6.11.3 – Operação do Disco: Operação de disco com múltiplos

ARQUITETURA DE COMPUTADORES - 1866
6.11.3 – Operação do Disco:
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
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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.
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 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.
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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.
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, Server 2003, Server
2008 e Seven) para ser um sistema de arquivos mais flexível, confiável, adaptável,
seguro e veloz para operações com arquivos, como leitura, escrita e busca.
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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.
6.11.6 – Partições
Discos rígidos (HDs) podem ser divididos logicamente em espaços que
chamamos de partições, com o objetivo de realizar um melhor gerenciamento de
uma grande quantidade de dados.
Cada partição contém seu próprio setor de boot, o que quer dizer que cada
uma pode ter seu próprio sistema operacional.
No primeiro setor físico do disco rígido fica armazenado o MBR (Master Boot
Record), que é uma tabela de partição, onde ficam armazenadas as informações
sobre as partições.
Junto ao MBR fica armazenado um programa de pré-boot, que manipula a
tabela de partição, determinando de qual partição será realizada a inicialização
(boot) do computador. Somente uma partição pode ser considerada ativa por vez.
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