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Um disco magnético é composto por um prato circular construído de material não magnético, chamado substrato, revestido com um material magnetizável.

Os dados são gravados e posteriormente recuperados do disco por meio de uma bobina condutora chamada cabeça. Em muitos sistemas, existem duas cabeças, uma de leitura e uma de gravação. Durante uma operação de leitura ou gravação, o cabeçote fica parado enquanto o prato gira embaixo dele.

A organização dos dados no prato é feita em um conjunto concêntrico de anéis, chamados trilhas. As trilhas adjacentes são separadas por intervalos. Isso impede ou minimiza erros devido ao desalinhamento da cabeça ou simplesmente interferência de campos magnéticos.

Atenção!

Os dados são transferidos para o disco em setores. Normalmente, existem centenas de setores por faixa, e estes podem ter comprimento fixo ou variável.

Algumas unidades de disco acomodam vários pratos empilhados verticalmente com uma fração de polegada de distância. Os discos de múltiplos pratos empregam uma cabeça móvel, com uma cabeça de leitura e gravação por superfície do prato.

Todas as cabeças são fixadas mecanicamente, para que todas fiquem à mesma distância do centro do disco e se movam juntas. Assim, a qualquer momento, todas as cabeças são posicionadas sobre trilhos que estão a uma distância igual do centro do disco. O conjunto de todas as faixas na mesma posição relativa no prato é chamado de cilindro.

Confira alguns dos elementos da estrutura de um disco magnético:

Nos primeiros sistemas de computação, a CPU e os periféricos se comunicavam por instruções de E/S executadas pelo próprio processador. Essas instruções continham detalhes específicos de cada periférico, por exemplo, em qual trilha e em qual setor de um disco deveria ser lido ou gravado um bloco de dados. Existia uma forte dependência entre processador e dispositivos de E/S.

Com o surgimento do controlador ou interface, estes passaram a agir independentemente dos dispositivos. Uma técnica de ação se chama E/S controlada por programa, no qual o processador fica ocupado até o término da operação de E/S. Outra técnica é denominada E/S controlada por interrupção, na qual o processador permanece livre para processar outras tarefas.

A técnica de E/S controlada por interrupção é bem eficiente, porém, na ocorrência da transferência de um grande volume de dados, o processador tem que intervir mais vezes. A solução adotada para isso veio na forma da técnica conhecida como DMA (Direct Access Memory).

Saiba mais

No DMA, um bloco de dados pode ser transferido entre memória principal e dispositivos de E/S sem a intervenção do processador, exceto no início e no final da transferência.

Driver de dispositivo

Cada dispositivo de E/S ligado ao computador precisa de algum código específico do dispositivo para controlá-los. A esse código dá-se o nome de driver de dispositivo.

Exemplo A

Um driver de disco deve saber sobre setores, trilhas, cilindros, cabeçotes, movimento do braço etc.

Exemplo B

Um driver de mouse deve aceitar informações dizendo o quanto se moveu e qual botão foi pressionado. Os dispositivos podem transmitir dados em grupos de bits (paralela) ou bit por bit em série (ou serial):

Transmissão paralela

Na transmissão paralela, um grupo de bits é transmitido de cada vez, cada um sendo enviado por uma linha separada de transmissão.

Transmissão serial

Na transmissão serial, o periférico é conectado ao dispositivo controlador por uma única linha de transmissão de dados, um bit de cada vez.

A transmissão em série utiliza menos condutores e, por isso, tem menor custo que a paralela. A transmissão paralela foi usada muito tempo para conexão de periféricos (vídeo, impressoras etc.) ao processador/memória. No entanto, ela possui um problema chamado deslizamento (em altas taxas). Isso significa que, se houver um mínimo atraso em qualquer um dos sinais enviados simultaneamente pelas várias linhas, o receptor não captará o dado. Hoje em dia a maioria das transmissões paralelas foram substituídas por serial, tais como USB, SATA etc. A transmissão paralela é usada apenas nas conexões internas do processador e placas-mãe para a ligação entre processador, cache e memória principal.

Dispositivos de entrada e saída