Memória com partes móveis:“Drives”

As primeiras formas de armazenamento digital de dados envolvendo peças móveis eram as de cartão de papel perfurado.

Joseph Marie Jacquard inventou um tear em 1780 que seguia automaticamente as instruções de tecelagem definidas por orifícios cuidadosamente colocados em cartões de papel.

Essa mesma tecnologia foi adaptada para computadores eletrônicos na década de 1950, com as cartas sendo lidas mecanicamente (contato metal-metal pelos orifícios), pneumaticamente (ar soprado pelos orifícios, presença de orifício detectado pela contrapressão do bico de ar), ou opticamente (luz brilhando através dos orifícios).

Uma melhoria em relação aos cartões de papel é a fita de papel, ainda usada em alguns ambientes industriais (notadamente na indústria de máquinas-ferramenta CNC), onde o armazenamento de dados e as demandas de velocidade são baixas e a robustez é altamente valorizada.

Em vez de papel de fibra de madeira, é frequentemente usado material de mylar, sendo a leitura óptica da fita o método mais popular.

A fita magnética (muito semelhante à fita cassete de áudio ou vídeo) foi a próxima melhoria lógica na mídia de armazenamento.

Ainda é amplamente utilizado hoje, como um meio de armazenar dados de “backup” para arquivamento e restauração de emergência para outros métodos mais rápidos de armazenamento de dados.

Como a fita de papel, a fita magnética é um acesso sequencial, em vez de um acesso aleatório. Nos primeiros sistemas de computador doméstico, fita cassete de áudio regular era usada para armazenar dados em forma modulada, os binários 1 e 0 representados por diferentes frequências (semelhante à comunicação de dados FSK).

A velocidade de acesso era terrivelmente lenta (se você estivesse lendo texto ASCII da fita, você quase poderia acompanhar o ritmo das letras que apareciam na tela do computador!), Mas era barato e bastante confiável.

A fita sofreu a desvantagem de ser um acesso sequencial. Para lidar com esse ponto fraco, “drives” de armazenamento magnético com mídia em forma de disco ou tambor foram construídos.

Um motor elétrico fornecia movimento em velocidade constante. Uma bobina móvel de leitura / gravação (também conhecida como "cabeça") foi fornecida, a qual pode ser posicionada por meio de servo-motores em vários locais na altura do tambor ou no raio do disco, dando acesso quase aleatório (você pode ainda terá que esperar que o tambor ou disco gire para a posição adequada, uma vez que a bobina de leitura / gravação atingiu o local correto).

O formato do disco se adaptou melhor à mídia portátil e, portanto, ao disquete nasceu.

Os disquetes (assim chamados porque a mídia magnética é fina e flexível) foram originalmente feitos em formatos de diâmetro de 8 polegadas.

Posteriormente, foi introduzida a variedade de 5-1 / 4 polegadas, que se tornou prática devido aos avanços na densidade de partículas da mídia. Todas as coisas sendo iguais, um disco maior tem mais espaço para gravar dados.

No entanto, a densidade de armazenamento pode ser melhorada tornando os pequenos grãos de material de óxido de ferro no substrato do disco menores.

Hoje, o disquete de 3-1 / 2 polegadas é o formato mais proeminente, com uma capacidade de 1,44 Mbytes (2,88 Mbytes em drives SCSI).

Outros formatos de unidade portátil estão se tornando populares, com os discos "ZIP" de 100 Mbyte e "JAZ" de 1 Gbyte da IoMega aparecendo como equipamento original em alguns computadores pessoais.

Ainda assim, as unidades de disquete têm a desvantagem de serem expostas a ambientes hostis, sendo constantemente removidas do mecanismo da unidade que lê, grava e gira a mídia.

Os primeiros discos eram unidades fechadas, seladas de toda poeira e outras partículas, e definitivamente não portátil.

Manter a mídia em um ambiente fechado permitiu que os engenheiros evitassem totalmente a poeira, bem como campos magnéticos espúrios.

