Calculando a capacidade de disco: Capacidade = (# bytes/setor) x

ARQUITETURA DE COMPUTADORES - 1866
Calculando a capacidade de disco:
Capacidade = (# bytes/setor) x (méd. # setores/trilha) x (# trilhas/superfície)
x (# superfícies/prato) x (# pratos/disco)
Exemplo 01:
– 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
Exemplo 02:
– 512 bytes/setor
– 500 setores/trilha (em média)
– 100.000 trilhas/superfície
– 2 superfícies/prato
– 5 pratos/disco
Qual será a capacidade deste disco?
6.11.3 – Operação do Disco:
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Operação de disco com múltiplos discos
6.11.4 – Organização do Disco – Setor de Boot:
Nem toda a área disponível no disco pode ser utilizada para a gravação de
arquivos de dados. É necessário reservar certas porções para operações necessárias
a qualquer sistema, como o setor de boot e tabelas de alocação de arquivos.
A BIOS (Basic Input/Output System) lê um setor específico do disco rígido,
chamado se setor de boot mestre MBR (Master Boot Record) ou trilha zero. O setor
de boot do HD armazena informações sobre o Sistema Operacional instalado, quais
arquivos devem ser carregados para inicializar o sistema, etc. O setor de boot
funciona como um ponto de partida, assim que o computador é ligado, a BIOS lê o
setor de boot e segue as instruções que estiverem gravadas nela, que iniciarão o
carregamento do Sistema Operacional. Geralmente o boot é feito através do HD, mas
de acordo com o que for configurado na opção "Boot Sequence" no Setup, a BIOS
pode procurar o boot também no disquete, no CD-ROM, num disco Zip ou até
mesmo tentar dar boot através da rede.
6.11.5 – Organização do Disco – Endereçamento:
Para que o sistema operacional seja capaz de recuperar dados rapidamente de
um sistema de memória de armazenamento secundário, é necessária a utilização de
um sistema de endereçamento, denominado genericamente de formatação.
A formatação organiza trilhas e setores do disco em regiões onde os dados
são, de fato, gravados. O tamanho destas regiões varia segundo o processo de
formatação utilizado.
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6.11.5.1 – File Allocation Table - FAT
FAT é a sigla para File Allocation Table (Tabela de Alocação de Arquivos). A
primeira versão do FAT surgiu em 1977, para trabalhar com o sistema operacional
MS-DOS, mas foi padrão até o Windows 95.
Trata-se de um sistema de arquivos que funciona com base em uma espécie
de tabela que indica onde estão os dados de cada arquivo. Esse esquema é
necessário porque o espaço destinado ao armazenamento é dividido em blocos, e
cada arquivo gravado pode ocupar vários destes, mas não necessariamente de
maneira sequencial: os blocos podem estar em várias posições diferentes. Assim, a
tabela acaba atuando como um "guia" para localizá-los.
Entendendo os sistemas de arquivos FAT:
Em um disco rígido, a área de armazenamento é dividida em trilhas. Cada
trilha é subdividida em setores. Desse modo, é de se presumir que os sistemas de
arquivos FAT trabalhem diretamente com esses setores. Mas não é bem assim.
Na verdade, o FAT trabalha com grupos de setores, onde cada um recebe a
denominação cluster (ou unidade de alocação). No caso do FAT16, cada cluster pode
ter, comumente, um dos seguintes tamanhos: 2 KB, 4 KB, 8 KB, 16 KB e, por fim, 32
KB. A definição desse tamanho é uniforme, ou seja, não pode haver tamanhos
variados de clusters em uma mesma unidade de armazenamento.
Cada arquivo gravado utiliza tantos clusters quanto forem necessários para
cobrir o seu tamanho. Se, por exemplo, tivermos um arquivo com 50 KB, é possível
guardá-lo em dois clusters de 32 KB cada. Você deve ter percebido então que, neste
caso, um cluster ficou com espaço sobrando. Esta área pode ser destinada a outro
arquivo, correto? Errado! Acontece que cada cluster só pode ser utilizado por um
único arquivo. Se sobrar espaço, este permanecerá vazio. Esse é um dos problemas
do sistema FAT: desperdício.
Normalmente, o tamanho dos clusters é definido no procedimento de
instalação do sistema operacional, na etapa de formatação da unidade de
armazenamento.
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Diferenças entre FAT16 e FAT32
O FAT16 utiliza 16 bits para endereçamento dos dados (daí o número 16 na
sigla), o que, na prática, significa que o sistema de arquivos pode trabalhar com até
65536 clusters, no máximo. Para chegar a este número, basta fazer 216 = 65536.
O sistema de arquivos FAT32 consegue solucionar esse problema por utilizar
32 bits no endereçamento de dados (novamente, aqui você pode perceber o porquê
do número na sigla). No FAT16, quanto maior o espaço em disco, maior o tamanho
do cluster. Com o FAT32, é possível usar clusters menores - geralmente de 4 KB mesmo com a unidade oferecendo maior capacidade de armazenamento. Desta
forma, o desperdício acaba sendo menor.
