Discos Rígidos 
 
O Hard Disk (HD), ou simplesmente Disco Rígido, é um sistema de armazenamento de alta capacidade que, ao contrário da memória RAM, não perde seus dados quando desligamos o micro, sendo por isso destinado ao armazenamento de arquivos e programas.

Apesar de também ser uma mídia magnética, um HD é muito diferente de um disquete comum, sendo composto por vários discos empilhados que ficam dentro de uma caixa lacrada, pois, como os discos giram a uma velocidade muito alta, qualquer partícula de poeira entre os discos e a cabeça de leitura causaria uma colisão que poderia danificar gravemente o equipamento. 

Sem dúvida, o disco rígido foi um dos componentes que mais evoluiu na história da computação. O primeiro disco rígido foi construído pela IBM em 1957, e era formado por nada menos que 50 discos de 24 polegadas de diâmetro, com uma capacidade total de 5 Megabytes, incrível para a época.

Este primeiro disco rígido, foi chamado de "Winchester" termo muito usado ainda hoje para designar HDs de qualquer espécie. Ainda no início da década de 80, os discos rígidos eram muito caros e modelos de 10 Megabytes custavam quase 2.000 dólares, enquanto hoje compramos modelos de 6 Gigabytes por menos de 200 dólares.
 

FUNCIONAMENTO DO DISCO RÍGIDO

Dentro do disco rígido, os dados são gravados em discos magnéticos, chamados em Inglês de “Platters”. Estes discos 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. A fim de permitir o armazenamento de dados, este disco é recoberto por uma segunda camada, agora de material magnético. Os discos são montados em um eixo que por sua vez gira graças a um motor especial.

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 o seu acesso a todo o disco. Um dispositivo especial, chamado de atuador, ou “actuator” em Inglês, coordena o movimento das cabeças de leitura.  

O tamanho dos discos magnéticos, determina o tamanho físico do disco rígido. Atualmente, o tamanho de disco rígido mais comum é 3,5 polegadas. Podemos encontrar também modelos de 5,25 polegadas (quase do tamanho de um drive de CD-ROM), como os modelos Quantum BigFoot, muito vendidos até pouco tempo atrás. Estes discos maiores, porém, não são uma boa opção de compra, pois são bem mais lentos e mais passíveis de problemas que seus irmãos menores. Isso se deve à vários fatores: O primeiro é que sendo seus discos maiores, não se consegue fazê-los girar a uma velocidade muito alta, ocasionando lentidão no acesso aos dados gravados. O problema da lentidão é agravado por mais um fator: sendo a superfície dos discos muito maior, as cabeças de leitura demoram muito mais tempo para conseguir localizar os dados, justamente devido à distância maior a ser percorrida. Outro problema é que devido ao maior esforço, o mecanismo de rotação também é mais passível de defeitos.

Encontramos também discos de 2,5 polegadas, destinados a notebooks devido ao seu tamanho reduzido e baixo consumo de energia.
 

TRILHAS, SETORES E CILINDROS

Para organizar o processo de gravação e leitura dos dados gravados no disco rígido, a superfície dos discos é dividida em trilhas e setores. As trilhas são círculos concêntricos, que começam no final do disco e vão se tornando menores conforme se aproximam do centro. Cada trilha recebe um número, que permite sua fácil localização. A trilha mais externa recebe o número 0 e as seguintes recebem os números 1, 2, 3, e assim por diante. Para facilitar ainda mais o acesso aos dados, as trilhas se dividem em setores, que são pequenos pedaços onde são armazenados os dados, sendo que cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígido atual possui entre 150 ou 300 setores em cada trilha (o número varia de acordo com a marca e modelo), possuindo em torno de 2000 ou 3000 trilhas.

Para definir o limite entre uma trilha e outra, assim como onde termina um setor e onde começa o próximo, são usadas marcas de endereçamento, pequenas marcas com um sinal magnético que orientam a cabeça de leitura, permitindo à controladora do disco localizar os dados desejados.

