Memoria_Interna_Externa

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Memória Interna e Memória Externa 
Gustavo Aires Matos, Eduardo da Silva Lopes Filho 
gustavoairesmatos@gmail.com, eduardo.lopes.es@gmail.com 
Campus Quixadá - Universidade Federal do Ceará 
Quixadá, CE - Brasil 
Introdução 
Os módulos de memória existem desde o princípio dos computadores modernos. Desde 
von Neumann, com sua arquitetura de computador, diversos tipos e tamanhos foram 
usados dentro das especificações de arquiteturas de modo que cada um atendia 
determinadas necessidades. Obviamente, no início com muito mais limitações em 
relação às tecnologias atuais. 
Este trabalho visa abordar os tipos de memórias internas e externas a fim de 
mostrar tecnologias, técnicas e métodos de implementação das mesmas fazendo 
parelelos e utilizando ilustrações para facilitar o entendimento. Portanto, o 
funcionamento de forma geral desses dois tipos de memória e algumas de suas diversas 
tecnologias existentes será descrito aqui. 
Memória Interna 
Tipos de Memória Semicondutora 
RAM 
A memória RAM (Random Access Memory) é um tipo de memória cuja sua 
peculiaridade é a capacidade de ler e escrever dados na memória rápido e facilmente 
através de sinais elétricos. Por esse motivo ela é largamente utilizada nos computadores 
modernos como memória principal ou cache. É uma memória volátil, logo necessita de 
fonte de alimentação constante para que não haja perca de dados. Existem dois tipos de 
memória RAM: Dinamic RAM (DRAM) e Static (SRAM). 
DRAM 
Em uma DRAM suas células armazenam os dados na forma de carga em capacitores, 
assim um capacitor com carga é interpretado como 1 e sem carga é interpretado como 0. 
Tendo que os capacitores apresentam como característica a descarga, uma DRAM 
necessita de um refresh periódico, afim de manter o dado na memória. Surge daí, o 
nome Dinamic RAM. 
 
 
 
Figura 1.1: Estrutura de uma célula DRAM 
Temos na figura 1.1 a estrutura básica de uma DRAM. Quando o valor da célula 
precisar ser lido ou escrito a linha é ativada e o transistor irá permitir o fluxo de corrente 
quando uma voltagem for aplicada à linha e não irá permitir quando nenhuma voltagem 
estiver sendo aplicada na linha de endereço. Em operações de leitura, ao selecionar a 
linha o transistor é ligado e então a carga armazenada no capacitor é alimentada em um 
amplificador e na coluna (linha de bit). O amplificador se encarrega de comparar a 
voltagem no capacitor para determinar se nesta célula há um valor lógico 0 ou 1. Já em 
uma operação de escrita, um valor de tensão é aplicado à linha de bit, de forma que uma 
tensão “alta” representa logicamente 1 e uma tensão “baixa” representa 0. Daí um sinal 
é aplicado na linha, o que permite que a carga seja armazenada no capacitor 
SDRAM 
Uma DRAM Síncrona (SDRAM) tem como diferencial da DRAM comum, o fato de 
trocar dados em sincronia com um clock externo, trabalhando então na velocidade do 
barramento do processador. Assim, ao ser feita uma requisição de dados, como uma 
SDRAM trabalha em sincronia com o barramento, é possível saber quantos ciclos de 
clock são necessários para que as informações requeridas estejam disponíveis. Nesse 
meio tempo, o processador, ou outro mestre, pode trabalhar em outra coisa, buscando a 
informação no tempo necessário para que esteja disponível. 
DDR-SDRAM 
Uma DDR-SDRAM trata-se de um tipo de DRAM síncrona que é capaz que capaz de 
transmitir dados duas vezes por ciclo de clock, uma na transição de subida e outra na 
transição de descida do clock, como pode ser visto na Figura 1.2. Além disso, existem 
duas gerações de melhorias de memórias DDR-SDRAM que serão discutidas mais a 
frente. 
 
 
 
Figura 1.2: Temporização de leitura em DDR SDRAM 
RDRAM 
Uma RAMBUS (DRAM RamBus ou apenas RDRAM) é um tipo de memória, 
desenvolvida pela Rambus, que ficou muito conhecida por sua capacidade de 
velocidade, possuindo incrível (para sua época) taxa de dados de 1,6 GBps com um 
tempo de acesso inicial de 480 ns. Isso é possível por conta de sua estrutura. Seu 
barramento interno transmite informações de controle e endereço. Uma RDRAM possui 
um controlador conectado vários chips de RDRAM por um barramento. No fim desse 
barramento, encontra-se o barramento do sistema, de modo que quando o processador 
faz uma leitura de dados a uma RDRAM, a informação passa por todo o barramento até 
chegar ao controlador que faz interpretação do comando e então busca os dados nos 
chips, de forma que ao encontrar, a informação buscada em determinado chip e enviada 
diretamente de lá, acelerando o processo, algo que é possível pelo fato dos chips estarem 
no barramento entre o controlador e o barramento principal. 
SRAM 
Em uma Static RAM (SRAM) estão presentes os mesmos elementos lógicos presentes 
no processador. Assim, diferente da DRAM, a SRAM armazena diretamente em suas 
células os valores lógicos, algo que é permitido por sua estrutura ser constituída de 
portas lógicas e flip-flop’s (Figura 1.3). 
 
