Anatomia de um HD (Disco Rígido)

Anatomia de um Disco Rígido

Introdução

Desmontamos um disco rígido para mostrar a você os principais componentes que você encontrará em um disco rígido. Os discos rígidos  possuem dois tipos de componentes: internos e externos. Os componentes externos estão localizados na placa de circuito impresso chamada placa lógica, enquanto que os componentes internos estão localizados em um compartimento selado chamado HDA ou Hard Drive Assembly. Figura 1: Um disco rígido. Você não pode abrir um disco rígido ou poderá correr o risco de inutilizá-lo. Os discos rígidos são montados em salas limpas (mais limpas do que centros cirúrgicos) e então são selados. Qualquer partícula de poeira dentro do HDA pode destruir a superfície do disco, já que os discos giram em alta velocidade  (pelo menos 5.400 rpm nos dias de hoje). Isso não fará apenas com que haja perda de dados, mas também a destruição física da superfície do disco. Por isso, não há muito que fazer dentro do HDA – pelo menos pelo técnico comum. Apenas empresas de recuperação de dados equipadas com salas limpas podem abrir e substituir componentes dentro do HDA. Antes de explorarmos os componentes localizados tanto na placa lógica quanto dentro do HDA, daremos uma olhada nos conectores encontrados em um disco rígido.

Conectores

Os discos rígidos possuem basicamente dois conectores, um de alimentação e outro para troca de dados com o computador. Este segundo conector é mais conhecido como “interface”. A interface mais comum para usuários finais é chamada de ATA (Advanced Technology Attachment), enquanto que a interface SATA (Serial ATA) foi criada para substituir a ATA e começa a se tornar popular no mercado. Após o lançamento do SATA, a interface ATA passou a ser chamada de PATA (Parallel ATA). Uma outra interface famosa é a SCSI (Small Computer Systems Interface), mas ela é voltada para o mercado de servidores de rede e raramente utilizada em computadores para usuários finais. Figura 2: Conectores em um disco rígido com interface ATA. O jumper mestre/escravo (master/slave) em discos rígidos ATA pode ser configurado de três maneiras: Mestre: Significa que este é o único disco rígido que estará ligado ao cabo ou será o primeiro disco rígido quando dois discos forem ligados ao cabo. Escravo: Significa que este é o segundo disco rígido que estará ligado ao cabo. CS (Cable Select): Significa que, com a utilização de um cabo “especial”, chamado CS, a configuração de quem será o mestre e o escravo será determinada pela posição do disco rígido no cabo e não pela configuração do jumper. Figura 3: Conectores em um disco rígido com interface SATA. O padrão Serial ATA introduziu um novo conector de alimentação, que é muito diferente do conector padrão utilizado por discos rígidos. Como o padrão Serial ATA está começando a aparecer no mercado, você encontrará discos rígidos Serial ATA com ambos os conectores de alimentação, como mostramos na Figura 3. Você precisa usar apenas um deles, não os dois ao mesmo tempo.

