Colegiado de Engenharia de Computação
Disciplina:
Introdução à Engenharia da
Computação
Aula 09 (semestre 2011.2)
Prof. Rosalvo Ferreira de Oliveira Neto, M.Sc.
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2
Armazenamento
Armazenamento Secundário



Separado do próprio computador.
Software e dados armazenados em
base quase permanente.
– Diferentemente da memória, não se
perde quando há queda da energia
elétrica.
Benefícios?
Benefícios do Armazenamento
Secundário




Espaço
Confiabilidade
Conveniência
Economia
Espaço



As organizações armazenam o
equivalente a uma sala cheia de dados
em discos menores do que uma caixa
para guardar pão.
– Um disquete contém o equivalente a
500 páginas impressas.
– Um disco óptico pode conter o
equivalente a 500 livros.
Confiabilidade
Dados guardados no armazenamento
secundário estão relativamente
seguros.
– O armazenamento secundário é
altamente confiável
– Mais difícil de pessoas despreparadas
alterarem dados armazenados em
disco.

Conveniência

Usuários autorizados podem localizar
fácil e rapidamente dados armazenados
no computador.
Economia
Diversos fatores criam significativas
economias em termos de custos de
armazenamento:
– Menos dispendioso armazenar dados em
disco do que comprar e abrigar armários de
arquivo.
– Dados confiáveis e seguros têm uma
manutenção menos dispendiosa.
– Maior velocidade e conveniência para arquivar
e recuperar dados.

Armazenamento em Disco
Magnético


Dados representados como pontos
magnetizados na superfície de um disco
rotativo.
– Pontos no disco convertidos em
impulsos elétricos.
Tipos principais:
– Discos flexíveis
– Discos rígidos
Discos Flexíveis
Produzidos com Mylar flexível e revestidos
com óxido de ferro.
• Possuem a proteção de uma jaqueta de
plástico rígido.
• Um disquete de 3,5 polegadas contém 1,44
MB de dados.
• Variações de alta capacidade:
– O HiFD, da Sony, contém 200 MB.
– O SuperDisk, da Imation, está disponível nas
versões de 120 e 240 MB.
– O Zip drive, da Iomega, está disponível nas
versões de 100, 250 e 750 MB.

Discos Rígidos
Lâmina rígida revestida com óxido magnético:
– Diversas lâminas podem ser combinadas em uma
única pilha de discos (disk pack).
 Unidade de disco – um dispositivo que possibilita
recuperar dados para serem lidos ou escritos em disco.
– Unidade de disco para computadores pessoais alojada
no gabinete do computador.
– Grandes sistemas computadorizados podem ter
diversas unidades de disco externas.

Lendo e Escrevendo Dados
O braço de acesso movimenta a
cabeça de leitura/gravação sobre
uma localização em particular.

A cabeça de leitura /gravação paira
alguns milionésimos de polegada
acima da lâmina.
– Se a cabeça tocar a lâmina, haverá
um crash, e dados serão destruídos.
– Dados podem ser destruídos se a
cabeça entrar em contato com uma
mínima matéria estranha na
superfície do disco.

Pilha de Discos
(Disk Packs)


Cada lâmina tem seu próprio
braço de acesso com uma
cabeça de leitura/gravação.
A maioria das pilhas de discos
(disk packs) combina lâminas,
braços de acesso e cabeça de
leitura/gravação.
Discos Rígidos para
Computadores Pessoais




Módulos lacrados que são
montados em um compartimento
de 3, 5 polegadas.
Capacidade em gigabytes.
O acesso a arquivos é muito mais
rápido do que o acesso a
arquivos em disquetes.
Alguns contêm cartuchos
removíveis.
Como os Dados São
Organizados




Trilha
Setor
Cluster
Cilindro
Trilha
A porção circular da
superfície do disco que
passa sob a cabeça de
leitura/gravação.
– Um disco flexível tem 80
trilhas em cada superfície.
– O disco rígido pode ter
1.000 ou mais trilhas em
cada superfície de cada
lâmina.