 
 
Figura 1.3: Estrutura lógica. Figura 1.4: Estrutura Física. 
A estrutura de uma célula de uma SRAM pode ser visualizada na Figura 1.3 e 
Figura 1.4. Esta estrutura possui dois estados lógicos possíveis (0 e 1). No estado lógico 
1, temos Q com valor 1 e Q’ com valor zero e no estado lógico 0, os valores são 
invertidos. Estruturalmente temos no estado 1, o ponto C1 alto e C2 baixo, assim T1 e 
T4 estarão desligados e T3 e T2 estarão ligados, já no estado 0, temos o inverso, de 
forma que o ponto C2 estará alto e C1 baixo, para isso T1 e T4 estarão ligados e T3 e T4 
desligados. Com esse arranjo dos componentes, pode-se garantir que enquanto houver 
corrente contínua os estados estarão estáveis, se não forem alterados com uma operação 
de escrita. O fato, e o diferencial - comparada à DRAM - desse tipo de memória é que 
não se faz necessário o uso de um circuito de refresh, um dos motivos de se tornar mais 
rápida. Por outro lado, como a SRAM, possui mais componentes e tem uma estrutura 
bem mais elaborada, ela necessita de um maior espaço físico, diminuindo a quantidade 
de memória por unidade de espaço. 
ROM 
Uma memória ROM (Read-Only Memory - Memória somente de leitura) é um tipo de 
memória não volátil, dessa forma não é necessária a permanência de energia para que os 
valores dos dados continuem na memória. Esse tipo de memória não permite a escrita de 
dados, assim as informações nela contida são armazenadas no momento da fabricação 
do chip de ROM, por isso não se pode haver erros nesta fase. Um bit errado 
compromete todo o chip. Informações são armazenadas em ROM quanto se tem a 
certeza que realmente não irão precisar de alteração, como programas do sistema ou 
tabelas de função por exemplo. 
De forma semelhante temos a memória PROM (Programmable ROM - ROM 
Programável) que tem como particularidade, em relação à ROM, o fato de não precisar 
ter as informações armazenadas no momento da fabricação do chip, de modo que umchip possa ser fabricado “genericamente” enquanto que seus dados são armazenados 
posteriormente por terceiros. Esse processo é feito eletricamente e só pode ser feito uma 
vez. 
 
 
Uma variação da memória ROM e que parece distorcer um pouco o conceito de 
ROM, é a memória principalmente de leitura, que é uma solução para a necessidade de 
armazenamento de informações de forma não volátil e a realização de operações de 
escrita. Temos três tipos principais de memórias principalmente de leitura: EPROM, 
EEPROM e memória flash. 
A Erasable PROM (EPROM) é um tipo de memória principalmente de leitura que 
possui a capacidade de múltiplas escritas. Para realizar uma escrita é necessário apagar 
todo o conteúdo contido no chip. Algo que que é feito através da exposição à luz 
ultravioleta. Para que isso funcione, o chip possui uma espécie de janela, feita de cristal, 
tornando o chip de silício visível. Um processo de apagamento leva de 10 a 20 minutos. 
Embora uma EPROM ser mais cara que uma PROM, possui a vantagem de permitir 
várias atualizações. 
Com a necessidade de armazenar informações por tempo indeterminado em chips 
que pudessem ser apagados e reescritos, e inclusive escrever sem apagar o conteúdo 
“anterior”, rapidamente e inúmeras vezes, surgiu a EEPROM (Memória Somente de 
Leitura Programável e Apagável Eletricamente). Ela é organizada em bytes e ao 
atualizar os dados, apenas os bytes desejados e endereçados têm seu conteúdo 
atualizado. Por se tratar de uma estrutura menos densa e mais cara, acaba possuindo 
menos bits por chip, porém traz o benefício da possibilidade de atualizar suas 
informações com mais flexibilidade, por não necessitar apagar. 
Por fim temos então a memória flash. Uma intermediaria entre EPROM e 
EEPROM, de modo que alia a capacidade de ser eletricamente apagada da EEPROM, 
porém de forma bem mais rápida, com a alta densidade da EPROM, pelo fato de possuir 
apenas um transistor por bit. O nome “flash” remete ao fato da capacidade de apagar 
uma seção inteira de memória com apenas uma ação. 
Algoritmos para verificação de erro 
Como qualquer outro sistema, um sistema de memória também está suscetível a erros, 
de modo que podem se apresentar de duas maneiras. Como falhas permanentes ou erros 
não permanentes. Falhas permanentes tratam-se de defeitos físicos, causados por uso 
intensivo em ambientes não apropriados, defeitos de fabricação ou até mesmo desgaste, 
comprometendo as células afetadas a não armazenar dados, ou pelo menos, não de 
forma confiável. Já os erros não permanentes, são eventos aleatórios, os quais alteram o 
valor de um ou mais células mas que não danificam o sistema de memória. Como erros 
não permanentes ocorrem com uma certa frequência, a maioria dos sistemas de memória 
possuem uma lógica para encontrar e corrigir esses erros. 
 