Isso, por sua vez, permitia um espaçamento muito menor entre a cabeça e o material magnético, resultando em um campo magnético com foco muito mais compacto para gravar dados no material magnético.

A fotografia a seguir mostra um “prato” de unidade de disco rígido com capacidade de armazenamento de aproximadamente 30 Mbytes. Uma caneta esferográfica foi colocada perto do fundo do prato para referência de tamanho:







As unidades de disco modernas usam vários pratos feitos de material rígido (daí o nome, “disco rígido”) com vários cabeçotes de leitura / gravação para cada prato.

O espaço entre a cabeça e o prato é muito menor do que o diâmetro de um fio de cabelo humano. Se o ambiente hermeticamente fechado dentro de uma unidade de disco rígido for contaminado com ar externo, a unidade de disco rígido se tornará inútil. A poeira se alojará entre os cabeçotes e os pratos, causando danos à superfície da mídia.

Aqui está um disco rígido com quatro pratos, embora o ângulo do tiro só permita a visualização do prato superior.

Esta unidade é completa com motor de acionamento, cabeçotes de leitura / gravação e componentes eletrônicos associados. Tem uma capacidade de armazenamento de 340 Mbytes e tem aproximadamente o mesmo comprimento que a caneta esferográfica mostrada na fotografia anterior:







Embora seja inevitável que a tecnologia de peças não móveis substitua os drives mecânicos no futuro, os drives eletromecânicos de última geração continuam a rivalizar com os dispositivos de memória não volátil de "estado sólido" em densidade de armazenamento e a um custo menor. Em 1998, foi anunciado um disco rígido de 250 Mbyte que tinha aproximadamente o tamanho de um quarto (menor do que o cubo da placa de metal no centro da última fotografia do disco rígido)! Em qualquer caso, a densidade e a confiabilidade do armazenamento sem dúvida continuarão a melhorar.

Um incentivo para o avanço da tecnologia de armazenamento de dados digital foi o advento da música codificada digitalmente.

Uma joint venture entre a Sony e a Phillips resultou no lançamento do "disco compacto de áudio" (CD) ao público no final dos anos 1980.

Essa tecnologia é do tipo somente leitura, a mídia sendo um disco de plástico transparente apoiado por uma fina película de alumínio.

Os bits binários são codificados como poços no plástico que variam o comprimento do caminho de um feixe de laser de baixa potência. Os dados são lidos pelo laser de baixa potência (cujo feixe pode ser focado com mais precisão do que a luz normal) refletindo do alumínio para um receptor de fotocélula.

As vantagens dos CDs sobre a fita magnética são inúmeras. Por ser digital, a informação é altamente resistente à corrupção.

Não havendo contato durante a operação, não há desgaste decorrente do jogo. Sendo ópticos, eles são imunes a campos magnéticos (que podem facilmente corromper dados em fitas magnéticas ou discos).

É possível comprar unidades de “gravador” de CD que contenham o laser de alta potência necessário para gravar em um disco virgem.

Seguindo os passos da indústria da música, a indústria do entretenimento de vídeo alavancou a tecnologia de armazenamento óptico com a introdução do Digital Video Disc ou DVD.

Usando um disco de plástico de tamanho semelhante como o CD de música, um DVD emprega um espaçamento menor dos poços para atingir uma densidade de armazenamento muito maior.

Essa densidade aumentada permite que filmes de longa-metragem sejam codificados em mídia de DVD, completos com informações triviais sobre o filme, notas do diretor e assim por diante.

Muitos esforços estão sendo direcionados para o desenvolvimento de um disco óptico prático de leitura / gravação (CD-W). O sucesso foi encontrado no uso de substâncias químicas cuja cor pode ser alterada por meio da exposição à luz laser brilhante e, em seguida, “lida” por luz de baixa intensidade. Esses discos óticos são imediatamente identificados por suas superfícies coloridas caracteristicamente, em oposição à parte inferior prateada de um CD padrão.



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