aula05 discos rigidos_completo

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Capítulo 5: Disco Rígido Ementa Arquitetura de microprocessadores. Processadores internos, grupos de registradores e sua utilização, ferramentas para desenvolvimento e depuração de programas Assembly. Meios de armazenamento. Características das memórias. Discos rígidos. Unidade CD-ROM, CD-RW e DVD. Placa-mãe (Motherboard). Barramento. IRQ e DMA. Interfaces (serial, paralela, controladora de vídeo, modem, som e rede). Gabinete e fonte de alimentação ATX, monitores, impressoras e scanners. CMOS Setup. Instalação do sistema operacional no disco rígido. Particionamento e formatação. Sistema de arquivo FAT-32. Autoexec.bat. Config.sys. Vírus. Estrutura simplificada de um microcomputador AOC 2014.1 www.fvs.edu.br PROF. BERG OLIVEIRA – [email protected] 2014.1

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Page 1: Aula05 discos rigidos_completo

Capítulo 5: Disco Rígido

Ementa Arquitetura de microprocessadores. Processadores internos, grupos de registradores e sua utilização, ferramentas para desenvolvimento e depuração de programas Assembly. Meios de armazenamento. Características das memórias. Discos rígidos. Unidade CD-ROM, CD-RW e DVD. Placa-mãe (Motherboard). Barramento. IRQ e DMA. Interfaces (serial, paralela, controladora de vídeo, modem, som e rede).

Gabinete e fonte de alimentação ATX, monitores, impressoras e scanners. CMOS Setup. Instalação do sistema operacional no disco rígido. Particionamento e formatação. Sistema de arquivo FAT-32. Autoexec.bat. Config.sys. Vírus. Estrutura simplificada de um microcomputador

AOC 2014.1www.fvs.edu.br PROF. BERG OLIVEIRA – [email protected] 2014.1

Page 2: Aula05 discos rigidos_completo

Disco Rígido (1)

[email protected] / @bergsiloe 2

Principais representantes das memórias externas (ou secundárias) e do armazenamento em massa.

Está presente em praticamente todos os computadores

Computadores pessoais

Servidores

Supercomputadores

Arquiteturas distribuídas

Arquitetura em Nuvem

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Disco Rígido (2)

[email protected] / @bergsiloe 3

Produzido pela IBM, na cidade de Winchester (EUA) Por bastante tempo, os discos rígidos eram chamados por esse

nome.

“Disco Rígido” = Hard Drive.

Mesmo nome do rifle Winchester.

Drive é uma unidade selada à vácuo.

Possui um ou mais pratos.

Cabeças de leitura e gravação deslizam em camadas de ar, enquanto os discos giram. Quanto menores as cabeças de gravação, menor a quantidade de

espaços vazios, e maior a quantidade de dados.

Estão cada vez mais robustos.

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Disco Rígido (3)

[email protected] / @bergsiloe 4

Universais

Baratos

É a mais barata das memórias externas.

Cada vez mais acessível Disco de 500GB estão cada vez mais fáceis.

Entender seu funcionamento é importante: Do ponto de vista da manutenção

Do ponto de vista de acesso ativos aos dados

Do ponto de vista da segurança

Do ponto de vista de recuperação de dados

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Visão Geral (1)

[email protected] / @bergsiloe 5

Disco rígido por dentro

Disco Eletro-mecânico

Conectores

Page 6: Aula05 discos rigidos_completo

Visão Geral (2)

[email protected] / @bergsiloe 6

Internamente, podem ser um único disco ou vários. Se forem vários discos, várias cabeças de leitura/gravação

Page 7: Aula05 discos rigidos_completo

Visão Geral (3)

[email protected] / @bergsiloe 7

Possuem partes mecânicas e partes eletrônicas.

A maioria dos discos. Também existem disco sólidos.

Trabalha com tensões elétricas distintas 5V-CC (parte lógica) e 12V-CC (parte mecânica)

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Geometria (1)

[email protected] / @bergsiloe 8

O HD é organizado no modelo trilha, setor, trilha/setor

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Geometria (2)

[email protected] / @bergsiloe 9

Trilhas são anéis concêntricos no disco.