Além das trilhas e setores, temos também as faces de disco. Um HD é formado internamente por vários discos empilhados, sendo o mais comum atualmente o uso de 2 ou 3 discos. Assim como num disquete, podemos usar os dois lados do disco para gravar dados, cada lado passa então a ser chamado de face. Em um disco rígido com 2 discos por exemplo, temos 4 faces. Como uma face é isolada da outra, temos num disco rígido várias cabeças de leitura, uma para cada face.

Apesar de possuirmos várias cabeças de leitura num disco rígido, elas não se movimentam independentemente, pois são todas presas à mesma peça metálica, chamada braço de leitura. O braço de leitura é uma peça triangular, geralmente feita de alumínio, que pode se mover horizontalmente. Para acessar um dado contido na trilha 982 da face de disco 3 por exemplo, a controladora do disco ativa a cabeça de leitura responsável pelo disco 3 e a seguir ordena ao braço de leitura que se dirija à trilha correspondente. Não é possível que uma cabeça de leitura esteja na trilha 982, ao mesmo tempo que outra esteja na trilha 5631 por exemplo, justamente por seus movimentos não serem independentes.
 
 

 
Já que todas as cabeças de leitura sempre estarão na mesma trilha de seus respectivos discos, deixamos de chamá-las de trilhas e passamos a usar o termo “cilindro”. Um cilindro nada mais é do que o conjunto de trilhas com o mesmo número nos vários discos. Por exemplo, o cilindro 1 é formado pela trilha 1 de cada face de disco, o cilindro 2 é formado pela trilha 2 de cada face, e assim por diante. Em essência, quando falamos em trilhas e cilindros, estamos usando nomes diferentes para falar sobre a mesma coisa.

DENSIDADE

Para criar um disco rígido de maior capacidade, podemos usar mais discos, usar discos maiores, ou aumentar a densidade de gravação dos discos.

Simplesmente aumentar a quantidade de discos dentro do disco rígido, de 3 para 6 discos por exemplo, aumentaria apenas a capacidade do disco rígido, mas não a sua performance. Caso aumentássemos o tamanho dos discos de 3,5 polegadas para 5,25 polegadas por exemplo, também seria possível gravar mais dados nos discos, porém a velocidade de acesso aos dados ficaria comprometida.

Sendo assim, a maneira mais eficiente de aumentar a capacidade dos discos rígidos é justamente aumentar a densidade dos discos magnéticos. Aumentar a densidade, significa conseguir gravar mais dados no mesmo espaço físico. Podemos ter então mais trilhas no mesmo disco, e cada trilha pode passar a ter mais setores, permitindo gravar mais dados num disco do mesmo tamanho.

Porém, aumentando a densidade dos discos surgem vários problemas. Diminuindo o espaço ocupado por cada bit no disco, enfraquecemos seu sinal magnético. Precisamos então de uma mídia de melhor qualidade, para que os dados possam manter-se estáveis no disco. Também precisamos desenvolver uma cabeça de leitura muito mais sensível, assim como aperfeiçoar os mecanismos de movimentação dos braços de leitura.
 
Apesar destas dificuldades, os fabricantes têm conseguido desenvolver incríveis tecnologias, que estão permitindo aumentar assustadoramente a densidade dos discos, permitindo que além de discos mais velozes, tenhamos uma queda vertiginosa no preço por Megabyte.
 

FORMATAÇÃO

Para podermos usar o disco rígido, primeiro devemos formatá-lo. Formatar significa dividir logicamente o disco em setores endereçáveis, permitindo que os dados possam ser gravados e posteriormente lidos de maneira organizada.

A formatação do disco é um assunto relativamente complicado, tanto que muitas vezes, mesmo profissionais da área têm dúvidas sobre este assunto. A primeira coisa a se compreender sobre isto, é que existem dois tipos de formatação: a formatação física, ou formatação de baixo nível, e a formatação lógica.

No início deste capítulo, discutimos sobre a organização do disco em trilhas, setores e cilindros. Esta organização é necessária para que se possa ler e gravar dados no disco.

A divisão do disco em trilhas, setores e cilindros é chamada de formatação de baixo nível, ou formatação física. Os discos mais antigos, padrão ST-506 e ST-412 (que há mais de uma década deixaram de ser usados, sendo substituídos pelos discos padrão IDE e SCSI), eram muito mais simples do que os atuais, permitindo que a formatação física fosse feita pelo próprio usuário através do Setup. Inclusive, estes discos precisavam ser periodicamente reformatados fisicamente. Isso acontecia por um problema simples: quando lidos pela cabeça de leitura, os setores do disco esquentavam e se expandiam, esfriando e contraindo-se logo em seguida.

