O Disco Rígido (HDD)

O Disco Rígido ou Hard Disk Drive,  de que resulta a sigla HDD com que vamos passar a designá-lo, aparece sempre definido como memória secundária. Sob a perspetiva de funcionamento da CPU assim o é.
Efetivamente a CPU funciona diretamente com dados ou instruções que estejam no nível 1 de cache e portanto na Memória Principal. Daí o nome de principal. A CPU foi concebida para ler e executar instruções em endereços da Memória Principal. Só aquilo que lá estiver é pela CPU processado, no seu permanente ciclo de busca e execução.
Mas a memória principal (MP), bem como os níveis hierárquicos superiores, são voláteis, isto é, os valores em registo nas mesmas só lá permanecem enquanto o computador estiver a ser alimentado. Corta-se a alimentação e tudo se volatiliza, tudo se perde.
É no HDD que todas as informações, programas e dados necessários ao funcionamento da CPU se encontram de uma forma permanente e não volátil. É ao HDD que a MMU (Memory Management Unit) vai buscar o que a CPU precisa de ter na MP para processar. É no HDD que estão contidas as informações necessárias ao arranque do computador. É no HDD que está residente o Sistema Operativo (SO) que, uma vez instalado na MP, passa a comandar o computador.
Enfim, tudo para dizer que a verdadeira memória do computador é o HDD. Longe, muito longe, da definição depreciativa de dispositivo de armazenamento de dados. Os programas não se armazenam no HDD. O que se armazena são os instaladores dos programas e os ficheiros de dados. Os programas instalam-se no HDD, por forma a que o SO os possa colocar na MP para que a CPU os possa executar.
E já agora, lembremos que o HDD também faz parte da Memória Principal, constituindo um seu prolongamento, o SwappFile, que faz parte da Memória Virtual, questão que iremos abordar junto com os SO.

Vamos neste capítulo analisar o funcionamento eletromecânico e a forma física de registo dos dados no HDD. A forma lógica como os organiza e lhes acede é trabalho dos Sistemas Operativos, que para isso utilizam os Sistemas de Ficheiros, que iremos abordar no próximo Capítulo.
O HDD regista os dados sob a forma de campos magnéticos. Portanto, a sua maior ou menor capacidade varia de uma forma diretamente proporcional com a densidade de campos magnéticos que pode ter. Chama-se a isto “Areal Density” ou densidade por área, uma vez convertida nos nossos conhecidos bits, que definem o seu estado lógico 1 ou 0 pelo nível de tensão que transportam.

Fazendo um pouco de história diremos que o primeiro HDD que foi utilizado tinha a brutal densidade de 2.000 bits/ polegada quadrada ou 2.000 b/in2. Atualmente os HDD têm densidades que superam os 400 Gb/in2, isto é, 400.000.000.000 b/in2. E sempre a crescer.
Podemos dizer que o HDD é uma das maravilhas da capacidade tecnológica humana, pela precisão que é conseguida no funcionamento de um dispositivo eletromecânico a um nível de medição nanométrica. As cabeças de leitura voam a menos de 10 nanómetros do prato do HDD. Atendendo às densidades anteriormente referidas percebe-se a capacidade intelectual desenvolvida para conseguir colocar sob a forma de campos magnéticos a informação sobre cerca de 400 mil milhões de bits em cerca de 6,5 cm2.
Como veremos, aqui os valores 0 e 1 não correspondem a uma carga nem sequer à orientação magnética de um campo, mas sim às mudanças de polaridade entre campos. Construíram-se cabeças de leitura extremamente sensíveis e pequenas, reduziu-se enormemente a dimensão de um campo magnético, consequentemente a sua intensidade e a proximidade a que as cabeças têm que rodar para os conseguirem ler, a uma velocidade normal de 7.200 rotações por minuto. Elaboraram-se complexos algoritmos que permitem com  a interpretação de alguns poucos bits fazer extensões a muito maiores composições dos mesmos.
Mas nada como passarmos à leitura do Capítulo para podermos ver a composição mecânica de um HDD, os seus diversos componentes, a sua evolução e a forma como interagem para o mesmo fim. Para podermos ver como é que o HDD se organiza fisicamente por forma a que possamos obter um qualquer dado em qualquer posição do HDD indicando-lhe simplesmente o endereço. Um endereço que aqui não é por bytes mas por setores (500 Bytes) e é feito por CHS (Cilinder, Head, Sector), a geometria do HDD, diferente de fabricante para fabricante. Veremos como.
No Capítulo seguinte veremos como é que o SO arruma os 2 TB de informação (e.g.) por forma a conseguir rapidamente saber o endereço de cada porção de dados que identifica como Ficheiro.

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Inserimos de seguida o índice da edição em livro como forma de descrição dos temas abordados neste Capítulo