Sistemas de Ficheiros

Os Discos ópticos assumem diversos formatos para o armazenamento de diferentes tipos de informação digital, em documentos de nominados livros e constituem normas internacionais. Em relação aos CD, os livros designam-se por Red Book, Yellow Book, Green Book, White Book,  e Blue Book.

• Red Book- foi publicado em 1982 e subsiste numa pormenorização física para o CD e em particular para o CD-DA. Este constitui uma norma internacional denominada por ISSO/IEC 60908. Foi reformulada de modo a incluir o CD Graphics e CD-Text.
• Yellow Book- foi publicado em 1984 e consiste numa especificação do CD-ROM e da sua extensão CD-ROM XA. Consistiu numa norma internacional designada por ISSO/IEC 10149.
• Green Book- foi publicado em 1988 e subsiste numa especificação para o CD-i, que foi a origem do progresso de aplicações interactivas para o DVD Vídeo.
• Orange Book- foi publicado em 1990 e consiste em especificações par os CDs graváveis e regraváveis em várias sessões.
• White Book- foi publicado em especificação para vídeo CD que é compatível com norma ISO 9660.Foi expandida de forma a incluir os discos Super Vídeo CD.
• Blue Book- foi publicado em 1996 e é uma especificação para o Enhnced CD.

Em relação aos DVD os livros são identificados por A, B, C, D, E, F e para cada formato o livro descreve  o seu processo de físico de gravação, a organização logica dos ficheiros entre outros.

A-DVD-ROM UDF ou ISO 9960
B-DVD Vídeo UDF
C-DVD Áudio UDF
D-DVD-R UDF ou ISO 9960
E-DVD-RAM UDF ou ISO 9960
F-DVD-RW UDF ou ISO 9960 

Para ambos, os sistemas de Ficheiros que permitem organizar e disponibilizar ficheiros em CD e DVD são:

• ISO 9660 (CDFS (Compact Disk File System)) 

É um padrão internacional que especifica como os dados são fisicamente gravados no CD por sector, em árvore de directórios (até oito níveis de directórios), ou seja, estabelece um conjunto de especificações relacionadas com a estrutura lógica dos dados num CD. Os CD–ROM's são criados de acordo com as especificações ISO 9660 e podem ser lidos em vários sistemas operacionais, como Macintosh, DOS, Windows 3.x, Windows 98/ NT/2000/XP e Linux. Este sistema de ficheiros progrediu em 3 níveis:
- Nível 1, utiliza 8 caracteres para o nome dos ficheiros e directórios, e 3 caracteres para a alargamento dos ficheiros. Os caracteres permitidos vão de A-Z, de 0 a 9 e o underscore (_). Estes têm de ser gravados num conjunto contínuo de bytes, e a estrutura dos directórios apenas se pode desenvolver ao longo de 8 níveis.
- Nível 2, utiliza no máximo 31 caracteres para nomear os ficheiros e directórios. Estes também têm de ser gravados num conjunto contínuo de bytes. Podem ser lidos pelos DOS, pelo Windows 3.1 e por todas as versões deste superiores à 95. Então, seguindo esta sequência, a leitura dos nomes mais extensos pode apresentar alguns problemas.
- Nível 3, neste nível não há qualquer restrição nos nomes dos ficheiros e dos directórios.
O ISO 9660 não especifica a ordem dos sectores de arquivos e directórios. Somente requer que este de cada arquivo esteja na localização especificada pelo seu registo de directório, e que os sectores de directórios e dos arquivos sejam consecutivos.

• Joliet 

É uma extensão padrão desenvolvida pela Microsoft para o Windows 95 que permite que CD's sejam gravados usando nomes de arquivo longos. Esta foi desenvolvida para ultrapassar as dificuldades do ISO 9660(CDFS). O padrão Joliet permite usar nomes de arquivos que possuam até 64 caracteres de comprimento, incluindo espaços, e também permite usar caracteres Unicode para um melhor suporte internacional. O padrão Joliet grava o nome de arquivo padrão DOS associado (8 + 3 caracteres) para cada arquivo de modo a que o CD possa ser lido em sistemas DOS ou em versões anteriores do Windows.

• Rock Ridge 

É uma extensão que permite nomes longos para o ISO 9660, que permite suportar com especificidade de sistemas operativos diferentes do MS Windows. Este é um sistema de suporte para directórios ou pastas e o nome dos ficheiros tem um máximo de 31 caracteres. É usada no Linux.

• El Torito 

Esta extensão é uma pormenorização para a produção de um CD de arranque de um computador. Então, não é necessário a utilização de uma disquete ou de um disco rígido se a BIOS do sistema estiver configurada a abrir o sistema operativo através do CD. Para esta característica funcionar, a BIOS precisa suportar o boot.