Trilhas são divididas em setores. Setores tem tamanho fixo: 512B

Setores são organizados em blocos, para evitar movimentação do braço.

Page 10: Aula05 discos rigidos_completo

Geometria (3)

[email protected] / @bergsiloe 10

Métodos de gravação

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Geometria (4)

[email protected] / @bergsiloe 11

Todas as trilhas de todos os discos são organizados na mesma posição, para facilitar o acesso aos dados.

Trilhas aninhadas são chamados de Cilindros.

Organização em cilindros reduz as movimentações do braço e aumentam a taxa de transferência dos dados (velocidade)

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Velocidade (1)

[email protected] / @bergsiloe 12

Rotação do Disco Velocidade em que os discos são capazes de girar.

Medidas em Rotações por Minuto (RPM) Atualmente: 7200 RPM.

Tempo de busca (seek time) Mover a cabeça de leitura para a trilha desejada

Atraso (rotacional) Espera o disco girar até o setor onde está o dado desejado.

Tempo de Acesso = Busca + Atraso

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Velocidade (2)

[email protected] / @bergsiloe 13

Taxa de Transferência Bytes por segundo que o disco envia para o sistema operacional.

É o que realmente interessa.

Page 14: Aula05 discos rigidos_completo

Capacidade

[email protected] / @bergsiloe 14

Quantidade de dados que pode ser armazenados.

Para saber a capacidade real de um disco: Número de Trilhas (NT)

Número de setores por trilha (NS)

Número de faces do disco (NF)

Capacidade = NT x NS x NF x 512B

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Formatação Física

[email protected] / @bergsiloe 15

Formatação em baixo nível.

Divisão da superfície magnética dos disco em trilhas/setores.

Algumas placas-mães mais antigas tinham um software para formatação de baixo-nível. Alguns programas de manutenção atuais fazem

Muito perigoso: risco de perder o disco;

Atualmente, alguns programas DIZEM que fazem formatação de baixo nível, mas não fazem. Eles procuram setores defeituosos, e remapeia a tabela de alocação

de arquivos.

Se for fazer, use o SW do fabricante do disco.

Page 16: Aula05 discos rigidos_completo

Formatação Lógica

[email protected] / @bergsiloe 16

Formatação em alto nível.

Preparação dos setores para uso do disco pelo S.O.

Inclusão do setor de boot.

Determinação do diretório raiz.

Criação das tabelas de alocação de arquivos.

No Windows, pode ser feito pelo comando “Format”.

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Cache de Disco

[email protected] / @bergsiloe 17

Discos atuais possuem uma porção de memória cache pequena. Resolver problemas de velocidade.

Acesso aos discos é lento, devido a parte mecânica, taxa de latência, atraso, etc.

Quando o disco é lido, toda a trilha é levada para a cache de disco. Provavelmente, a próxima informação da trilha será utilizada.

O HD retorna para o processador o dado gravado nesta cache

Técnica conhecida como Buffer de Disco.

Page 18: Aula05 discos rigidos_completo

SMART

[email protected] / @bergsiloe 18

Self-Monitoring, Analisys and Reporting Technology

Um circuito de monitoração do funcionamento.

Tecnologia para detectar erros no disco rígido antes que aconteçam. Tanto o computador qto o disco devem possuir a tenologia.

Funcionamento: No HD, um circuito monitora o estado dos componentes.

Cabeça braço, motores, outros circuitos.

Se encontrado problema, o computador é notificado

Avisando antes de ocorrer o erro, os dados podem ser recuperados

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Interfaces de Comunicação (1)

[email protected] / @bergsiloe 19

IDE Integrated Drive Electronics

Problema: Os primeiros discos não possuíam interfaces ou placas controladoras integradas.

Vários pedidos de retransmissão de dados (ruído)

Discos menos seguros, mais lentos, mais suscetíveis a falhas.