6.11.5.2 – NTFS
Para discos de maior capacidade, procuramos reduzir o tamanho do cluster,
para evitar a fragmentação interna (a fragmentação interna ocorre quando a área
mínima de gravação que definimos para arquivos não é totalmente utilizada), e a
conseqüente perda de espaço de armazenamento.
O NTFS (New Technology File System) foi desenvolvido pela Microsoft para
ser utilizado pelo Windows NT e seus derivados (2000, XP, Vista, 7, Server 2003 e
Server 2008) para ser um sistema de arquivos mais flexível, confiável, adaptável,
seguro e veloz para operações com arquivos, como leitura, escrita e busca.
O acesso é direto ao setor físico, de 512 bytes, independente do tamanho do
disco. Com partições NTFS é ainda possível armazenar um maior volume de dados e
suporte a nomes longos de arquivos.
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7 – Unidade Central de Processamento (UCP):
O processador é o componente vital do sistema de computação, responsável
pela realização das operações de processamento e de controle, durante a execução
de um programa.
Um programa, para ser efetivamente executado pelo processador, deve ser
constituído de uma série de instruções de máquina. Para que a execução tenha
início, as instruções devem ser armazenadas na memória cache.
Ao nos referirmos ao processador, é comum adotarmos os termos UCP
(Unidade Central de Processamento) ou CPU (Central Processing Unit).
7.1 – Tarefas da CPU:
As tarefas da CPU consistem, então, em:
Buscar na memória a instrução a ser executada;
Interpretar que operação a instrução está explicitando;
Buscar os dados onde estiverem armazenados;
Executar efetivamente a operação com os dados e armazenar o resultado
no local definido pela instrução;
Reiniciar o processo, buscando a próxima instrução.
7.2 – Ciclo de Instrução:
Estas etapas compõem o que se denomina um ciclo de instrução. Este ciclo se
repete indefinidamente até que o sistema seja desligado, ou ocorra algum tipo de
erro, ou seja encontrada uma instrução de parada. Em outras palavras, a CPU é
projetada e fabricada com o propósito único de executar sucessivamente pequenas
operações, na ordem definida pela organização do programa.
7.3 – Funções da CPU:
As atividades realizadas pela CPU podem ser divididas em duas grandes
categorias funcionais: função processamento e função controle.
A função processamento se encarrega de realizar as atividades relacionadas
com a efetiva execução de uma operação, ou seja, processar.
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A função controle é exercida pelos componentes da CPU que se encarregam
das atividades de busca, interpretação e controle da execução das instruções, bem
como do controle da ação dos demais componentes do sistema de computação
(memória, entrada/saída).
7.3.1 – Função Processamento:
Anteriormente, já nos foi apresentado o conceito do que significa
processamento de dados, a ação de manipular um ou mais valores (dados) em uma
certa seqüência de passos, de modo a produzir um resultado útil (informação). Este
resultado muda conforme o tipo de operação realizada.
Processar o dado é executar com ele uma ação que produza algum tipo de
resultado. Esta é, pois, a atividade-fim do sistema, uma vez que ele existe
simplesmente para processar dados. Entre as tarefas comuns a esta função
(processamento) podem ser citadas as que realizam:
Operações aritméticas (+, -, x, :)
Operações lógicas (and, or)
Movimentação de dados
Operações de entrada ou saída
A seção de processamento é formada pela Unidade Lógica e Aritmética (ULA)
e por diversos Registradores.
7.3.1.1 – Unidade Lógica e Aritmética (ULA):
O dispositivo principal desta área de atividades (função processamento) de
uma CPU é chamado de ALU (Arithmetic Logic Unit) ou ULA (Unidade Lógica e
Aritmética). Os demais componentes relacionados com a função processamento são
os registradores, que servem para armazenar dados (ou para guardar resultados) a
serem utilizados pela ULA. A interligação entre estes componentes é efetuada pelo
barramento interno da CPU.
A ULA é o dispositivo da CPU que executa realmente as operações
matemáticas com os dados, como por exemplo operações de incremento,
decremento e complemento, além das operações aritméticas e lógicas já
apresentadas.
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Tais operações podem utilizar um (operações unárias) ou dois (operações
binárias) valores.
7.3.1.2 – Registradores:
São pequenas unidades de memória, implementadas na CPU, com as
seguintes características:
Tempo de acesso - por serem construídos com a mesma tecnologia da CPU,
estes dispositivos possuem baixo tempo de acesso do sistema.
Capacidade - os registradores são fabricados com a capacidade de armazenar
um único dado, uma única instrução ou até mesmo um único endereço, fazendo,
assim, com que sua capacidade seja de alguns poucos bits.
Volatilidade - registradores são memórias de semicondutores e, portanto,
necessitam de energia elétrica para funcionarem. Assim, registradores são memórias
voláteis.
Temporariedade - os registradores são memórias auxiliares internas à CPU e,
portanto, tendem a guardar informação o mais temporariamente possível.
Acumuladores ou registradores de dados armazenam os dados apenas o tempo
necessário para sua utilização na ALU.
Custo - devido à tecnologia mais avançada de sua fabricação, os registradores
consistem no tipo de memória de maior custo.
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