Como funciona um Disco Rígido

Dentro do disco rígido, os dados são gravados em discos magnéticos, chamados em Inglês de platters. O nome “disco rígido” vem justamente do facto dos discos internos serem lâminas metálicas extremamente rígidas. Os platters são compostos de duas camadas.

A primeira é chamada de substrato, e nada mais é do que um disco metálico, geralmente feito de ligas de alumínio. Este disco é polido em salas limpas, para que se torne perfeitamente plano. A fim de permitir o armazenamento de dados, este disco é recoberto por uma segunda camada, agora de material magnético.

A aplicação da camada magnética é feita dos dois lados do disco, e pode ser feita de duas maneiras diferentes. A primeira chama-se eletroplating e é bem semelhante à eletrólise usada para banhar bijuterias à ouro. Esta técnica não permite uma superfície muito uniforme, e por isso, só é usada em HDs antigos, em geral os com menos de 500 MB. A técnica usada actualmente é muito mais precisa, chama-se sputtering e usa uma tecnologia semelhante à usada para soldar os transístores dos processadores.

Como a camada magnética tem apenas alguns mícrons de espessura, é recoberta por uma fina camada protectora, que oferece alguma proteção contra pequenos impactos. Esta camada é importante, pois apesar dos discos serem encapsulados em salas limpas, eles internamente contêm ar, com pressão semelhante à ambiente. Como veremos adiante, não seria possível um disco rígido funcionar caso internamente houvesse apenas vácuo.

Os HD's são hermeticamente fechados, a fim de impedir qualquer contaminação proveniente do meio externo, porém, nunca é possível manter um ambiente 100% livre de partículas de poeira.

Um pequeno dano na camada protectora não interfere no processo de leitura/gravação, que é feito de forma magnética.

Os discos são montados em um eixo também feito de alumínio, que deve ser sólido o suficiente para evitar qualquer vibração dos discos, mesmo a altas rotações. Este é mais um componente que passa por um processo de polimento, já que os discos devem ficar perfeitamente presos e alinhados.

Finamente, temos o motor de rotação, responsável por manter uma rotação constante. O motor é um dos maiores responsáveis pela durabilidade do disco rígido, pois a maioria das falhas graves provêm justamente do motor.

Os HD's mais antigos utilizavam motores de 3,600 rotações por minuto, enquanto que actualmente, são utilizados motores de 5,600 ou 7,200 RPM, que podem chegar a mais de 10,000 RPM nos modelos mais caros. A velocidade de rotação é um dos principais fatores que determinam a performance.

Para ler e gravar dados no disco, usamos cabeças de leitura eletromagnéticas (heads em Inglês) que são presas a um braço móvel (arm), o que permite seu acesso a todo o disco. O braço de leitura é uma peça triangular feita de alumínio ou ligas deste, pois precisa ser ao mesmo tempo leve e resistente. Um dispositivo especial, chamado de actuador, ou “actuator” em Inglês, coordena o movimento das cabeças de leitura.

Nos primeiros discos rígidos, eram usados antiquados motores de passo para movimentar os braços e cabeças de leitura. Porém, além de muito lentos, eles eram muito susceptíveis a problemas de desalinhamento, além de não serem muito confiáveis. Os discos contemporâneos (qualquer coisa acima de 40 MB) utilizam um mecanismo bem mais sofisticado para esta tarefa, justamente o actuator, composto por um dispositivo que actua através de atração e repulsão eletromagnética. Basicamente temos dois eletroímãs, um de cada lado do braço móvel. Alterando a intensidade da corrente elétrica e, consequentemente a potência de cada imã, o braço e consequentemente as cabeças de leitura se movimentem. Apesar de parecer suspeito, esse sistema é muito mais rápido, preciso e confiável que os motores de passo.

Outro dado interessante é a maneira como as cabeças de leitura lêem os dados, sem tocar na camada magnética. Se tiver a oportunidade de ver um disco rígido aberto, verá que, com os discos parados, as cabeças de leitura são pressionadas levemente em direção ao disco, tocando-o com uma certa pressão. Porém, quando os discos giram à alta rotação, forma-se uma espécie de colchão de ar (pois os discos são fechados hermeticamente, mas não à vácuo, temos ar dentro deles). Este colchão de ar repele a cabeça de leitura, fazendo com que fique sempre a alguns mícrons de distância dos discos. É mais ou menos o mesmo princípio utilizado nos aviões.

Veja que enquanto o HD está desligado, as cabeças de leitura ficam numa posição de descanso, longe dos discos magnéticos. Elas só saem dessa posição quando os discos já estão girando à velocidade máxima. Para prevenir acidentes, as cabeças de leitura voltam à posição de descanso sempre que não estão sendo lidos dados, apensar dos discos continuarem girando.

É justamente por isso que às vezes ao sofrer um pico de tensão, ou o computador ser desligado enquanto o HD é acedido, surgem sectores defeituosos. Ao ser cortada a energia, os discos param de girar e é desfeito o colchão de ar, fazendo com que as cabeças de leitura possam vir a tocar os discos magnéticos.

Para diminuir a ocorrência deste tipo de acidente, nos HD's modernos é instalado um pequeno imã em um dos lados do actuator, que se encarrega de atrair as cabeças de leitura à posição de descanso, toda vez que a eletricidade é cortada (tecnologia chamada de auto-parking). A camada de protecção dos discos magnéticos, também oferece alguma protecção contra impactos, mas mesmo assim, às vezes os danos ocorrem, resultando em um ou vários sectores defeituosos. Por isso, é sempre bom desligar o computador apenas no ecrã “o seu computador já pode ser desligado com segurança” do Windows.

Apesar do preço, um no-break será uma excelente aquisição, não só por aumentar sua tranquilidade enquanto está trabalhando (já que mesmo que a electricidade acabe, ainda terá tempo suficiente para guardar o seu trabalho e desligar tranquilamente o computador), mas por prevenir danos aos discos rígidos. Actualmente os modelos mais baratos custam menos de 15% do valor total de um computador simples.

in Manual de Hardware Completo
de Carlos E Marimoto