Solução: Integrar a placa controladora ao drive.

Diminuição do cabo de transmissão de dados.

Menos ruído.

Transmissão de dados mais rápida e confiável

Page 20: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (2)

[email protected] / @bergsiloe 20

IDE A conexão IDE também é chamada de ATA.

AT Attachment, Ligação AT.

Comunicação entre discos padrão IDE/ATA com o microcomputador era feita por uma flexível (flat cable). Cabo de 40 vias paralelas.

Com o aumento da velocidades, o cabo de 40 vias tornou-se inviável.

Solução criaram cabo de 80vias.

O cabo de 80 vias era um cabo de 40vias paralelas, com mais 40 outros fios para isolar e diminuiro ruído eletromagnético.

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Interfaces de Comunicação (3)

[email protected] / @bergsiloe 21

IDE ATAPI ou ATA-2

ATA Packet Interface.

Permite a conexão de outros dispositivos aos computadores, usando a interface IDE. CD-ROM, Drives de Disquetes, Fitas DAT

Não há diferenças físicas entre o ATA e o ATAPI. Ambos usam o cabo de 40/80 vias.

O que muda é a taxa de transferência: no ATAPI, permite taxas de transferência mais elevadas.

Page 22: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (4)

[email protected] / @bergsiloe 22

ATA e ATAPI Master e Slave Um mesmo cabo flat podia ligar 2 dispositivos.

As placas-mãe geralmente tinham 2 conexões IDE pra discos e 1 pra disquete.

Nas conexões de disco, era possível ligar até 4 dispositivos.

Para que não houvessem conflitos, era preciso identifica-los.

Master (Mestre) e Slave (Escravo). Primário e Secundário.

A definição era feita “jumpeando” os dispositivos. Fechava-se um circuito elétrico de controle.

A placa-mãe entendia o “jumpenamento” e definia o acesso aos discos.

Page 23: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (5)

[email protected] / @bergsiloe 23

Page 24: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (6)

[email protected] / @bergsiloe 24

Serial ATA Novo padrão de conexão de dispositivos (Drives de HD e CD).

Os dados são transmitidos em série. Aumenta a velocidade.

Diminui a interferência eletromagnética.

Cabos menores e mais finos.

Conectores menores implicam mais espaço.

Page 25: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (7)

[email protected] / @bergsiloe 25

SATA e PATA O padrão SATA substitui o padrão ATA.

Com a substituição, o ATA foi renomeado para PATA Parallel ATA

PATA, o cabo era composto por 40 vias (ou 80).

SATA, cabo de 7 vias. 2 pares para envio de dados.

2 pares para recepção de dados.

3 fios terra intercalando os demais fios.

Page 26: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (9)

[email protected] / @bergsiloe 26

SATA e PATA A principal diferença não foi o tamanho dos cabos, mas a taxa de

transmissão dos dados.

PATA transferia dados a 133MB/s (máximo).

SATA transfere dados a 150MB/s (máximo) O clock informado é de 1,5 GHz.

Não confundir: nos HD’s, vem 1,5 Gb/s.

O padrão SATA é praticamente imune a interferência.

As placas-mães atuais trazem um conector SATA para cada dispositivo. Cada cabo é conectado em um único dispositivo.

Desuso do Master e Slave.

Cada dispositivo usa um canal único

Extinção do Jumper

Page 27: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (10)

[email protected] / @bergsiloe 27

SATA-II Versão melhorada do SATA.

SATa chamou-se de SATA-I.

Principal diferença: aumento da velocidade. 300MB/s (máximo)

Dobro do SATA-I

Clock de 3GHz.

Volta do Jumper! =P O jumper para alguns HD’s voltou.

Compatibilidade com placas antigas.

Jumper limita a velocidade para 150MB/s.

Page 28: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (11)

[email protected] / @bergsiloe 28

SATA-III Versão melhorada do SATA-II.

Principal diferença: aumento da velocidade. 600MB/s (máximo)

Dobro do SATA-II

Clock de 6GHz.

SATA-III provê melhor gerenciamento de energia.