 
 
Figura 1.5: Estrutura geral de um código de correção de erros 
Temos na figura 1.5 a estrutura geral de um código de correção de erros. Quando 
os dados vão ser inseridos na memória, um cálculo é realizado sobre esses dados, M, 
produzindo um código, K, que é armazenado na memória junto com os dados, de modo 
que a palavra necessite de M+K bits. Quando os dados precisam ser lidos, os dados M 
são copiados para um núcleo de correção, e logo após passam novamente pelo cálculo, 
gerando novamente um código K, que vai para o módulo de comparação, para onde vai 
também o código K que havia sido armazenado na memória. Após a comparação dos 
códigos, se não houverem erros, K é novamente transformado em M e enviado para a 
saída, se for detectado um erro que não pode ser corrigido, um sinal de erro é enviado, 
porém se o erro puder ser corrigido, as informações vão para o módulo de correção, 
onde será aplicado um código de correção e logo após os dados, sem erros, são enviados 
para saída. Mostraremos em seguida alguns dos códigos de correção de erro que podem 
ser aplicados dentro do módulo de correção. 
Código de Hamming 
O código de correção de erro de Hamming, ilustrado na Figura 1.6 através de diagramas 
de Venn exemplificando seu uso com palavras de 4 bits. Primeiramente atribuímos os 
valores dos quatro bits, nas seções mais internas do diagrama, Figura 1.6a, então 
atribuímos às demais áreas os bits de paridade, através da soma dos bits ligados a elas, 
Figura 1.6b. Dessa forma, se algum erro ocorrer, Figura 1.6c, ele pode ser detectado 
verificando-se os bits de paridade de forma que no círculo B, se um novo bit de paridade 
for gerado, ele corresponderá ao já existente, porém o mesmo não aconteceria nos 
círculos A e B, assim o único dado presente em A e B mas não em C pode ser 
encontrado, figura 1.6d e então corrigido simplesmente invertendo esse bit. 
 
 
 
 
Figura 1.6: Código de correção de erro de Hamming 
Verificação Polinomial CRC 
Outra forma de verificação de erros é a Verificação Polinomial CRC (verificação de 
redundância cíclica), funciona de forma geral como descrito na Figura 1.5. Sua 
peculiaridade é a forma como é realizado o cálculo do código de verificação. O código é 
gerado da seguinte forma: Ao polinômio que representa os dados M(x) é adicionado o 
grau do gerador G(x) de bits 0, o gerador é um polinômio usado para codificar os dados. 
Então para a gerar o código CRC precisamos dividir o polinômio M(x), após adicionar 
os bits 0, por G(x) mas essa divisão não se trata de subtrações sucessivas, mas sim de 
operações XOR sucessivas onde no fim da divisão seu resto é o código CRC que é 
adicionado aos dados e armazenados na memória. Então quando os dados precisam ser 
lidos, eles juntamente com o código CRC passam pela função descrita anteriormente, 
então temos o polinômio de dados mais o código CRC divididos pelo mesmo gerador 
G(x), então se o resto, R(x), da divisão for igual a zero, significa que não há erros na 
memória, caso contrário, significa que há erro(s) nos dados. 
Comparativo estrutural entre modelos de memória 
DRAM vs RAMBUS 
Em uma DRAM comum as solicitações são controladas por sinais de RAS, CAS, R/W e 
CE, onde a memória é organizada na forma de Array no formato linha X Coluna X 
dado, assim a quantidade de pinos necessários para endereçar uma certa quantidade de 
memória são reduzidos pela metade, de forma que para uma requisição de dados, são 
enviados o endereço da linha para o RAS e o endereço de coluna para o CAS, então é 
feita uma busca pelas linha desejada (contida no RAS) e ao encontrá-la é feita uma 
busca pela coluna (endereçada no CAS). Já uma solicitação para uma RDRAM, chega 
por um barramento de alta velocidade e contém o endereço, o tipo de operação e o 
 