Esta expansão e contração da superfície do disco, acabava por alterar a posição das trilhas, causando desalinhamento e dificultando a leitura dos dados pela cabeça magnética, sendo necessária uma nova formatação física para que as trilhas, setores e cilindros, voltassem às suas posições iniciais.

Para piorar, nesses discos obsoletos era utilizado um motor de passo para movimentar as cabeças eletromagnéticas (semelhante ao usado nos drives de disquetes) que, por não ser completamente preciso, sempre acabava causando algum desalinhamento também.

Os HDs IDE e SCSI, usados atualmente, já são muito mais complexos do que os discos antigos, sendo quase impossível determinar sua disposição de trilhas, setores e cilindros para possibilitar uma formatação física. Eles também não possuem o problema de desalinhamento, de modo que neles a formatação física é feita somente uma vez na fábrica.

Qualquer tentativa indevida de formatar fisicamente um disco moderno simplesmente não surtirá efeito, podendo em alguns casos, até mesmo inutilizar o disco, salvo quando feita usando algum programa específico e sob orientação do fabricante.

Concluindo, todos os HDs do padrão IDE ou SCSI não precisam ser formatados fisicamente, não sendo aconselhada qualquer tentativa.

Existem alguns programas, como o “Maxtor Low Level Format”, que são usados por alguns usuários como formatadores físicos. Na verdade, a maioria destes programas são simplesmente ferramentas de diagnóstico e correção de erros, na mesma linha do Scandisk, que checam o disco marcando setores defeituosos, permitindo também visualizar muitos outros erros lógicos no disco e corrigi-los. De qualquer maneira, a ação destes programas é apenas a nível lógico.

Outros programas como o ‘Zero Fill” fazem um tipo de formatação irreversível, preenchendo todos os setores do disco com bits 0. A única diferença deste tipo de formatação, para a feita pelo comando “Format” é que não é possível recuperar nenhum dos dados anteriormente gravados no disco.

Finalmente, temos alguns programas antigos, assim como a opção de “Low Level Format” encontrada em BIOS mais antigos que se destina a formatar fisicamente os antigos HDs padrão MFM e RLL. Quando usado em um HD IDE ou SCSI, este tipo de formatação simplesmente não funciona. Quando muito é apagado o Defect Map e o setor de Boot do HD.

Algumas pessoas tentam usar placas mãe mais antigas, que possuem no Setup a opção de formatação de baixo nível para formatar fisicamente seus discos rígidos IDE a fim de eliminar setores danificados no disco. Este procedimento, além de poder causar danos ou mesmo a inutilização do disco rígido, não traz vantagens.

Um setor danificado é uma pequena falha na superfície magnética do disco rígido, onde não se pode gravar dados com segurança. Estes danos na superfície do HD podem surgir devido a algum impacto forte, ou mesmo devido ao desgaste da mídia magnética, o que costuma ocorrer em HDs com muito uso. Quando rodamos algum utilitário de diagnóstico do disco rígido, como o Scandisk, que acompanha o Windows 95 ou 98, são testados todos os setores do disco rígido, e aqueles que estão danificados são marcados como defeituosos numa área reservada do disco chamada de “Defect Map”, para que não sejam mais usados. Os setores danificados são comummente chamados de "bad-blocks".

Estes setores são marcados como defeituosos justamente por apresentarem tendência à corrupção dos dados gravados. Tentar apagar o Defect Map, faria apenas com que estes setores fossem novamente vistos como bons pelo sistema operacional. Esta tentativa desesperada não soluciona o problema, simplesmente faria com que as áreas danificadas do disco, antes marcadas, voltem a ser utilizadas, diminuindo a confiabilidade do disco
 

SISTEMA DE ARQUIVOS

Após a formatação física, temos um HD dividido em trilhas, setores e cilindros. Porém, para que este disco possa ser reconhecido e utilizado pelo sistema operacional, é necessária uma nova formatação, chamada de formatação lógica. A formatação lógica consiste em escrever no disco a estrutura do sistema de arquivos utilizado pelo sistema operacional.