Compatível com conectores menores (1,8 polegadas).

Muito utilizado em discos “rígidos” sólidos (SSD). Discos SSD são memórias flash.

Taxas de transferência muito altas.

Page 29: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (12)

[email protected] / @bergsiloe 29

Tecnologias relacionadas ao SATA NCQ (Native Command Queuing):

Organiza a ordem das solicitações de gravação e leitura de dados.

Braço e Cabeça de leitura/gravação se movimentem o mínimo.

Link Power Management Diminuição do uso de energia elétrica no disco.

Assume três estados: Ativo (active), Parcialmente Ativo (partial) e inativo (slumber).

Recebe energia de acordo com a utilização.

Page 30: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (13)

[email protected] / @bergsiloe 30

Tecnologias relacionadas ao SATA Staggered Spin-Up:

Permite ativar ou desativar HD’s que trabalham em conjunto, sem interferir no funcionamento.

Útil para sistemas RAID.

Hot-plug Permite conectar o disco ao computador ligado.

Mto utilizado em HD’s removíveis.

Page 31: Aula05 discos rigidos_completo

Interfaces de Comunicação (14)

[email protected] / @bergsiloe 31

e-SATA External SATA

Utilizado para conectar dispositivos externos SATA à um conector SATA no computador. Ganho: transferência de dados

e-SATA não fornece alimentação elétrica. Solução: e-SATAp

e-SATA para transmissão de dados.

2pinos USB para alimentação.

Page 32: Aula05 discos rigidos_completo

Sistemas de Arquivos (1)

[email protected] / @bergsiloe 32

Estruturas lógicas são criadas para otimizar o acesso aos dados nos discos. Atraso mecânico na busca de informações.

Para a leitura/gravação, os discos são preparados: a nível físico (magneticamente)

a nível lógico

As estruturas lógicas são utilizadas pelo S.O. Não alteram as estruturas físicas dos pratos.

Não alteram a maneira como a placa controladora acessa o disco.

Page 33: Aula05 discos rigidos_completo

Sistemas de Arquivos (2)

[email protected] / @bergsiloe 33

A formatação física subdivide os pratos em trilhas e setores. Não oferece suporte ao S.O. para armazenar e buscar dados.

Manter Integridade.

Pior dos casos: busca sequencial.

Demora.

Os sistema de arquivos são estruturas lógicas de acesso ao disco rígido. Responsáveis pela forma como os dados serão lidos/gravados nos

discos rígidos.

Estes sistemas dependem do S.O. Cada S.O. pode ser programado para reconhecer ou não um sistema de arquivos.

Page 34: Aula05 discos rigidos_completo

Sistemas de Arquivos (3)

[email protected] / @bergsiloe 34

A formatação lógica do HD: Divide o disco em clusters, para o armazenamento.

Cria uma tabela que armazena as informações dos clusters.

Os sistemas que veremos: Setor de BOOT e MBR.

FAT16 e FAT32

NTFS

Partições Linux

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Clusters (1)

[email protected] / @bergsiloe 35

Após a formatação, o HD é dividido em clusters. Cluster: conjunto de setores.

É a menor unidade de armazenamento que o Sistema Operacional pode acessar.

Setor 1 Setor 2 Setor 3 Setor 4 Setor 5 Setor 6 Setor 7 Setor 8 Setor 9 Setor 10 Setor 11 Setor 12

Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3

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Clusters (2)

[email protected] / @bergsiloe 36

Após a formatação, o HD é dividido em clusters. É o próprio SO quem define o tamanho dos clusters.

Por exemplo:

Tabela de cluster para FAT-32 (veremos mais adiante)

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Clusters (3)

[email protected] / @bergsiloe 37

Gravação de arquivos em cluster Conjunto de cluster preenchido com um arquivo.

Tamanho do arquivo maior que a capacidade do cluster.

O espaço do cluster parcialmente preenchido não é mais utilizado.

Desperdício (slack space)

Solução: quanto menor o tamanho do cluster, menor o desperdício.