 
número de bytes na operação desejada, o que torna bem mais rápida. Em contra-partida, 
a transferência de alta velocidade torna necessário o uso de uma fiação curta e bastante 
blindada para evitar interferência eletro magnética. 
DDR, DDR2 e DDR3 
Ao desenvolver a memória do tipo DDR-SDRAM,foi visto um grande potencial de 
expansão. A ideia de transmitir dados duas vezes por ciclo de clock foi muito bem 
acolhida, tanto que hoje até mesmo quem tem pouco conhecimento já ouviu falar de em 
“memória DDR”. Uma evolução da DDR, foi a DDR 2, que tem um tamanho de buffer 
de pré-busca (uma cache localizada no chip) aumentado de 2 para 4 bits, acelerando o 
pré-posicionamento de bits a serem colocados na base de dados, e aumentando a 
frequência operacional do chip. O avanço que a DDR3 trouxe, seguiu a mesma linha, 
aumentando o tamanho do buffer de pré-busca para 8 bits. É possível perceber 
claramente a evolução desse tipo de memória analisando-se suas capacidades de 
transferência de dados. A DDR por exemplo, possui uma taxa de 200 a 600 MHz, uma 
DDR2 possui uma taxa de 400 a 1066 MHz, já uma DDR3 pode transferir a uma taxa de 
clock de 800 a 1600 MHz. 
Memória Externa 
Memória óptica 
Compact disk (CD) 
Em 1981 foi criado este dispositivo que revolucionou a indústria no que diz respeito as 
mídias de armazenamento. A produção de compact disks tem de ser feita em ambientes 
extremamente limpos, qualquer partícula de poeira pode estragar o processo. Os CDs 
são cópias feitas a partir de um disco matriz. Os compact disks será coberto com uma 
superfície refletora. Esta superfície é protegida de possíveis causas de danos (poeira, 
arranhão). 
As informações postas em um CD são gravadas como uma sequência de sulcos na 
superfície do policarbonato, que é o material utilizado para a fabricação. E para a leitura 
dessas informações é necessário que um laser de baixa potência emita o feixe no 
compact disk que se encontra na unidade de disco. Nesta unidade de disco o CD é 
girado em alta velocidade enquanto o feixe continua sendo emitido. Quando o laser se 
encontra com um local onde foi colocado um sulco sua intensidade diminui e é refletida 
de volta. Agora, quando esse feixe se encontra com uma pista ele é refletido com maior 
intensidade, tornando essa alternância em sinal digital quando captada por um 
fotorresistor. 
Um meio para se conseguir maior capacidade nos CDs e CDs-ROM é não 
organizá-los em trilha concêntricas, mas sim criar apenas uma trilha em forma espiral 
começando do centro para a borda, sendo que a parte mais externa do disco tem o 
mesmo tamanho de setor que a parte mais interna. Deste modo as informações estarão 
em trechos de tamanhos iguais, e a leitura destas informações é feita em mesma 
velocidade variando somente a velocidade com que o disco gira. Esta leitura ocorre em 
 
 
uma velocidade linear constante (constant linear velocity, em inglês). A capacidade da 
trilha e o atraso rotacional aumenta para as áreas mais próximas a borda. 
Embora o uso do CLV aumente a capacidade do disco, é mais difícil utilizar o 
acesso aleatório. Para a leitura de um endereço específico é necessário que a velocidade 
de rotação seja ajustada, posicionar a cabeça de leitura para a área geral e então ler o 
endereço desejado, depois acessar o setor determinado de acordo com alguns ajustes. 
As informações de um disco óptico podem ser replicadas facilmente e com um 
baixo custo em relação a um disco magnético. O disco óptico é removível, sendo esta 
mais uma vantagem que o disco magnético não possui. Embora possua essas vantagens, 
este disco é apenas de leitura e o seu tempo de acesso é muito maior que que o disco 
magnético. 
É importante ressaltar que há dois tipos de CDs (R e RW). O CD-R é um disco em 
que você pode gravar uma vez e ler múltiplas vezes. Assim, um disco é desenvolvido de 
modo que posteriormente ele possa ser gravado por um feixe de laser por um usuário 
que o adquiriu. O disco possui uma camada de substrato. Este que serve para que no 
momento em que o laser de alta intensidade emitir o feixe, o reflexo seja diferente. Este 
disco só pode ser lido, tanto numa unidade de CD-R quanto em uma de CD-ROM. 
Já o CD regravável (CD-RW), diferente do CD-R ele poderia ser gravado mais de 
uma vez, embora o CD perca suas propriedades. Essa tecnologia é melhor aplicada 
quando utilizada a mudança de fase, onde esse disco tem dois tipos de reflexão díspares 
de acordo com a fase em que se encontra. Em uma das fases, o material do CD 
praticamente não reflete a luz, já no outro estado o feixe de luz vai de encontro a 
superfície lisa e é refletido com mais precisão. Essa mudança de fase ocorre por conta 
do feixe de luz emitido. 
Digital versatile disk (DVD) 
O DVD foi um avanço importante na história das mídias de armazenamento, pois 
permitiu outras mídias como CD-ROM e fita de vídeo VHS (Vídeo Home System) que 
era usada em videocassete. O Digital versatile disk permite então uma maior qualidade 
nos dados de vídeo e também uma grande capacidade de armazenamento. 
Essa sua maior capacidade de armazenamento se dá pela proximidade com que 
os bits são dispostos. Estando bem mais próximos e com um laser mais preciso, a 
capacidade aumenta consideravelmente. Outra coisa que possibilita esse maior espaço 
de armazenamento é o fato de que um DVD pode possuir uma camada dupla de sulcos e 
pistas, que com um simples ajuste de foco os lasers são capazes de ler cada camada de 
forma independente. Esta técnica chega quase a dobrar o tamanho de um DVD. 
Discos ópticos de alta definição 
Estes têm por finalidade guardar muito mais informações com muito mais qualidade que 
os DVDs. Sabendo disso, eles são responsáveis por uma qualidade de vídeo ainda mais 
poderosa que os DVDs. Quando é usado um laser de onda mais curta a densidade de bits 
aumenta, como é feito nos DVDs, embora nos discos ópticos de alta definição tenham 
 
