Fundamentos da Arquitetura de Computadores

Memória Secundária

Prof. André Renato

1º Semestre / 2012

Memória SecundáriaA memória secundária tem por

finalidade armazenar dados de forma permanente, ou seja, independente da presença ou ausência de energia elétrica;

O armazenamento é feito através de outro tipo de tecnologia como a magnética ou a ótica, por exemplo;

Memória SecundáriaOrganização física:

◦Um disco magnético é composto por pratos, cada qual com duas superfícies.

◦Cada superfície consiste de anéis concêntricos denominados trilhas.

◦Cada trilha consiste de setores separados por espaços.

Memória Secundária

Memória Secundária

Memória Secundária A capacidade de armazenamento de um disco depende

de diversos fatores tecnológicos e geométricos;

Capacidade = (# bytes/setor) x (méd. # setores/trilha) x (# trilhas/superfície) x (# superfícies/prato) x(# pratos/disco)

Exemplo:◦ 512 bytes/setor◦ 300 setores/trilha (em média)◦ 20.000 trilhas/superfície◦ 2 superfícies/prato◦ 5 pratos/disco

Capacidade = 512 x 300 x 20000 x 2 x 5 = 30.720.000.000 = 30,72 GB

Memória Secundária

Memória SecundáriaExistem alguns fatores que

determinam o tempo total de recuperação de um dado em um disco magnético:◦Tempo de procura: tempo de

posicionamento da cabeça na trilha correta;

◦Latência rotacional: tempo para que o disco seja posicionado no ponto correto;

◦Tempo de transferência: tempo para que a leitura de toda a informação seja feita;

Memória SecundáriaAlgumas áreas dos discos

magnéticos são especiais e não devem ser utilizadas indiscriminadamente;

Estas áreas são reservadas para o setor de boot e para as tabelas de alocação de arquivos;

Memória SecundáriaA BIOS lê um setor especial do

disco chamado de regisro de boot mestre (Master Boot Record - MBR);

O MBR indica qual parte (partição) do disco será utilizada para iniciar a máquina;

O MBR é tão importante que normalmente existe um cópia, caso haja algum erro nos dados originais;

Memória SecundáriaPara que seja possível recuperar

rapidamente as informações gravadas nos discos é necessário que seja feita uma espécie de mapeamento dos dados;

A formatação do disco organiza trilhas e setores do disco em regiões onde os dados vão efetivamente ser gravados;

Memória SecundáriaO tamanho e a quantidade

dessas regiões depende do tipo de formatação que será feito;

Estes elementos estão relacionados também a um outro componente chamado de tabela de alocação de arquivos (File Allocation Table – FAT);

Memória SecundáriaO sistema operacional é o software

responsável por gerenciar a utilização dos discos;

Desta forma, ele precisa ter total controle sobre o que está sendo gravada/lido e onde isto está acontecendo;

Como os arquivos gravados no computador geralmente são compostos por vários (muitos!!!) bytes, não vale a pena tratar cada byte do Hd em separado;

Memória SecundáriaO SO (ou outro software), ao

realizar a formatação do HD, divide o disco em pequenas regiões que serão administradas pelo SO;

Essas regiões são chamadas de clusters (do disco);

O SO mantém um controle sobre cada cluster que existe no HD;

Memória SecundáriaToda vez que se cria um arquivo,

ele é associado a um cluster;Essa associação fica registrada

na FAT;O problema ocorre quando o

arquivo é maior do que o tamanho do cluster, que em alguns sistemas é de aproximadamente 4Kb;

Memória SecundáriaÉ preciso manter então um tipo

de lista de clusters onde estão gravadas todas as partes do arquivo;

Um mesmo arquivo pode ser divido em várias partes, cada uma em um cluster;

Os clusters podem não ser adjacentes;

Memória Secundária

Memória SecundáriaDependendo do tamanho atribuído aos

clusters, podemos encontrar duas situações que levam o sistema a apresentar um desempenho abaixo do possível. São elas:◦Clusters pequenos: grande fragmentação

de arquivos (fragmentação externa - desfragmentação);

◦Clusters grandes: espaço ocioso em disco, pois os arquivos ocuparão pouco espaço em cada cluster (fragmentação interna).

Memória SecundáriaArquivos sofrem alterações

constantes quando inserimos, alteramos ou eliminamos dados.

Nem sempre os espaços disponíveis podem ser reutilizados de imediato, fazendo com que a memória fique cheia de “buracos”.

Memória SecundáriaOs discos podem ainda ser

divididos em partes lógicas chamadas de partições, com o objetivo de gerenciar melhor grandes volumes de dados;

Cada partição contém seu próprio setor de boot e sua FAT;

Assim, cada partição pode ter um SO diferente;

No MBR, fica a tabela de partições;

Memória SecundáriaDiscos óticos:

◦Originalmente para áudio.◦650 MB gerando mais de 70 minutos

de áudio.◦Policarbonato com cobertura

altamente reflexiva, normalmente alumínio.

◦Dados armazenados como sulcos, na forma de uma espiral, que abrange toda a estrutura física do disco.

◦Lidos pela reflexão do laser.

Memória Secundária

Memória Secundária

Memória SecundáriaFita Magnética:

◦Acesso serial.◦Lenta.◦Muito barata.◦Backup e arquivamento.◦Forma mais moderna: unidades de

fita Linear Tape Open (LTO). Desenvolvida no final da década de 1990. Alternativa de fonte aberto para os

diversos sistemas de fita patenteados.