Setor 1 Setor 2 Setor 3 Setor 4 Setor 5 Setor 6 Setor 7 Setor 8 Setor 9 Setor 10 Setor 11 Setor 12

Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3

Setor 1 Setor 2 Setor 3 Setor 4 Setor 5 Setor 6 Setor 7 Setor 8 Setor 9 Setor 10 Setor 11 Setor 12

Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3

Page 38: Aula05 discos rigidos_completo

Clusters (4)

[email protected] / @bergsiloe 38

Os arquivos no disco não são armazenados de maneira sequencial. As partes de um mesmo arquivo podem estar armazenado em vários

clusters distintos.

Quanto maior a divisão de arquivos em clusters distintos e distantes, maior a área de pesquisa. Quanto mais são inseridos/removidos os arquivos, maior a demora

no acesso do disco.

Disco fragmentado

Page 39: Aula05 discos rigidos_completo

Clusters (5)

[email protected] / @bergsiloe 39

Quanto maior a divisão de arquivos em clusters distintos e distantes, maior a área de pesquisa. Quanto mais são inseridos/removidos os arquivos, maior a demora

no acesso do disco.

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Clusters (6)

[email protected] / @bergsiloe 40

Desfragmentador de disco. Agrupa os cluster de um mesmo arquivo sequencialmente.

Agrupa os clusters dos arquivos de um mesmo tipo, facilitar a pesquisa, e agrupa o espaço livre

Page 41: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (1)

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Os arquivos no disco não são armazenados de maneira sequencial. As partes de um mesmo arquivo podem estar armazenado em vários

clusters distintos.

Tabela que guarda as informações dos clusters no disco. Usada para mapear os clusters disponíveis para gravação.

Usado para localizar arquivos no disco.

FAT: File Alocation Table.

Page 42: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (2)

[email protected] / @bergsiloe 42

FAT funciona como um mapa: O S.O. pesquisa a FAT para localizar um arquivo.

O S.O. pesquisa a FAT para saber qual o espaço livre.

O S.O. atualiza a FAT sempre que atualizar, inserir ou excluir um arquivo.

Sem a FAT, teríamos 2 possibilidades Se o armazenamento fosse sequencial, o atraso seria muito grande.

Se o armazenamento for aleatório (atual): Risco de perder dados.

Risco de não encontrar dados.

* Impossível utilizar os Discos.

Page 43: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (3)

[email protected] / @bergsiloe 43

Diretório raiz: Todas as informações dos arquivos são armazenados num local.

Diretório Raiz.

A FAT divide o discos em cluster, e mapeia onde ficam os arquivos.

O diretório raiz funciona como um índice à FAT.

Armazena: Nome dos arquivos e extensões.

Data de criação e modificação.

Tamanho em bytes e o número de cluster dos arquivos.

Onde começar e onde termina (clusters) os arquivos.

Extensão do arquivos (DOC, EXE, XLS), etc.

Atributo do arquivo.

Page 44: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (4)

[email protected] / @bergsiloe 44

Quando um disco é formatado: A FAT e o Diretório-Raiz são apagados.

Impressão de que o disco foi apagado.

Arquivos são mantidos enquanto não foram substituídos.

Precisa ser particionado Dividir o disco em unidades menores.

Mesmo se for uma única partição, o processo é obrigatório.

Multi-particionamento é útil para o múltiplos sistemas operacionais e separar partição do SO dos dados.

Setor de Boot.

Master Boot Record (MBR) Setor de Boot

Informações sobre as partições do HD (Tabela de Partições)

Gravado no Setor 0 do HD.

Page 45: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (5)

[email protected] / @bergsiloe 45

MBR e tabela de partição MBR e tabela de partição

Área de proteção Única partição Área de proteção Partição 1 Partição 2(vazia) (vazia) (C:) (D:)

Page 46: Aula05 discos rigidos_completo

Tabela de Alocação de Arquivos (6)

[email protected] / @bergsiloe 46

Sequencia de Boot: Testes de HW (POST).