 
ainda mais capacidade de armazenamento e qualidade de vídeo por possuir essa onda na 
faixa azul violeta. 
 
Figura 2: A imagem exibe o modo de acesso aos diversos tipos de mídias de disco óptico, ressaltando a 
precisão (dada pela distância entre os sulcos) e a distância que o feixe de luz do laser tem das superfícies em 
todas os casos. 
Disco magnético 
Um disco magnético é feito de forma semelhante aos CDs, DVDs e outros, possuindo 
um material não magnético em sua construção chamado de substrato e uma parte que 
cobre esse material, sendo este um material magnetizável. O substrato pode ser de 
diversos materiais incluindo vidro. 
Baseia-se no fato de que há um campo magnético que se move em relação a 
cabeça (ou bobina) criando nela uma corrente elétrica. Quando isso acontece, no 
momento em que alguma parte da superfície do disco passa por baixo da bobina, é 
passada então uma corrente com a mesma polaridade existente naquela parte disco. Em 
discos magnéticos mais antigos a mesma cabeça que era usada para a leitura poderia ser 
usada para escrita por funcionarem do mesmo modo, mesmo que para finalidades 
diferentes. 
A gravação em discos magnéticos funciona de forma semelhante, com a bobina 
gerando um campo magnético ondeas características deste campo são passadas para o 
disco que gira sob a cabeça. O material desta parte é magnetizável sem muito esforço. 
Desta forma, uma corrente elétrica no fio condutor localizado na cabeça induz o campo 
magnético e então magnetiza uma porção na gravação. 
Nos discos, as trilhas de dados são dispostas de forma concêntrica e possuem a 
mesma largura da cabeça de gravação e/ou leitura. Estas trilhas são separadas das 
demais nas proximidades por lacunas para que erros sejam minimizados nos acessos 
realizados. Estas trilhas por sua vez, se localizam em setores que abrangem um grupo 
 