Setor


Cada trilha é dividida em setores
que contêm um número fixo de
bytes.
– Tipicamente, 512 bytes por
setor.
A gravação por zonas atribui mais
setores às trilhas que estão nas
zonas externas do que àquelas
que estão nas zonas internas.
– Usa o espaço de armazenamento
de maneira mais completa.
Cluster
Um número fixo de setores adjacentes
tratados como uma unidade de
armazenamento.
– Tipicamente, de dois a oito setores,
dependendo do sistema operacional.

Cilindro

A trilha sobre cada superfície, que
está sob a cabeça de
leitura/gravação, em determinada
posição das cabeças de
leitura/gravação.
– Quando o arquivo é maior do que a
capacidade de uma única trilha, o
sistema operacional armazena-o em
trilhas que fazem parte do mesmo
cilindro.
Armazenamento

Disco magnético
Superfície do
disco
Cabeça de
leitura/escrit
a
Um dos modos equivale ao
registro de zeros (0), enquanto
o outro ao registro de uns (1)
Antes do processo de
armazenamento de dados,
as partículas magnéticas
estão desalinhadas
A cabeça de leitura/
escrita escreve os dados
alinhando cada partícula
magnética
da
mídia
segundo um de dois
modos possíveis
Velocidade de Acesso a Disco
Tempo de acesso – o tempo necessário
para acessar dados no disco.
 Três fatores:
– Tempo de busca
– Comutação de cabeças
– Retardo rotacional
 Assim que os dados são encontrados, o
passo seguinte é a transferência de dados.

Tempo de Busca

Tempo necessário para que o braço de
acesso se posicione sobre uma trilha em
particular.
– Todos os braços de acesso se movem
como uma unidade.
– Todos se posicionam simultaneamente
sobre um conjunto de trilhas que
compõe um cilindro.
Comutação de Cabeças

A ativação de uma cabeça de leitura/
gravação em particular sobre uma trilha
em particular.
– Todos os braços de acesso se movem
juntos, mas somente uma cabeça de
leitura/ gravação pode operar em
determinado momento.
Retardo Rotacional

O tempo necessário para que os
dados desejados na trilha passem
sob a cabeça de leitura e gravação.
– Em média, a metade do tempo
para uma volta completa do disco.
Transferência de Dados
O processo de transferir dados entre sua localização na trilha do
disco e a memória.

Performance
– Tempo médio de acesso:
• Aproximadamente, 10 milissegundos (10 milésimos de
segundo).
• Pode ser melhorado através de cache de disco.
– Taxa de transferência de dados – quão rapidamente dados
podem ser transferidos ao serem localizados.
• Expressa em termos de megabytes por segundo.

Cache de Disco




Cache de disco – uma área especial da
memória.
– Quando a unidade de disco lê dados do
disco, ela lê dados adjacentes e os armazena
na memória.
– Quando é emitida a instrução de leitura
seguinte, a unidade verifica primeiro se os
dados desejados estão na cache de disco.
Similar à cache de memória.
RAID

RAID (Redundant Array of
Inexpensive Disks): Um grupo
de discos que funciona em
conjunto, como uma unidade.


O Raid de nível 0 divide dados
de um único arquivo em diversas
unidades de disco. Denomina-se
distribuição de dados (data
striping)
e
aumenta
o
desempenho.
O Raid de nível 1 duplica dados
em diversas unidades de disco. É
chamado de espelhamento de
disco (disk mirroring). Aumenta
a tolerância a falhas.
Armazenamento em Disco
Óptico



Provê um armazenamento barato e compacto com maior
capacidade.
Um feixe laser varre o disco e capta reflexos de luz da
superfície do disco.
Categorizado pela capacidade de leitura e gravação.
– Mídia somente de leitura – o usuário pode ler, mas não pode
escrever no disco.
– Gravar uma vez, ler muitas – o usuário pode gravar no disco
uma única vez.
– Magnético-óptico – combina capacidades magnéticas e
ópticas.
Ex.:Discos Compactos
CD- ROM e DVD (Digital Versatile Disk)
Armazenamento em Fita Magnética