BIOS carrega MBR para a RAM.

MBR define qual SO deve ser executado. Se existem mais de um, deve apresentar os SOs disponíveis.

BIOS carrega o setor de boot do SO escolhido.

SO é carregado. Depois desse ponto, a BIOS dá o controle do processador e do PC ao SO.

Page 47: Aula05 discos rigidos_completo

FAT-16

[email protected] / @bergsiloe 47

FAT-16 Utilizado pelo MS-DOS e Win95.

Win98 manteve compatibilidade.

Adota 16bits de endereçamento.

Qtde de Cluster: 65526 (máximo). Cada cluster não pode ser maior que 32KB.

Limitação: Com o máximo de 65mil clusters e cada um com 32KB

Maior tamanho de partição: 2GB

Discos maiores implica várias partições.

Desperdício.

Page 48: Aula05 discos rigidos_completo

FAT-32

[email protected] / @bergsiloe 48

FAT-32 Utilizado pelo Windows98.

Versões posteriores mantêm compatibilidade.

Adota 32bits de endereçamento.

Cada cluster não pode ser maior que 4KB. O tamanho do cluster é variável. Depende do tamanho da partição.

Compatível com HD’s de até 2TB.

Limitação: Discos FAT-32 não são enxergados por SO baseados em FAT-165 (desuso)

Ganha espaço, mas não desempenho

FAT-32 é 6% mais lento que FAT-16.

Quanto menor o cluster, maior a quantidade. Quanto maior a quantidade, menor o desempenho.

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NTFS

[email protected] / @bergsiloe 49

New Technology File System Utilizado desde o WindowsNT (década de 80).

Adota 64bits de endereçamento.

Quantidade de cluster: 18 bilhões de bilhões de clusters (quase ∞)

Tolerante à falhas. Mantêm um log de acesso aos arquivos (Log File Service – LFS)

Possibilidade de perda é menor.

Segurança Sistema de Encriptação de Arquivos na própria partição.

Permissões de acesso.

Master File Table (MFT) Substituiu a FAT.

Mapeamento é diferente.

Limitação: Quantidade de setores do HD

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Sistema de Arquivos em Linux(somente os atuais)

[email protected] / @bergsiloe 50

Ext2: Second Extended File System.

Substituiu o Minix (antecessor).

Ext3: Versão de Ext2 com Journaling

Journaling: recurso que permite recuperar sistema após um desastre.

ReiserFS: Usa o método de árvore binária para pesquisa de dados.

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Sistema de Arquivos em Linux(somente os atuais)

[email protected] / @bergsiloe 51

XFS: Muito rápido.

Utiliza recursos de cache de RAM.

Muito utilizando em Bando de Dados.

SWAP: Espaço reservado para troca de dados na RAM.

Geralmente deve ser dimensionado pelo dobro da RAM.

VFAT FAT-32

Utilizado para manter a compatibilidade entre partições FAT-32 e Linux. NTFS substituiu o seu uso.

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HD’s mecânicos: defeitos comuns

[email protected] / @bergsiloe 52

SMART O programa identifica erro de superfície no disco

Setores defeituosos. Falhas elétricas ou desgaste do disco.

Não podem ser corrigidos, mas sinalizados como não-utilizável.

Motor de rotação dos discos. HD não é reconhecido.

Braço defeituoso. Click

Erro de posicionamento das cabeças. O controlador não consegue identificar onde posicionar as cabeças.

Click

Controlador queimado.

Page 53: Aula05 discos rigidos_completo

HD’s mecânicos: defeitos comuns

[email protected] / @bergsiloe 53

Quando o HD pifa, é preciso recuperar os dados.

Técnicas de Recuperação Trabalho de pesquisa.

Especificações no Quadro.

Page 54: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (1)

[email protected] / @bergsiloe 54

Solid State Drive (SSD)

Não possuem partes mecânicas.

Usa chips de memória Flash no lugar dos discos magnéticos.

Sua construção é baseada em um circuito integrado semicondutor, feito em um único bloco.