 
das mesmas e com lacunas para a divisão de trilhas. Atualmente, o tamanho dos setores 
não é variável com 512 bytes em tamanho fixo. 
Uma região situada mais a extremidade do disco tende a ser mais rápida ao passar 
pela bobina que uma região mais próxima do centro, por conta disto é necessário que 
haja algo que possa manter um equilíbrio entre os acessos em extremos do disco. E para 
que a velocidade de leitura seja proporcional, um espaço maior entre os bits gravados é 
utilizado, permitindo que o disco seja girado numa velocidade fixa aumentando a taxa 
de leitura. 
Um modo de endereçamento direto de blocos específicos é feito pela trilha ou 
setor, uma vantagem da velocidade angular constante (CAV). Ao passo que é 
necessário apenas um movimento da cabeça diretamente para a trilha desejada. Um 
ponto negativo da velocidade angular constante é que como os espaços entre os bits 
gravados são aumentados para que a taxa de leitura se mantenha de forma mais 
constante, o espaço que uma trilha mais externa (e teoricamente maior) pode suportar é 
o mesmo que uma trilha menor (interna). 
Já que a quantidade de bits que podem ser armazenadas por uma trilha vai ser 
delimitado pelas trilhas mais internas onde a densidade de bits é maior, a capacidade de 
armazenamento sofre perca de capacidade. Uma medida utilizada para diminuir este 
impacto é fazer da técnica de gravação em zonas múltiplas o meio para a gravação de 
dados. Nessa técnica, é preciso dividir o disco em zonas concêntricas, onde a quantidade 
de bits em suas trilhas é constante. 
Com esta técnica, a capacidade de armazenamento é maior pois as zonas mais 
exteriores têm maior capacidade, não sendo limitadas pelas zonas mais internas (setores 
de tamanho menor com densidade de bits maior). Sendo que, isto leva a um circuito 
mais complexo, além de interferir no tempo de acesso levando em consideração o 
tamanho dos bits na trilha. 
Para título de localização o disco reserva parte de si para que nas trilhas ele possa 
encontrar o fim e o início do setor em que se encontra. Ou seja, o disco magnético 
possui informações a mais para que isso possa acontecer, de modo as partes do disco 
que contém estes dados não são acessados pelo o usuário. 
Em relação às características de um disco magnético temos: disco com cabeça fixa 
onde há uma cabeça de acesso por trilha essas cabeças ficam em um braço inflexível, 
que se posiciona sobre todas as trilhas. Este tipo de cabeça não é tão utilizado 
atualmente. De forma diferente, um disco de cabeça móvel possui um braço que pode se 
alongar ou comprimir para que a cabeça alcance variadas regiões do disco. 
Um disco não removível é um disco que não pode ser retirado da unidade de 
disco. Ao contrário, um disco removível pode ser retirado da unidade de disco a qual 
pertence. E conforme já foi dito, um disco pode ter ambas as faces magnetizáveis, 
podendo ser tanto um DVD ou Blu-ray quanto um disco magnético de fato. 
Outra característica importante de ser destacada é a utilização de múltiplas placas, 
onde as mesmas são acomodadas na unidade de forma a terem uma distância entre elas 
 
 
garanta que não haja problemas. Nos casos onde isso ocorre, n braços são utilizados 
para abarcar a quantidade de pratos, com cabeças em suas pontas para o acesso às 
informações. Estas cabeças têm movimentos sincronizados e estão a mesma distância do 
centro do prato. Isso possibilita que todas as cabeças sejam posicionadas sob as trilhas 
de mesma distância do interior do disco. Estas trilhas de mesma região em placas 
diferentes são chamadas de cilindro. 
O disco Winchester possui cabeças que praticamente zeram a existência de possíveis 
elementos que possam afetar o aparelho. Estas trabalham numa proximidade muito 
maior que as cabeças de outros discos, sendo um meio termo entre o Disket que para 
acesso precisa de contato para o acesso e os outros modos de posicionamento de cabeças 
de leitura-escrita. Observando que isto permite uma maior compactação de dados. 
Esta cabeça se apoia sobre a face do disco quando este está em movimento, embora a 
pressão criada pelo alto giro do disco faça com quem ela suba garantindo a integridade 
do disco. 
RAID (redudant array of independent disks) 
Dado que o desempenho para o armazenamento secundário ficou para trás se 
comparado com processadores e memórias principais, o RAID é viável por ser uma 
técnica que visa dar a este tipo de memória, “defasado” em relação às outras, um jeito 
de melhorar sua capacidade de trabalho de modo geral. Isto implica numa alternativa 
comum: uso de mais de um dispositivo em paralelo. E é nisto que o RAID se apoia. Para 
isso são utilizados disco de baixo custo, portanto menor, que juntos propoem um 
desempenho melhor que um disco maior e de custo mais alto. 
O uso do RAID faz com que os dados sejam espalhados por estes discos que 
juntos formam a unidade de disco utilizando algumas técnicas como striping e 
mirroring de disco, entre outras. Tudo isso para que a confiabilidade seja aumentada 
uma vez que a redundância dos dados existe, diminuir a latência, aumentar a largura de 
banda para o acesso dos discos e também para amplificar a recuperação de quebras de 
disco. 
Desta forma, os dados podem ser dispostos por cada disco em toda a extensão do 
conjunto, pois estes discos em conjunto podem formar uma unidade lógica. Assim, os 
dados são divididos em tamanhos iguais para serem colocados no disco de acordo com o 
nível de RAID utilizado. O que faz do conjunto de disco um tipo de disco grande. 
A seguir, imagens dos níveis de RAID: 
 
 
 
 
 