Um sistema de arquivos é um conjunto de estruturas lógicas e de rotinas que permitem ao sistema operacional controlar o acesso ao disco rígido. Diferentes sistemas operacionais usam diferentes sistemas de arquivos.

Para ilustrar este quadro, podemos imaginar que numa empresa tenhamos duas secretárias, ambas com a função de organizar vários documentos, de modo que possam localizar qualquer um deles com facilidade, sendo que ambas trabalham separadamente. Cada uma, iria então, organizar os documentos da maneira que achasse pessoalmente mais conveniente, e provavelmente uma não entenderia a forma de organização da outra.

Do mesmo modo que as secretárias, os sistemas operacionais organizam o disco do modo que permita armazenar e acessar os dados de maneira mais eficiente, de acordo com os recursos, limitações e objetivos do sistema.

Diferentes sistemas operacionais existem com diferentes propósitos. O Windows 98, por exemplo, é destinado basicamente para o uso doméstico, tendo como prioridade a facilidade de uso e a compatibilidade. Sistemas baseados no Unix já tem como prioridade a estabilidade e segurança. Claro que com propósitos tão diferentes, estes sistemas usam de diferentes artifícios para organizar os dados no disco de modo a melhor atender seus objetivos.

Depois destas várias páginas de explicações técnicas, talvez você esteja achando que este é um processo difícil, mas é justamente o contrário. Para formatar um disco a ser utilizado pelo Windows 98 por exemplo, precisamos apenas dar boot através de um disquete, e rodar o programa FDISK, seguido do comando FORMAT C: (ou a letra da unidade a ser formatada).

Outros sistemas operacionais algumas vezes incluem até mesmo “Wizzards” que orientam o usuário sobre a formatação lógica do disco durante o processo de instalação.
Os sistemas de arquivos, mais usados atualmente são a FAT16, compatível com o DOS e todas as versões do Windows, a FAT32, compatível apenas com o Windows 98 e Windows 95 OSR/2 (uma versão “debugada” do Windows 95, com algumas melhorias, vendida pela Microsoft apenas em conjunto com computadores novos), o NTFS, compatível com o Windows NT, e o HPFS compatível como o OS/2.
 

FAT 16

Este é o sistema de arquivos utilizado pelo MS-DOS, incluindo o DOS 7.0, e pelo Windows 95, sendo compatível também com o Windows 98. Este sistema de arquivos adota 16 bits para o endereçamento de dados, permitindo um máximo de 65526 clusters, que não podem ser maiores que 32 KB. Esta é justamente a maior limitação da FAT 16: como só podemos ter 65 mil clusters com tamanho máximo de 32 KB cada, podemos criar partições de no máximo 2 Gigabytes utilizando este sistema de arquivos. Caso tenhamos um HD maior, será necessário dividi-lo em duas ou mais partições. O sistema operacional reconhece cada partição como um disco distinto: caso tenhamos duas partições por exemplo, a primeira aparecerá como C:\ e a segunda como D:\, exatamente como se tivéssemos dois discos rígidos instalados na máquina.

Um cluster é a menor unidade de alocação de arquivos reconhecida pelo sistema operacional, sendo que na FAT 16 podemos ter apenas 65 mil clusters por partição. Este limite existe devido a cada cluster ter um endereço único, através do qual é possível localizar onde determinado arquivo está armazenado. Um arquivo grande é gravado no disco fragmentado em vários clusters, mas um cluster não pode conter mais de um arquivo.

Em um disco de 2 Gigabytes formatado com FAT16, cada cluster possui 32 Kbytes. Digamos que vamos gravar neste disco 10.000 arquivos de texto, cada um com apenas 300 bytes. Como um cluster não pode conter mais do que um arquivo, cada arquivo iria ocupar um cluster inteiro, ou seja, 32 Kbytes! No total, estes nossos 10.000 arquivos de 300 bytes cada, ocupariam ao invés de apenas 3 Megabytes, um total de 320 Megabytes no disco! Um enorme desperdício de espaço.