Este tipo de HD é muito mais resistente ao HD convencional pois não possui partes móveis

São mais seguros a impactos

Menor espaço físico. Mais silenciosos.

O consumo de eletricidade é muito menor e os ruídos praticamente são inexistentes

Page 55: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (2)

[email protected] / @bergsiloe 55

Tempo de acesso relativamente baixo.

O desempenho ao executar diversos aplicativos e iniciar o computador é muito melhor.

Elas geralmente se conectam ao computador através de uma interface SATA. Há versões com interface PCI-Express

Usos que exigem desempenho máximo.

Eles são muito mais rápidos que os HDs na leitura e escrita de dados

E podem chegar até as informações muito mais velozmente.

Page 56: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (3)

[email protected] / @bergsiloe 56

Page 57: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (4)

[email protected] / @bergsiloe 57

A primeira é que são muito mais caros Custo por gigabyte.

Custam em média de US$ 0,70 a US$ 1 por gigabyte, enquanto um HD tradicional pode custar 10 vezes menos.

E as unidades de estado sólido não chegam perto da capacidade dos HDs. os modelos mais populares tem capacidade entre 120 e 256 GB, com

modelos de 512 GB ou 1 TB reservados apenas àqueles com orçamentos bem grandes

O desempenho de um SSD também depende de quão “cheio” ele está, ou se teve uma grande quantidade de dados excluídos dele

Page 58: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (5)

[email protected] / @bergsiloe 58

Tabela comparativa: HD versus SSD

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Discos Sólidos (6)

[email protected] / @bergsiloe 59

Quando os SSDs falham, eles costumam fazer isso sem aviso. Os HDs possuem SMART. Discos sólidos não.

SSDs simplesmente “morrem” sem dar quase nenhum alerta.

Usam geralmente 4 tipos de tecnologias: Multi-Level Cell

Single-Level Cell

Triple-Level Cell

Die-Stacking

Page 60: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (7)

[email protected] / @bergsiloe 60

• Multi-Level Cell (MLC)– Utiliza tensões diferenciadas que fazem com que uma célula de

memória armazene dois (mais comum) ou mais bits, em vez de apenas um, como é o padrão.

– Graças à tecnologia MLC, os custos de dispositivos de armazenamento Flash se tornaram menores.

– MLC tem uma tecnologia concorrente e parecida chamada Multi-Bit Cell (MBC).

Page 61: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (8)

[email protected] / @bergsiloe 61

• Single-Level Cell (SLC)– Nada mais é do que as memórias Flash "normais“

– Armazenam um bit em cada célula.

– São mais caros, mas isso não quer dizer que são inviáveis

– São mais resistentes, suportando, por padrão, cerca de 100 mil operações de leitura e escrita por célula, contra 10 mil do MLC (esses números podem variar, conforme a evolução da tecnologia),

– Permitem que estas execuções sejam efetuadas em menor tempo. A tecnologia SLC é normalmente utilizada em dispositivos de armazenamento de alto desempenho.

Page 62: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Sólidos (9)

• Triple-Level Cell (TLC)– Mais comumente encontrado em unidades SSD "econômicas“

– Tecnologia mais lenta nos processos de leitura ou gravação de dados e que possui menor tempo de vida útil.

– Cada uma de suas células de memória podem armazenar até 3 bits simultaneamente.

• Die-Stacking– Técnica que tem o objetivo de aumentar a capacidade de

armazenamento de memórias Flash.

– Para isso, os chips são "empilhados".

– A ideia aqui é relativamente simples: dois ou mais chips de memória Flash são colocados um em cima do outro, interconectados e encapsulados, como se fossem um dispositivo só.

– A técnica utilizada cartões de memória microSD.

Page 63: Aula05 discos rigidos_completo

Discos Híbridos (1)

[email protected] / @bergsiloe 63

• Mistura de um HD com um SSD.

• Combinando os pratos magnéticos e ampla capacidade dos HDs com um SSD veloz mas de pequena capacidade em uma única unidade.