RAID nível 0 
Neste nível os dados quebrados são intercalados (striped) ao longo de todo conjunto de 
discos na unidade, vista como uma unidade lógica, visando um maior desempenho, 
mesmo não possuindo redundância. Aqui a capacidade de armazenamento é a mesma do 
total de discos que fazem parte do hardware RAID. Portanto, este nível não é 
recomendado para sistemas que necessitem de segurança, visto que não há redundância 
no mesmo, podendo ocorrer uma pane em um dos discos e os dados serem perdidos. 
RAID nível 1 
Consiste em dividir os dados em dois ou mais discos proporcionando uma segurança a 
mais por sua redundância. Isto torna a gravação dos dados mais dispendioso por ter de 
replicar os dados em discos diferentes,embora isso possa ser feito em paralelo com o 
desempenho sendo determinado pela gravação mais lenta. A leitura é mais ágil pois 
haverá duas pontes para a procura do arquivo desejado. 
Em comparação com o nível 0, o RAID 1 pode ter um desempenho bem mais 
significativo com altas taxas de transação de I/O especialmente quando se trada de 
 
 
leituras. Neste ponto, o nível 1 é superior até duas vezes. Porém, quando uma boa parte 
das transações forem de gravação, o desempenho acaba sendo praticamente o mesmo ou 
não haver uma vantagem considerável de uso desta técnica. 
Os discos podem ser vistos como um só, ao passo que o segundo é apenas um 
clone, contento os mesmos dados do primeiro. Consequentemente, os dados estão mais 
protegidos, por terem um meio de “cópia de segurança”. Por isso, este é um meio ideal 
para um sistema que preza pela segurança dos dados, de forma diferente do nível 0 onde 
não há redundância. 
RAID nível 2 
Assim como o nível 3, o RAID 2 utiliza a técnica de acesso paralelo, ou seja, todos os 
discos participam ativamente em cada solicitação de I/O. Neste nível, a cabeça de cada 
disco deve estar posicionada na mesma posição de forma que os eixos de cada um são 
sincronizados para este fim. 
O RAID nível 2 se comparado ao de nível 1 ainda é mais caro, mesmo possuindo 
menos discos. A quantidade de discos de redundância é proporcional ao logaritmo do 
número de discos de dados. Neste nível, com apenas uma leitura se acessa todos os 
discos de forma simultânea e em uma gravação, todos os discos de dados e de paridade 
têm de ser acessados para que a gravação seja bem sucedida. 
RAID nível 3 
Para este nível, o funcionamento é semelhante ao nível 2, com uma diferença: é usado 
apenas um único disco de redundância. Esta redundância é utilizada para casos de falha 
em um disco, utilizando o disco de redundância para que os dados sejam remontados de 
acordo com os dispositivos que restaram. 
Nesses casos onde é necessária uma reconstrução dos dados, o cálculo de 
ou-exclusivo é utilizado para leituras de modo instantâneo. Assim, os dados sendo 
gravados num RAID nível 3, é necessário manter a paridade de forma consistente no 
caso de uma regeneração futura. O funcionamento regular volta quando o disco 
defeituoso for substituído para que conteúdo possa ser recolocado em outro disco. 
O desempenho deste nível pode ser alto por ter strips pequenos, com acesso mais 
rápido aos dados. E para uma solicitação de I/O a transferência é feita paralelamente de 
todos os discos contidos na unidade. A desvantagem é que apenas uma solicitação de 
entrada e saída pode ser executada, mesmo com um desempenho notável para grandes 
quantidades de dados. 
RAID nível 4 
Do mesmo modo que o nível 3, a paridade é totalmente concentrada em um único disco 
da unidade. Sendo mais indicado para transações I/O do que para transferência de 
arquivos pesados. Utiliza-se então o acesso independente de modo que as solicitações de 
I/O podem ser feitas em paralelo. 
 
 
Os sprits deste nível são maiores se comparados aos dos níveis anteriores, embora 
os níveis de leitura sejam semelhantes ao nível 0. Contudo, toda vez que ocorre uma 
gravação é necessário que a paridade seja atualizada tornando este processo mais lento. 
Ressaltando também que este nível exige no mínimo 3 discos e a reconstrução dos 
dados é bem mais complicada. O que pode ser um dos motivos que o torna inviável 
comercialmente. 
RAID nível 5 
Dentre todos, este é o mais comumente utilizado. Ele elimina o gargalo do nível 4 no 
que diz respeito a I/O tendo seus strips de paridades distribuídos por todos os discos 
existentes na unidade. Um jeito conhecido de fazer essa distribuição é o esquema de 
round-robin, de acordo com a figura no início da sessão RAID. O único problema disso 
é o processo para se calcular o bit de paridade, mas não chega a ser algo altamente 
relevante levando em consideração as CPUs e Softwares atuais que podem ser utilizados 
para se corrigir isso. O desempenho para leitura de dados se assemelha com o do nível 
6. 
RAID nível 6 
Este nível se diferencia do RAID 5 pelo fato que exige dois algoritmos de verificação de 
dados diferentes armazenados em cada disco em blocos distinto. Assim, um dos cálculos 
de verificação feitos é o ou-exclusivo (também usando no nível 4 e 5) e o outro é um 
algoritmo com a mesma finalidade, embora independente. Isso cria uma enorme 
vantagem com a utilização do nível 6, pois mesmo com falha em dois discos é possível 
recuperar os dados já que estão dispersos em diferentes discos. 
O RAID 6 conta com uma grande disposição de dados. É preciso que 3 discos 
falhassem em um mesmo intervalo de tempo para que os dados fossem realmente 
perdidos. Entretanto, o desempenho para gravação com grande quantidade de dados é 
diminuído por ter que fazê-la no dobro de blocos de paridade. 
Fita magnética 
Estrutura básica: A fita magnética é feita de poliéster flexível coberta com material 
magnetizável. Hoje essas fitas são acomodadas em cartuchos, embora no início fossem 
colocadas em bobinas para serem utilizadas. Foi muito usada por ser uma maneira bem 
viável (barata) de armazenar informação. Essas fitas podem armazenar todo tipo de 
informação como áudio, texto, imagens. O sistema de fita possui uma fina camada de 
partículas magnéticas onde os dados são gravados. 
Uma técnica de gravação que há para fitas magnéticas é a gravação paralela. As 
informações são colocadas na fita em n trilhas paralelas durante a extensão, onde n 
determina o número de bits a serem gravados usando uma linha nas trilhas. Desta forma, 
uma fita que possui 9 trilhas pode armazenar 1 byte por vez com um sinal de paridade, 
sendo que os sistemas mais antigos utilizavam este tamanho de trilhas. Com o avanço da 
tecnologia, a quantidade de trilhas foi aumentada podendo ser usado 18 ou 36 trilhas. 
 