É possível usar clusters menores usando a FAT16, porém, em partições pequenas:
 

Justamente devido ao tamanho dos clusters, não é recomendável usar a FAT16 para formatar partições com mais de 1 GB, caso contrário, com clusters de 32KB, o desperdício de espaço em disco será brutal.

A versão OSR/2 do Windows 95 (conhecido também como Windows "B") trouxe um novo sistema de arquivos chamado FAT32, o qual continua sendo utilizado também no Windows 98.
 

FAT 32
 
Uma evolução natural da antiga FAT16, a FAT32, utiliza 32 bits para o endereçamento de cada cluster, permitindo clusters de apenas 4 KB, mesmo em partições maiores que 2 GB. O tamanho máximo de uma partição com FAT32 é de 2048 Gigabytes (2 Terabytes), o que a torna adequada para os discos de grande capacidade que temos atualmente.

Usando este sistema de arquivos, nossos 10.000 arquivos de texto ocupariam apenas 40 Megabytes, uma economia de espaço considerável. De fato, quando convertemos uma partição em FAT16 para FAT32, é normal conseguirmos de 15 a 30% de diminuição do espaço ocupado no Disco. O problema, é que o outros sistemas operacionais, incluindo o Linux, o OS/2, e mesmo o Windows NT 4.0 e o Windows 95 antigo, não são capazes de acessar partições formatadas com FAT32; somente o Windows 95 OSR/2 e o Windows 98 o são. A desfragmentação do disco, seja qual for o programa usado também será bem mais demorada devido ao maior número de clusters.

Um outro problema é que devido à maior quantidade de clusters à serem gerenciados, a performance do HD deve cair um pouco, em torno de 3 ou 5%, algo imperceptível na prática de qualquer maneira. Ainda assim, caso o seu único sistema operacional seja o Windows 95 OSR/2 ou o Windows 98, é recomendável o uso da FAT32 devido ao suporte a discos de grande capacidade e economia de espaço.
 

CONVERTENDO UNIDADES DE FAT 16 PARA FAT 32

Caso você já esteja usando o Windows OSR/2 ou 98, mas o seu HD esteja formatado com FAT16, você pode convertê-lo para FAT32 usando alguns programas específicos.

O primeiro é o FDISK, que pode ser encontrado num disco de boot do Windows 98 ou Windows 95 OSR/2. Para usá-lo basta inicializar o micro usando o disquete de boot e digitar “FDISK” no prompt do DOS. Para instruções mais detalhadas sobre o uso do Fdisk, consulte o capítulo 14 deste livro.

O problema em usar o Fdisk, é que você precisará reformatar o seu HD, perdendo todos os dados.

Outra alternativa para fazer a conversão é usar o programa “Partition Magic” da Power Quest que consegue converter a FAT16, sem perda de dados, não só para FAT32, mas para outros sistemas de arquivos, como NTFS, EXT2 (do Linux), e outros, podendo ser adquirido em lojas de informática por cerca de R$ 70,00. Por fim, existe também um programa da Microsoft chamado CVT, que converte um partição FAT16 para FAT32 sem perda de dados. O CVT pode ser copiado gratuitamente do site da Microsoft na Internet, no endereço www.microsoft.com .

Se você está usando o Windows 98, será muito mais fácil, pois este sistema acompanha um conversor, que apesar de não ter todos os recursos do Partition Magic, faz o trabalho sem perda de dados. O conversor para FAT 32 está na pasta “ferramentas de sistema”, dentro do menu iniciar, junto com o Scandisk e o Defrag.
 

VFAT

A FAT 16 usada pelo DOS possui uma grave limitação quanto ao tamanho dos nomes de arquivos, que não podem ter mais do que 11 caracteres, sendo 8 para o nome do arquivo e mais 3 para a extensão, como em “formular.doc”. O limite de apenas 8 caracteres é um grande inconveniente, o “Boletim da 8º reunião anual de diretoria” por exemplo, teria de ser gravado na forma de algo como “8reandir.doc”, certamente um nome pouco legível.

