arquitetura de computadores

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ARQUITETURA DE
COMPUTADORES
Aula 07: Memória Secundária
Prof. Benito Piropo Da-Rin
MEMÓRIA SECUNDÁRIA
• Discos magnéticos:
– Organização do disco magnético em faces, trilhas e
setores; Tipos de discos magnéticos
• Discos óticos:
– CD/DVD/BluRay
• Discos de memória
– Pen-drives; SSD
Arquitetura de Computadores
Memória Secundária
• Memória primária ou interna:
– Situada na placa-mãe e ligada diretamente à
UCP seja através do barramento frontal, FSB,
seja através de um controlador incorporado ao
processador;
• Memória secundária ou externa:
– Situada fora da placa-mãe, ligada ao
processador pelo barramento de E/S;
Tipos de Memória Secundária:
 Discos magnéticos:
– Flexíveis (em desuso) e Rígidos.
 Discos óticos:
– CD (Compact Disk): CD ROM; CD -/+ R; CD -/+ RW
– DVD(Digital Versatile Disk): DVD ROM; DVD -/+ R;
DVD -/+ RW
– BluRay
 Discos de Estado Sólido (SSD; Solid State Disk)
 Fitas Magnéticas
Discos Magnéticos:
 Superfície rígida revestida de material
magnetizável;
 Substrato dos discos rígidos:
– Os primeiros: alumínio;
– Atualmente: vidro:
•
•
•
•
Superfície mais uniforme;
Menos defeitos na superfície;
Mais rígidos;
Mais resistentes a choques.
Mecanismo de leitura/escrita:
 “Cabeça” de leitura/gravação constituída por bobina
(eletroímã) situada na extremidade de braço móvel;
 Durante leitura ou escrita: cabeça imóvel, disco gira;
 Escrita:
– Corrente no eletroímã gera pulsos magnéticos;
– Pulsos magnetizam pontos na superfície do disco.
 Leitura:
– Campos magnéticos se movendo próximo a um
eletroímã geram pulsos de corrente elétrica;
– Pulsos são “lidos” e convertidos em bits.
Mecanismo de leitura/escrita
Organização e formatação:
 Dados armazenados em trilhas (circunferências
concêntricas);
– Velocidade angular constante;
– Nos discos antigos: mesmo número de bits por trilha
(densidade de dados variável);
 Trilhas divididas em setores (arcos de circunferência);
 Setores armazenam mesmo número de bytes (512);
 Menor unidade possível de leitura (unidade de
transferência de dados): bloco, formado por um setor
ou conjunto de mesmo número de setores (“cluster”);
Disposição em trilhas/setores
 Densidade de dados homogênea:
 Pontos das trilhas internas movem-se mais lentamente em
relação às cabeças que pontos das trilhas externas, por isso
as trilhas internas gravam bits mais próximos que as
externas (trilha zero: mais confiável);
Resultado:
– Setores com o formato de fatias de pizza;
– Desperdício de espaço.
 Pode-se usar setores de mesmo comprimento (linear), com
a mesma densidade de dados.
Resultado:
– Aumenta-se muito a capacidade;
– Os setores são “mapeados” em conjuntos de setores/trilhas virtuais
(circuitos de controle mais complexos)
– IDE (Integrated Drive Electronics) ou ATA (AT Attachment);
Mapeamento de setores (IDE ou ATA)
Discos múltiplos:
 Cada disco tem duas faces
(nos IDE: uma delas é
dedicada apenas à
localização das
trilhas/setores);
 Cada face é lida/escrita por
uma cabeça;
 As cabeças movimentam-se
em conjunto e quando uma
delas para sobre uma trilha,
todas as demais param sobre
as trilhas correspondentes.
