formatamos um disco rígido usando o comando Format por exemplo, nenhum dado é
apagado, apenas a FAT principal é substituída por uma tabela em branco. Até que
sejam reescritos, porém, todos os dados continuam lá, apenas inacessíveis.
Se fossemos comparar um disco rígido
com um livro, as páginas seriam os clusters, a FAT serviria como as legendas e
numeração das páginas, enquanto o diretório raiz seria o índice, com o nome de
cada capítulo e a página onde ele começa.
O diretório raiz ocupa mais alguns
setores no disco, logo após os setores ocupados pela FAT. Cada arquivo ou
diretório do disco rígido possui uma entrada no diretório raiz, com o nome do
arquivo, a extensão, a data quando foi criado ou quando foi feita a última
modificação, o tamanho em bytes e o número do cluster onde o arquivo começa.
Um arquivo pequeno pode ser
armazenado em um único cluster, enquanto um arquivo grande é “quebrado” e
armazenado ocupando vários clusters. Neste caso, haverá no final de cada
cluster uma marcação indicando o próximo cluster ocupado pelo arquivo. No
último cluster ocupado, temos um código que marca o fim do arquivo.
Quando um arquivo é deletado,
simplesmente é removida a sua entrada no diretório raiz (lá na trilha zero),
fazendo com que os clusters ocupados por ele pareçam vagos para o sistema
operacional. Quando for preciso gravar novos dados, estes serão gravados por
cima dos anteriores, como uma fita K7 que é regravada com outra música.
O que é FAT 16, FAT32, exFAT, NTFS?
Quais os dois sistemas de arquivos mais usados atualmente?
FAT 32
Uma evolução natural da antiga FAT16,
a FAT32, utiliza 28 bits para o endereçamento de cada cluster (apesar do nome
sugerir 32 bits), permitindo clusters de apenas 4 KB, mesmo em partições
maiores que 2 GB. O tamanho máximo de uma partição com FAT32 é de 2048
Gigabytes (2 Terabytes), o que a torna adequada para os discos de grande
capacidade que temos atualmente.
Usando este sistema de arquivos,
nossos 10.000 arquivos de texto ocupariam apenas 40 Megabytes, uma economia de
espaço considerável. De fato, quando convertemos uma partição em FAT16 para FAT32,
é normal conseguirmos de 15 a 30% de diminuição do espaço ocupado no Disco. O
problema, é que os outros sistemas operacionais, incluindo o Linux, o OS/2 e o
Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas com FAT32;
somente o Windows 95 OSR/2, o Windows 98 e o Windows 2000 o são. O Windows NT
4.0 pode tornar-se compatível com a ajuda de programas desenvolvidos por
terceiros, mas não o é nativamente.
Um outro problema é que devido à
maior quantidade de clusters à serem gerenciados, a performance do HD deve cair
um pouco, em torno de 3 ou 5%, algo imperceptível na prática de qualquer
maneira. Ainda assim, caso o seu único sistema operacional seja o Windows 95
OSR/2 ou o Windows 98, é recomendável o uso da FAT32 devido ao suporte a discos
de grande capacidade e economia de espaço.
NTFS
O NTFS é um sistema de arquivos de 32
bits usado pelo Windows NT. Nele, não usamos clusters, sendo os setores do
disco rígido endereçados diretamente. A vantagem é que cada unidade de alocação
possui apenas 512 bytes, sendo quase nenhum o desperdício de espaço em disco.
Somente o Windows NT e o Windows 2000 são capazes de entender este formato de
arquivos, e a opção de formatar o HD em NTFS é dada durante a instalação.
Apesar do Windows NT funcionar
normalmente em partições formatadas com FAT16, é mais recomendável o uso do
NTFS, pois além de não desperdiçarmos espaço com os clusters, e termos suporte
a discos maiores que 2 Gigabytes, ele oferece também, vários recursos de
gerenciamento de disco e de segurança, inexistentes na FAT16 ou FAT32. É
possível, por exemplo, compactar isoladamente um determinado diretório do disco
e existem várias cópias de segurança da FAT, tornando a possibilidade de perda
de dados quase zero. Também existe o recurso de "Hot fix", onde
setores danificados são marcados automaticamente, sem a necessidade do uso de
utilitários como o Scandisk.
Apesar de também ser compatível com
os sistemas Fat 16 e Fat 32 usados pelo Windows 98, o Windows 2000 usa o NTFS
como seu sistema de arquivos nativo. O NTFS usado pelo Windows 2000 trouxe
algumas melhorias sobre o NTFS do Windows NT, sendo por isso chamado de NTFS 5.
Como o Windows 2000 foi construído com base no Windows NT 4, nada mais natural
do que continuar usando o mesmo sistema de arquivos, porém, com alguns
aperfeiçoamentos como o Suporte ao Active Directory, que pode ser usado em
redes baseadas no Windows 2000 Server. Outro recurso enfatizado pela Microsoft
é o Encripting File System, que permite criptografar os dados gravados no disco
rígido, de modo que apenas o usuário possa acessá-los.
O Windows 2000 quando instalado,
converte automaticamente unidades NTFS para NTFS 5, também oferecendo a opção
de converter unidades FAT16 ou FAT32, sem perda de dados. As unidades NTFS 5
podem ser acessadas pelo Windows NT, com exceção dos diretórios criptografados.
Alguns outros recursos nativos do NTFS 5 também não funcionarão, mas os dados
poderão ser acessados sem problemas.
Do ponto de vista de um usuário
doméstico, porém, o recurso mais interessante é a possibilidade de compactar
pastas ou arquivos individualmente. É possível acessar as pastas compactadas
normalmente através no Windows Explorer; o acesso aos dados será um pouco mais
lento, mas, usando a partir de um Pentium II 300 provavelmente você nem sinta a
diferença.
Para compactar um arquivo ou pasta
basta clicar sobre ele com o botão direito do mouse, em seguida “propriedades”
e “avançadas”. Basta agora marcar a opção de compactar arquivos para economizar
espaço.
Os dois sistemas de arquivos mais usados atualmente
são o NTFS e o FAT32
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