Sabiamente, a Microsoft decidiu eliminar esta limitação no Windows 95. Para conseguir derrubar esta barreira, e ao mesmo tempo continuar usando a FAT 16, evitando os custos de desenvolvimento e os problemas de incompatibilidade que seriam gerados pela adoção de um novo sistema de arquivos (o Windows 95 original era compatível apenas com a FAT 16), optou-se por “remendar” a FAT 16 com um novo sistema chamado VFAT.

Através do VFAT arquivos com nomes longos são gravados no diretório raiz respeitando o formato 8.3 (oito letras e uma extensão de até 3 caracteres) sendo o nome verdadeiro armazenado em uma área reservada. Se tivéssemos dois arquivos, chamados de “Reunião anual de 1998” e “Reunião anual de 1999” por exemplo, teríamos gravados no diretório raiz “Reunia~1” e “Reunia~2”. Se o disco fosse lido a partir do DOS, o sistema leria apenas este nome simplificado. Lendo o disco através do Windows 95 seria possível acessar as áreas ocultas do VFAT e ver os nomes completos dos arquivos.
 

FAT 12

A FAT 12 foi o primeiro sistema de arquivos utilizado em micros PCs, antes mesmo da FAT 16. Neste arcaico sistema de arquivos são usados apenas 12 bits para formar o endereço de cada cluster, permitindo um total de 4096 clusters. O tamanho máximo para cada cluster neste sistema é 4 KB, permitindo partições de até 16 MB.

Em 1981, quando o IBM PC foi lançado, 16 MB parecia ser uma capacidade satisfatória, já que naquela época os discos rígidos mais caros (chegavam a custar mais de 2000 dólares) não tinham mais do que 10 MB, sendo o mais comum o uso de discos de apenas 5 MB. Claro que, em se tratando de informática, por maior que seja um limite, ele jamais será suficiente por muito tempo. Logo começaram a ser usados discos de 40, 80 ou 120 MB, obrigando a Microsoft a criar a FAT 16, e incluí-la na versão 4.0 do MS-DOS.

Por ser um sistema de arquivos mais simples do que a FAT 16, a FAT 12 ainda é utilizada pelo Windows 95/98 para formatar disquetes.
 

NTFS

O NTFS é um sistema de arquivos de 32 bits usado pelo Windows NT. Nele, não usamos clusters, sendo os setores do disco rígido endereçados diretamente.

A vantagem é que cada unidade de alocação possui apenas 512 bytes, sendo quase nenhum o desperdício de espaço em disco. Somente o Windows NT é capaz de entender este formato de arquivos, e a opção de formatar o HD em NTFS é dada durante a instalação.

Apesar do Windows NT funcionar normalmente em partições formatadas com FAT16, é mais recomendável o uso do NTFS, pois além dos clusters menores, e o suporte a discos maiores que 2 Gigabytes, ele oferece também vários recursos de gerenciamento de disco e de segurança inexistentes na FAT16 ou FAT32. É possível, por exemplo, compactar isoladamente um determinado diretório do disco e existem várias cópias de segurança da FAT, tornando a possibilidade de perda de dados quase zero. Também existe o recurso de "hot fix", onde setores danificados são marcados automaticamente, sem a necessidade do uso de utilitários como o Scandisk.
 

HPFS

Apesar do OS/2, o sistema operacional concorrente do Windows 95 da IBM, também poder ser instalado sem problemas em partições formatadas em FAT16, é mais recomendável usá-lo em partições formatadas com o HPFS, o seu sistema de arquivos proprietário. Nelas, o OS/2 apresenta uma performance bem superior, devido à forma mais eficiente de organização de dados nesse sistema de arquivos.

Apesar de eficiente, este sistema de arquivos caiu em desuso junto com o OS/2, não sendo inclusive suportado por outros sistemas operacionais, salvo versões antigas do Windows NT.
 

EXT2

O EXT2 é um sistema de arquivo utilizado apenas pelo Linux, que apresenta vários recursos avançados de segurança e suporte a partições de até 4 Terabytes. Apenas os programas formatadores do Linux, como o Linux Fdisk e o FIPS são capazes de criar partições em EXT2.
 