Placa Lógica

Na placa lógica você encontrará todos os circuitos responsáveis por controlar o disco rígido. Atualmente, com o alto grau de integração existente, você encontrará apenas três ou quatro circuitos integrado grandes na placa lógica, como você pode ver nas Figuras 4 e 5. Dê uma olhada nas figuras, logo abaixo explicaremos mais sobre os circuitos mostrados abaixo. Figura 4: Placa lógica de um disco rígido ATA. Figura 5: Placa lógica de um disco rígido SATA. O circuito maior é o controlador do disco rígido. Ele é responsável por controlar tudo: as trocas de dados entre o disco e o computador, o controle dos motores do disco rígido, o controle das cabeças para leitura e escrita dos dados, etc. Opcionalmente, pode haver um circuito Flash-ROM onde o firmware do disco rígido fica armazenado. Firmware é o nome dado para todos os programas armazenados em memória ROM (Read Only Memory). O firmware do disco rígido é o programa que o seu controlador executa. Algumas vezes, esse circuito está embutido no controlador, como é o caso do disco rígido da Figura 5. O controlador não consegue suprir corrente suficiente para ligar ou mover os motores do disco rígido. Por isso, todos os discos rígidos usam um chip chamado “driver dos motores”. Este chip é um amplificador de corrente. Ele recebe os comandos enviados pelo controlador para os motores e então repassa tais comandos para os motores, mas com uma corrente maior. Ou seja, este chip é localizado entre o controlador do disco rígido e os motores. O quarto chip principal que você pode encontrar na placa lógica é o chip de memória RAM (Random Access Memory), também conhecido como buffer. Este chip tem uma importância crucial no desempenho do disco. Quando maior for a sua capacidade, maior será a taxa de transferência entre o disco e o computador. Você pode descobrir a capacidade do buffer do seu disco rígido indo no site do fabricante do chip na Internet. Por exemplo, o chip de memória na Figura 4 é um Hynix HY57V161610DTC. Indo no site da Hynix em http://hynix.com/datasheet/eng/dram/details/dram_01_HY57V161610DTC.jsp você pode descobrir que a capacidade desse chip é de 16 Mb (Megabits). A capacidade dos chips de memória é dada em Megabits, enquanto que o uso de Megabyte refere-se a capacidade de armazenamento da memória. Por isso precisamos dividir o valor dado em Megabit por oito para obter o resultado em Megabytes. Portanto, a capacidade deste chip é de 2 MB (Megabytes) e dizemos que o disco rígido possui um buffer de 2 MB. Na Figura 5 você pode ver um outro chip, que é o chip conversor SATA/ATA. Muitos fabricantes, em vez de desenvolverem um chip controlador Serial ATA, simplesmente pegam os seus chips controladores ATA e adicionam um chip conversor para converter discos rígidos Serial ATA em interface ATA. Este é o caso do disco rígido da Figura 5, que utiliza o chip conversor Marvell 88i8030. Portanto, apesar desse disco rígido ter interface Serial ATA, ele não é “verdadeiramente” Serial ATA (não é um disco rígido Serial ATA “nativo”), já que o seu controlador ainda é um chip ATA. Você pode estar se perguntando como nós sabemos a funcionalidade de cada chip na placa lógica. Na verdade, é muito simples e você pode aprender essa dica com a gente. Simplesmente digite os números localizados na primeira linha do encapsulamento do chip no Google e ele retornará com várias informações a respeito do chip! Por exemplo, para obter informações sobre o chip Flash-ROM usado no disco rígido da Figura 4, digite M29F102BB e o primeiro item retornado pelo Google será a página da ST Microelectronics com todos os detalhes técnicos deste chip.

Motor dos Pratos

Na Figura 6 mostramos o HDA após a remoção da placa lógica. Lá você pode ver claramente o motor dos pratos e seus contatos – que conecta este motor na placa lógica -, e também os contatos dos dispositivos dentro do HDA, como o atuador voice coil e as cabeças. Figura 6: HDA sem a placa lógica. Em discos rígidos voltados para o mercado de desktops, o motor dos pratos gira a 5.400 rpm, 7.200 rpm ou até mesmo 10.000 rpm, dependendo do modelo do disco rígido. Quanto maior for a velocidade de rotação do motor, maior será a velocidade com que os dados podem ser lidos dos pratos. Discos rígidos voltados para o mercado de notebooks geralmente possuem velocidade de rotação de 4.200 rpm. Por dentro do HDA Nós removemos a cobertura do disco rígido para mostrar a vocês como é um disco rígido por dentro. Não faça isso com o seu disco rígido ou você irá danificá-lo. Se você é curioso, abra apenas discos rígidos que já estejam danificados (nosso disco rígido estava com defeito). Figura 7: Partes internas principais de um disco rígido. O conector que você ver na Figura 7 está situado no lado oposto do conector da Figura 6. O disco rígido pode ter vários discos. O disco rígido mostrado em nossa figura tinha três discos. Existe uma cabeça de leitura/gravação para cada lado do disco – que também é chamado de prato. As cabeças ficam montadas em um braço. Por isso, todas as cabeças movimentam-se juntas. Figura 8: Vários discos dentro do disco rígido. Um motor (na verdade o termo correto é “atuador”) chamado voice coil move o braço. Ele é chamado “voice coil” porque ele utiliza a mesma idéia por trás dos alto-falantes: uma bobina dentro de um campo magnético gerado por um ímã. Dependendo da direção da corrente na bobina o braço move-se para um lado ou para o outro, e dependendo da intensidade da corrente, o atuador moverá mais ou menos. Removemos a “tampa” superior (na verdade o ímã superior) do voice coil para você dar uma olhada, veja na Figura 9. Figura 9: Atuador Voice coil. Removemos o braço do disco rígido, como você pode ver na Figura 10. Enquanto estávamos removendo o braço do disco, nós quebramos uma das cabeças (ops!). Por isso, o que deveria ter seis cabeças, agora, graças aos nossos cuidados, tem apenas cinco. Foi mal! Figura 10: Cabeças do disco rígido.