 
Há também a gravação serial, que difere da paralela pois os dados são 
colocados na fita de forma continua em uma trilha, do mesmo modo como é feito nos 
discos magnéticos. As fitas magnéticas são formatadas para que a localização dos 
registros físicos seja mais simples, semelhante à forma como os discos magnéticos 
trabalham. 
Outro modo de fazer a gravação dos dados consiste em dispor um conjunto de bits 
ao longo de toda a extensão da fita até que se chegue ao final da trilha, assim tendo que 
reposicionar as cabeças para a gravação em uma outra trilha do mesmo modo feito na 
anterior embora no sentido contrário. Esta é conhecida como gravação em serpentina. 
Todo esse processo pode ser repetido até que a fita esteja completamente cheia. A 
cabeça de leitura-gravação pode fazer tanto a leitura quanto a escrita ao mesmo tempo 
visto que isso é feito nas trilhas próximas. Este processo faz com que os dados sejam 
gravados de forma serial em relação à trilha, mas os blocos de dados são armazenados 
em trilhasimediatas. 
Depois de terem sido gravadas, as informações podem ser recuperadas 
transformando-se em sinais elétricos por meio do sensor responsável pela leitura dessas 
regiões que foram magnetizadas no processo de gravação. Como a fita é um dispositivo 
de acesso sequencial, os dados que serão lidos são os que estão dispostos após a posição 
do leitor. Portanto, para a leitura de algo que possui uma posição anterior em relação ao 
leitor, é preciso rebobinar. 
O modo como a fita funciona é contrário ao modo de funcionamento do disco, 
pois este é um dispositivo de acesso direto, acessando as trilhas desejadas de forma 
independente. Mesmo com as outras tecnologias existentes para memórias externas, a 
fita magnética ainda é usada. Atualmente a Sony desenvolveu uma com uma capacidade 
de 185 TBytes de armazenamento. Isso não muda a velocidade de leitura e escrita, mas 
com certeza mantém esta tecnologia utilizável na atualidade por conta de seu custo 
benefício. 
Referências: 
STALLINGS, W. Arquitetura e Organização de Computadores, 8a Edição, São Paulo, 
Peaeson. 
IDOETA, Ivan V. Elementos de Eletrônica Digital, 41a Edição, São Paulo, Érica Ltda. 
BABOO, Entendento os níveis de RAID. Disponível em: 
<http://www.baboo.com.br/tutorial/entendendo-os-niveis-de-raid-redundant-array-of-ine
xpensive-disks/>. Acessado em: 27 Setembro 2014. 
BABOO, Entenda quais são os tipos de RAID. Disponível em: 
<http://www.baboo.com.br/hardware/hd-ssd/entenda-quais-sao-os-tipos-de-raid/>. 
Acessado em: 27 Setembro 2014. 
 
 
TECMUNDO, O que é RAID?. Disponível em: 
<http://www.tecmundo.com.br/aumentar-desempenho/2367-o-que-e-raid-.htm>. 
Acessado em: 27 Setembro 2014. 
BATISTA, Othon M. N. Cálculo de CRC - Parte 1. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=XWcJcybL3JQ> Acessado em: 24 Setembro 
2014. 
BATISTA, Othon M. N. Cálculo de CRC - Parte 2. Disponível em: 
<https://www.youtube.com/watch?v=wyUNSzDbFjg> Acessado em: 24 Setembro 
2014.