INTERFACES DE DISCO

Assim como uma placa de vídeo é ligada em um slot PCI, ou um modem é ligado em um slot ISA, para poder comunicar-se com o restante do sistema, o disco rígido precisa estar ligado a alguma interface. Uma interface de disco nada mais é do que um meio de comunicação, uma estrada por onde podem trafegar os dados que entram e saem do HD. De nada adianta um disco rígido muito veloz, se a interface não permite que ele se comunique com o restante do sistema usando toda a sua velocidade.

Atualmente são usados dois padrões de interfaces de disco: o IDE (também chamado de ATA) e o SCSI, com predominância do IDE.

Placas mãe mais antigas, não possuíam interfaces IDE. Nelas, a interface IDE deveria ser adquirida separadamente, e encaixada em um slot disponível. Se você tiver a oportunidade de examinar o hardware de um 486 não muito recente, verá uma placa ISA, EISA ou VLB, que inclui a Interface IDE, além da interface para drives de disquetes, uma porta paralela, duas portas seriais e uma porta para Joystick. Esta placa é chamada de "super IDE".
 
Todas as placas mãe atuais possuem, além de duas portas seriais e um porta paralela, duas interfaces IDE embutidas, chamadas de controladora primária e controladora secundária. Cada controladora suporta dois dispositivos, o que permite um máximo de 4 dispositivos IDE num mesmo micro.

Existem vários modelos de interfaces IDE, que oferecem diferentes modos de operação. Estes modos de operação são chamados de "Pio" e determinam a velocidade e recursos da interface.

Placas mãe um pouco mais antigas, como as placas para processadores Pentium que utilizam os chipsets FX e VX, suportam apenas o modo Pio 4, sendo capazes de transferir dados a 16,6 Megabytes por segundo. Placas um pouco mais recentes, suportam também o Ultra DMA.

Provavelmente você já deve ter ouvido falar do Ultra DMA, também chamado de Ultra ATA. Este modo de operação traz várias vantagens sobre o antigo Pio Mode 4, como a maior taxa de transferência de dados, que passa a ser de 33 Megabytes por segundo. A principal vantagem do UDMA porém, é permitir que o disco rígido possa acessar diretamente a memória RAM.

Usando o UDMA, ao invés do processador ter de ele mesmo transferir dados do HD para a memória RAM, e vice-versa, pode apenas fazer uma solicitação ao disco rígido para que ele mesmo faça o trabalho. Claro que este modo de operação aumenta perceptivelmente o desempenho do sistema, pois poupa o processador do envolvimento com as transferências de dados, deixando-o livre para executar outras tarefas.

O Pio Mode 4 permite o uso do Multiword DMA 2, que também permite o acesso direto à memória, embora de forma um pouco menos eficiente.

Para fazer uso das vantagens do UDMA, é preciso que o disco rígido também ofereça suporte a esta tecnologia. Todos os modelos de discos mais recentes incluem o suporte a UDMA, porém, mantendo a compatibilidade com controladoras mais antigas. Caso tenhamos na placa mãe uma controladora que suporte apenas o Pio 4, o HD funcionará normalmente, claro que limitado às características da interface.

Existem ao todo, 7 modos de operação de interfaces IDE, que vão desde o Pio Mode 0, extremamente lento, ao novo UDMA 66, que mantém os recursos do Ultra DMA, porém suportando maiores velocidades de transferências de dados. Vale lembrar que estas velocidades são o fluxo máximo de dados permitido pela interface, não correspondendo necessariamente à velocidade de operação do disco.

Funciona como numa auto-estrada: se houver apenas duas pistas para um grande fluxo de carros, haverão muitos congestionamentos, que acabarão com a duplicação da pista. Porém, não fará sentido a construção de mais faixas, pois 4 vias já serão suficientes.

Os modos de operação das interfaces IDE são:
 

Uma opção às interfaces IDE, são as controladoras SCSI, (Small Computer Systems Interface), sigla que pronunciamos como "scuzzi" com o "u" arranhado, como no Inglês. Estas controladoras são encaixadas em um slot disponível da placa mãe.

As controladoras e discos SCSI são superiores aos IDE em vários aspectos, mas não são tão populares devido ao preço. Uma Ferrari é muito melhor do que um Gol, mas não é tão vendida, justamente por ser mais cara e pelas pessoas normalmente não precisarem de um carro tão rápido. Similarmente, do ponto de vista de um usuário doméstico, as vantagens do SCSI não justificam seu alto preço. Mas em micros de alto desempenho, como servidores de rede, o uso do SCSI é quase obrigatório.