• Monitoram os dados que são lidos do HD, e armazenam uma cópia dos arquivos acessados mais frequentemente no SSD.

• Na próxima vez em que eles forem necessários, serão lidos do SSD, com um desempenho muito maior.– Mesma técnica de Buffer de Disco.

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Discos Híbridos (2)

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Discos Híbridos (3)

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• Baixo custo

• Alta capacidade

• Facilidade de gerenciamento.

• Eles costumam custar um pouco mais que um HD tradicional, mas bem menos do que uma unidade de estado sólido.

• E como o volume de cache é oculto do sistema operacional e gerenciado automaticamente, os usuários não precisam ficar escolhendo o que vai no SSD e o que vai no HD.

• O tempo de boot é reduzido, e a capacidade é equivalente à de um HD tradicional.

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Discos Híbridos (4)

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• Mas os discos híbridos deixam a desejar com dados novos.

• Ao gravar arquivos, ou acessar aqueles usados com pouca frequência, o desempenho é equivalente ao de um HD comum

• Eles precisam de um período de “aclimatação” até aprenderem quais dados colocar no cache.

• E devido ao fato de que dependem de software para funcionar, podem ser um pouco mais difíceis de configurar.

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Melhorias no Desempenho

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• Comparando melhorias:– Armazenamento em Massa tem crescido pouco.

– Comparando com Processadores e Memória Principal.

– Especificamente HD’s.

• Fator preocupante.– Sucesso das aplicações depende, entre outros fatores:

• velocidade de processamento

• velocidade de armazenamento (tempo de resposta)

• Fato: todo crescimento tem um limite.– Físico ou de Recursos.

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Sistemas Paralelos

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• Ganhos adicionais de desempenho– Arquiteturas Paralelas.

• Por exemplo:– Linhas de produção paralelas

– Vimos que Pipeline e Processamento Multicorebaseiam-se nesse conceito.

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RAID (1)

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• Redundant Array of Independet Disks– Conjunto Redundante de Discos Independentes

• Conjunto de dois ou mais discos.– Aumentar a velocidade de acesso aos dados

– Garantir segurança nos dados

• Os dados são distribuídos nos discos físicos.– Para o SO, só existe um disco.

– Formatação lógica

– Não existe hierarquia.

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RAID (2)

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• Representação

Discos

Controladora RAID ▲

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• Esquema

Disco lógico Disco físico 0 Disco físico1 Disco físico 2

RAID (3)

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Strip 11

Strip 10

Strip 9

Strip 8

Strip 7

Strip 6

Strip 5

Strip 4

Strip 3

Strip 2

Strip 1

Strip 0

Strip 11

Strip 8

Strip 5

Strip 2

Strip 10

Strip 7

Strip 4

Strip 1

Strip 9

Strip 6

Strip 3

Strip 0

SW de Gerenciamento

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RAID (4)

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• Para se instalar RAID num sistema:– Hardware específico ou

– Software específico ou

– Hardware e Software específico trabalhando juntos• Algumas Placas-mães já possuem.

• RAID melhora– Velocidade

– Capacidade de Armazenamento

– Reduz o impacto de falhas de disco.

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RAID (5)

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• Trabalho de Pesquisa:– Tema de Pesquisa:

• O que é RAID (detalhar mais)

• Pra que serve RAID (detalhar mais)

• Aplicabilidade do sistema RAID– Quando deve ser usado

– Quando não deve ser usado.

• Tipos de RAID (no mínimo 7)– Detalhar funcionamento de cada uma.

• Vantagens e Desvantagens

• Outras informações relevantes

– Data de Entrega: 05/Maio/2014

– Forma de entrega: Papel (trazer para a sala)• Impresso ou Escrito.

– Esquema do Trabalho:• Capa, Sumário, Introdução, Desenvolvimento, Conclusão, Referências

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Referências

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• TANENBAUM, Andrew S. Organização estruturada de computadores. 5 ed.2007.

• STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores. 8 ed. 2010.

• Slides de Aula do Prof. Dr. Alisson Brito (UFPB)