Fita similar à usada em
cassetes de música.
Categorizado em termos de
densidade.
– Número de bytes por
polegada armazenados na fita.
Usado principalmente para
backup de dados armazenados
em sistemas de disco
Sistemas de Backup
Imperativo ter cópias de dados importantes

armazenadas longe do computador:
– Discos falham, ocasionalmente.
– Instalação de software pode causar pane no computador.
– Usuários cometem erros ao introduzir dados.

Fita é uma mídia de backup ideal:
– Pode copiar o disco rígido inteiro para uma única fita em
minutos.
– O backup pode ser programado para quando o sistema
não estiver em uso.

Organizando Dados e Acessando
Dados Armazenados





Caractere
Campo
Registro
Arquivo
Banco de dados
Caractere

Uma letra, dígito ou caractere especial.
Campo



Um conjunto de caracteres relacionados.
Descreve uma característica de uma pessoa,
lugar ou coisa.
– Para uma universidade, o prenome de um
estudante seria armazenado em um campo.
Campo-chave – um identificador único de um
registro.
Registro

Uma coleção de campos relacionados.
– Para uma universidade, todos os
campos referentes a um aluno
constituem um registro.
Arquivo

Uma coleção de registros relacionados.
– Para uma universidade, todos os
registros de estudantes compõem um
arquivo.
Banco de Dados


Uma coleção de arquivos relacionados armazenados
com mínima redundância (duplicação).
– Para uma universidade, o arquivo de alunos, o
arquivo de bolsistas, o arquivo do corpo
docente/staff, o arquivo de cursos, o arquivo
financeiro etc. comporiam um banco de dados.
Organizado para tornar mais fácil a recuperação de
dados.
Visão Geral do Plano de
Arquivos
Deve idealizar um plano para colocar dados em uma
unidade de armazenamento.
 Fatores-chave:
– Se os usuários devem acessar dados diretamente
(de imediato).
– Como os dados devem ser organizados no disco.
– Tipo de processamento que se desenvolverá.

Organização de Arquivos
Três fatores importantes da organização
de
arquivos
de
dados
no
armazenamento secundário:
– Seqüencial
– Direta
– Indexada

Organização Seqüencial de
Arquivos
Os registros são armazenados em ordem, de acordo com um
campo-chave:
– Se um registro em especial for desejado, todos os registros
anteriores devem ser lidos primeiro.
– Para atualizar um registro, um novo arquivo seqüencial deve ser
criado, contendo tanto os registros alterados quanto os não
alterados.

O armazenamento em fita usa a organização seqüencial.

Organização Direta de
Arquivos



Também chamada de acesso
aleatório.
Vá diretamente ao registro desejado
usando uma chave:
– O computador não precisa ler todos
os registros anteriores.
Requer armazenamento em disco
Organização Indexada de
Arquivos




Combina elementos dos métodos seqüencial
e direto:
– Registros armazenados seqüencialmente,
mas o arquivo também contém um índice.
– O índice armazenado seqüencialmente
contém a chave do registro.
– Dados acessados pela chave do registro.
Referências Bibliográficas

CAPRON, H. L., JOHNSON, J. A. Introdução à Informática. 8ª edição.
Pearson Prentice-Hall do Brasil, 2009.

NORTON, P. Introdução à Informática. Makron Books, 1995.

Notas de aula da disciplina “Introdução à Informática”, do professor
Fabrício Braga (UNIVASF).

Notas de aula da disciplina “Introdução à Engenharia da Computação”,
do professor Fábio Nelson (UNIVASF).

Notas de aula da disciplina “Introdução à Computação”, da professora
Joseana Macêdo Fechine (UFCG).
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