Discos SATA (Serial ATA):
 Mecanicamente, similares aos ATA. A diferença está
na interface (barramento):
–ATA (IDE; PATA): Barramento paralelo com 32 linhas de dados;
O padrão aceita no máximo 2 controladores na placa-mãe
(primária e secundária) e 2 unidades (óticas ou magnéticas) por
controlador, uma “master”, uma “slave”. Taxa: 132 MB/s em
barramento de 33MHz
–SATA (Serial ATA): padrão serial, suporta conexão “à quente”,
não usa configuração master/slave, é plug-and-play, 3 versões:
• SATA-1 ou SATA 150: frequência de 1,5 GHz, taxa 150 MB/s;
• SATA-2 ou SATA 300: frequência de 3 GHz, taxa 300 MB/s;
• SATA-3 ou SATA 600: frequência de 6 GHz, taxa 600 MB/s (SSD).
Desempenho:
• Tempo de busca: tempo para que as cabeças de
gravação se movam até a trilha (“cilindro”);
• Latência: tempo para que o primeiro setor do
cluster se mova até abaixo da cabeça;
• Tempo de acesso: busca + latência.
Discos óticos - CDs:
 Concebidos para gravação de áudio digital;
 Capacidade: 650 MB;
 Material: placa metálica refletora (alumínio)
revestida de policarbonato;
 Dados armazenados na forma de pequenas
deformações;
 Leitura: reflexão de raio LASER (Light
Amplification by Stimulated Emission of
Radiation).
CD: Face refletora
CD: estrutura da face refletora
CD: deformações na face refletora
CD: Leitura por reflexão
CD: Trilha única:
 Velocidade (linear)
constante: 1,2 m/s (1x)
 Comprimento da
trilha: 5.270 m.
 Portanto: tempo =
4.391 seg = 73,2 min
CD: Dispositivo de leitura
CDs Graváveis / Regraváveis:
 CD-R / CD+R:
– WORM = Write Once, Read Many;
– Compatíveis com acionadores de CD ROM;
 CD-RW / CD+RW:
– Grava / Remove / Grava;
– Compatíveis com acionadores de CD-ROM;
 Tecnologia: mudança de fase.
DVD:
 Concebidos para vídeo digital...
– Nome original: Digital Video Disk.
 Logo se percebeu que poderia armazenar também
dados, em maior quantidade que os CDs (4,7
GB)...
– Digital Versatile Disk.
DVD - Tecnologia:
• Multi-camadas (até duas faces, duas camadas por face);
• Como ler duas camadas? -> Focalizando laser.
• 4,7 GB Camada da base / 3,8 GB camada intermediária.
 BluRay:
 Similar ao DVD, porém usa LASER azul (comprimento de
onda: 450-475 nm contra 620-750 do LASER vermelho);
 Com isto aproxima as linhas da espiral, aumentando a
capacidade do disco (“cabe” filme de TV de alta definição);
 25 GB Camada simples / 50 GB camada dupla (a tecnologia
pode alcançar capacidades de até 200 GB);
 Padronizado pela Blu-ray Disc Association ;
 Concorrente: HD DVD (15/30 GB camada simples/dupla);
Fitas magnéticas:
 Acesso sequencial;
 Lentas;
 Extremamente baratas;
 Grande capacidade;
 Utilização típica: cópias de segurança.
“Pen drives” de memória “Flash”:
 Única memória de semicondutores usada
comumente como memória secundária;
 Neste caso: emulam discos flexíveis de alta
capacidade (leitura em bloco, simulando clusters
formados por setores de 512 bits).
 Tornaram os discos flexíveis obsoletos.
“Discos” de Estado Sólido (SSD):
 Tipos:
– Todo feito de memória de semicondutores (“flash”):
• Baixo custo, dura pouco, fraco desempenho; vida útil curta
(número de escritas limitado); é como um “pen drive”.
– Híbrido, memória DDR + disco magnético:
• Caro, desempenho excelente; usa bateria para manter os
dados na memória DDR volátil; para evitar falhas, usa discos
magnéticos para manter cópias frequentes dos arquivos;
– Híbrido, memória DDR + “flash” (“cached flash”):
• Preço razoável, bom desempenho; a memória DDR funciona
como “cache” (de mesma capacidade) da memória “flash”; ao
desligar, todo o conteúdo da DDR é copiado no “flash”, ao ligar
é copiado de volta na DDR, evitando o problema da limitação
do número de escritas na memória “flash”.
“Disco” de Estado Sólido (SSD):
 “Disco” SSD híbrido “cached flash”
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