O que é um disco duro?

Disco Duro nada mais é que o famoso disco rígido, ou Hard Disk  no termo em inglês, só que na tradução dos nossos amigos Portugueses de Portugal, ora pois. Nós Brasileiros nos acostumamos ao termo disco rígido, mas numa tradução literal podemos compreender que os Portugueses foram muito mais felizes em dizer que o Hard Disk (HD) é um Disco Duro. Você pode comprovar a solidez desse hardware batendo-o em sua cabeça. Aposto que sentirá ele muito mais duro que rígido. :) Brincadeiras à parte, vamos conhecer melhor esse hardware super importante para o funcionamento do computador.

Componentes do disco duro / disco rígido

O disco duro é composto basicamente por:

Discos de armazenamento:

São pratos de metal responsáveis por armazenar logicamente as informações. Podemos fazer uma analogia com os discos de vinil, que armazenam as músicas em variações de profundidade dos sulcos em suas trilhas. A diferença para o disco duro é que este armazena inormações magnéticas em suas trilhas e não variações de profundidade de sulcos. Veremos o detalhe do funcionamento mais abaixo. Precisamos agora saber que existem vários pratos sobrepostos no HD e essa quantidade determina a capacidade de armazenamento.

Cabeças de leitura e gravação:

Como numa agulha de uma vitrola, que lê de forma analógica a variação da altura dos sulcos de um disco de vinil, a cabeça de leitura e gravação de um HD trabalha lendo e gravando informações magnéticas em diversos pontinhos nos discos de armazenamento citados acima. O que precisamos entender aqui é que um disco duro possui mais de uma cabeça e que cada uma delas podem tanto ler a informação magnética presente no disco como alterar esse estado magnético, executando assim o processo de gravação da informação. Além disso, temos que esclarecer que as cabeças jamais encostam fisicamente nos discos de armazenamento, ao contrário do que ocorre numa vitrola.

Circuitos eletrônicos:

O disco duro é um hardware e, por definição, é um equipamento físico, que precisa de energia para o seu funcionamento. Um detalhe interessante é que o disco duro é um hardware mecânico, pois possui um motor responsável por mover os discos de armazenamento e também as cabeças de leitura e gravação.

Para executar esse trabalho, circuitos eletrônicos ficam responsáveis por receber as solicitações da CPU e traduzir os comandos para mover as cabeças e os discos para as posições onde as informações estão armazenadas. Eles são responsáveis por receber as informações lógicas, traduzi-las para comandos mecânicos, ler as informações armazenadas e transmiti-las  de volta para a CPU.

Carcaça de proteção:

Todo o funcionamento do disco duro depende da carcaça de proteção. Ela envolve todos os componentes citados acima em uma caixa hermeticamente fechada a vácuo, sem qualquer partícula de poeira em seu interior. Isso é importante pois a rotação dos discos de armazenamento é muito grande e qualquer partícula de poeira poderia arranhar a sua superfície, danificando o metal, inutilizando a área para a gravação.

Além dessa proteção, ela serve como suporte para fixação e também para evitar impactos nas delicadas peças do seu interior.

Funcionamento do disco duro / disco rígido

Farei uma analogia mental utilizando uma vitrola para demonstrar mais facilmente o funcionamento de um disco duro / disco rígido:

1. Imagine que você tenha um disco de vinil colocado em uma vitrola;
2. Ao ligar a vitrola, o disco de vinil começa a girar;
3. A agulha permanece parada numa trilha de um dos lados do disco, lendo em espiral lendo as variações das alturas dos sulcos e traduzindo essas informações em sinais analógicos;
4. Esses sinais analógicos são convertidos pelos equipamentos eletrônicos da vitrola e transformados em ondas sonoras nas caixas acústicas.

Agora vamos pensar no funcionamento do disco duro tendo como base o funcionamento da vitrola:

1. Imagine que dentro do disco duro existem mais de um disco sobrepostos. Façamos a simulação com quatro discos;
2. Para ler esses discos, existem 8 cabeças de leitura e gravação que lêem as oito superfícies desses discos;
3. Diferente da vitrola, que lê uma trilha em espiral contínua e fica parada em relação ao disco de vinil, as cabeças no disco duro também se movem para o centro e para a extremidade dos discos;
4. Apesar dessa vantagem de movimento das cabeças, elas todas se movem juntas, ou seja, se a cabeça da superfície 1 mover para o centro do disco, todas as outras 7 do nosso exemplo também se moverão para o mesmo local em suas respectivas superfícies, pois todas estão limitadas pelo mesmo braço mecânico.
5. Agora que já conseguiu visualizar o funcionamento, imagine que um disco de vinil gira numa velocidade de 78 rpm, ou seja, um ponto do disco passa 78 vezes pela agulha de leitura em um minuto (RPM = Rotações por Minuto). Num disco duro podemos alcançar a velocidade de 7400 RMP.

Armazenamento Magnético

Como sabemos, o computador trabalha com o sistema binário, onde ele só entende dois estados; o zero e o um. Toda a informação num computador é codificada em uma sequência de “Zeros” e “Uns“. Uma foto, um vídeo, um arquivo texto, um áudio, um comando do teclado, um movimento do mouse, ou seja, tudo é representado por um conjunto desses dois valores. A informação “00010010101” é diferente de “11101001111”, portanto, são distintas.

Para representar esses dois estados, o disco rígido cria blocos microscópicos magnéticos nos discos de armazenamento. Cada bloco pode assumir o estado “magnetizado” e “não-magnetizado“. Traduzindo, “magnetizado” pode representar o estado “Um” da informação e o estado “não-magnetizado” a informação “Zero”. Assim sendo, quando a cabeça do disco duro está lendo informações, ela checa qual o estado de cada bloco. Quando ela deseja gravar informações no disco duro, ela altera o estado do bloco para representar a informação.

Essa solução de usar representações magnéticas é um método mais rápido que o processo de criação de sulcos na superfície de um disco, pois podemos alterar esse estado simplesmente mudando as cargas elétricas. Um processo muito mais rápido que, por exemplo, um gravador de CD, que queima o plástico do CD criando os sulcos.

Espero ter conseguido tirar mais dúvidas do que criado novas. Abaixo alguns vídeos para ajudar no entendimento.

Vídeo com a teoria do funcionamento do Disco Duro

O legal desse vídeo é que todo o conceito que eu expliquei acima é demonstrado visualmente. Recomendo que assista para firmar o conceito sobre o disco duro.

Vídeo mostrando um disco real em funcionamento

Nesse vídeo o cara abriu um HD e ligou o PC para ver o seu funcionamento na prática. Nunca tentem isso em casa. Nem preciso dizer que o cara vai perder o HD logo-logo né!? Mas fica ai o vídeo para você aprender.

Não tem como perceber no vídeo, mas o disco de armazenamento está girando muito rápido, mas dá para perceber a cabeça de leitura se movendo e efetuando a leitura e a gravação dos dados.