Numa controladora SCSI, podemos usar até 15 dispositivos simultaneamente sem que haja degradação de performance, como acontece quando usamos mais de um dispositivo IDE numa mesma controladora. Outra grande vantagem do SCSI é uma menor utilização do processador quando o HD é acessado, justamente porque praticamente todo trabalho é executado pelos próprios discos (sob orientação da controladora) e não pelo processador.

Basicamente, o processador precisa apenas informar à controladora quais dados precisam ser transferidos, onde estes dados estão gravados e para onde eles devem ser transferidos, para que a controladora possa fazer o restante do trabalho, avisando ao processador quando tiver terminado. Durante este tempo, o processador ficará livre para executar outras tarefas.

Embora as interfaces IDE UDMA também ofereçam este recurso, ele é implementado de maneira muito mais transparente e eficiente em interfaces SCSI.

O primeiro modelo de controladora SCSI foi lançado em 1986. Era uma controladora de 8 bits, que permitia uma passagem de dados de até 5 Megabytes por segundo. Esta controladora antiga é chamada de SCSI 1. Em 1990, foi lançada a segunda geração de controladoras SCSI, chamadas de SCSI 2. Estas novas controladoras já eram muito mais rápidas, incluindo também outros recursos como o suporte de até 16 dispositivos por controladora, em oposição aos 8 suportados pelas controladoras antigas.

Foram lançados posteriormente os modelos Ultra SCSI e Ultra 2 SCSI, que permitem taxas de transferência de dados ainda maiores, incluindo também alguns recursos novos.
 
Além da divisão em modelos, as interfaces SCSI dividem-se também em controladoras Narrow e Wide. As controladoras Narrow trabalham com transferências de dados a 8 bits e suportam o uso de até 8 dispositivos por interface. As controladoras Wide por sua vez trabalham com transferências de 16 bits.

Além de serem duas vezes mais rápidas que as controladoras Narrow, as controladoras Wide SCSI permitem o uso de até 16 dispositivos simultaneamente.

Veja na tabela abaixo a taxa máxima de transferência de dados permitida por cada modelo de controladora:
 

Como nos discos IDE, esta é a transferência de dados permitida pela controladora, e não a velocidade de operação dos discos. Atualmente, mesmo os discos rígidos mais rápidos, dificilmente superam a marca dos 15 MB/s. Poderíamos pensar então, qual seria a vantagem de uma controladora rápida, se nenhum disco será capaz de utilizar toda sua velocidade. Porém, não podemos nos esquecer que numa interface SCSI podemos ligar até 16 dispositivos, entre discos rígidos, CD-ROMS, gravadores de CD, scanners e outros. Isso é particularmente aplicável em servidores, onde é comum o uso de vários discos rígidos. Neste caso, todos os periféricos compartilharão o mesmo barramento de dados, utilizando toda sua capacidade. Vale então a máxima de "quanto mais melhor".

Outro fator, é que os discos rígidos mais rápidos são padrão SCSI. Isso não significa, que um disco rígido é mais rápido somente por ser SCSI, mas que as tecnologias mais novas e caras são geralmente utilizadas primeiramente em discos SCSI, sendo somente utilizadas nos discos IDE depois de se tornarem mais baratas. Isto acontece justamente por causa do mercado de discos SCSI, que prioriza o desempenho muito mais do que o preço.

Se você precisa de um equipamento com o máximo de desempenho, e pode pagar por ele, então o SCSI é a melhor escolha. Porém, se o seu computador se destina ao uso doméstico, como aplicações de escritório, jogos e internet, então os discos IDE compensam muito mais devido ao baixo custo. Falando em custo, não podemos esquecer que todas as placas mãe modernas vêm com interfaces IDE embutidas, sendo nosso único gasto com os discos rígidos ou CD-ROMs. Por outro lado, para usar discos SCSI, precisaríamos comprar separadamente a controladora, sendo que uma boa controladora SCSI custa por volta de 250 ou 300 dólares, sendo os próprios discos SCSI mais caros.
 

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