• ISO 13346  

É uma norma internacional fundada a 1995, sofrendo várias revisões até à actualidade. Descreve o volume e a organização de ficheiros de armazenamento que empregam num funcionamento não sequencial para a transferência de informação.

• UDF (Universal Disk Format)

É um padrão desenvolvido pela Optical Storage Technology Association (OSTA). O sistema de arquivos foi inicialmente suportado pela Microsoft no Windows 98. A UDF permite a troca de informação entre sistemas operativos e entre suportes de armazenamento de informação. Este padrão é particularmente útil na gravação de arquivos grades (superiores a 1 GB). O sistema de arquivos UDF permite uma maior flexibilidade em comparação com os sistemas Joliet ou ISO 9660, já que suporta um número de funções avançadas , como nomes de ficheiros longos, árvores de directórios longas , ficheiros pequenos, ficheiros grandes e acesso a listas de controlo.

• Mount-Rainier (Packet Writing Format) 

É um formato que permite, de forma simples e rápida, gravar, regravar e criar backups de dados para CD’s. Também permite a inclusão de dados de um modo real através de arraste e a formatação on-the-fly na criação de CD’s, diminuindo a duração da formatação de CD’s.

Os Formatos de Gravação de CD's e DVD's

CD's e DVD's são exemplos de dispositivos de armazenamento ópticos.

-CD (Compact Disk)

A - Para gravação

• Mini-CD - A designação dos Mini-CD é devida à dimensão do seudiâmetro de 8 cm, ao contrário dos CD, cujo diâmetro é de 12 em. Estes discos têm uma capacidade de gravação de 180 MB e com formatos R ou RW.

• CD-RW  (Compact Disk – Rewritable) - surgiram em 1995, permitindo a gravação e a regravação dos dados. Estes CD têm uma capacidade de  gravação de 650 MB ou 700 MB.

B - Formatos

B.1 - Áudio

• CD-Digital Audio

O formato CD-Digital Audio (CD-DA) surgiu em 1982 e foi o primeiro formato de CD indicado para a gravação de áudio com muita qualidade. Este, quando surgiu, revolucionou a forma de gravação que, até à época, era realizada no formato analógico em discos de vinil e fitas magnéticas. 
Os sinais analógicos, ao serem gravados nestes CD, eram convertidos em sinais digitais. Para a divulgação deste formato de CDcontribuíram, na época, de forma determinante, as seguintes características: qualidade superior do audio digital gravado, tamanho dos discos de 12 cm de diâmetro e capacidade para 74 minutos de música. O formato CD-Digital Audio é um formato cujos ficheiros podem ser reproduzidos em qualquer leitor de CD. Quando os ficheiros de áudio estão num formato diferente do CD-DA, por exemplo, MP3, MP3pro, WAV, VQF, WMA e AIF, estes são automaticamente convertidos no formato CD-DA antes de serem gravados num CD de áudio. A conversão do formato dos ficheiros pode atrasar o processo de gravação.

• Super Audio CD

O formato Super Audio CD (SACD) resultou de mais uma parceria entre a Sony e a Philips. Este formato reúne boas características de um padrão de som digital, porque aperfeiçoa a frequência de amostragem e o nível de quantização do sinal, melhorando a gravação e a reprodução dos sinais digitais.

Para além da qualidade sonora, também a quantidade de informação aumentou em relação aos outros CD.

B.2 – Vídeo e dados

• CD-ROM XA

O formato CD-ROM XA (Campact Disc - Read Only Memary Extended Architecture) é uma melhoria

introduzida pela Sony, Philips e Microsoft em 1988, permitindo a intercalação (interleaving) de dados de

áudio, texto e imagem num disco óptico multimédia. Os leitores do formato CD-ROM XA podem ser utilizados como periféricos do computador.

• Super Video-CD

O formato Super Video CD (SVCD) foi concebido para ser o sucessor tecnológico do formato Video CD, no entanto, ao nível técnico está mais próximo do DVD do que do CD.Os CD gravados no formato Super Video CD contêmsequências de vídeo MPEG-2 e, utilizando a qualidade mais elevada, podem conter cerca de 35 minutos de filme num disco-padrão com 74 minutos de capacidade

de armazenamento.

• CD Multissessão

O formato CD Multissessão tornou possível superar os inconvenientes do formato Disc At Once utilizado inicialmente pelos CD-R. Nestes, os dados eram gravados de uma só vez e numa única pista. Para concluir a gravação, o CD era fechado e não se podia acrescentar ou alterar dados ao seu conteúdo. Com o formato CD Multissessão, os CD passaram a poder ser gravados em várias sessões e em momentos definidos pelos utilizadores, até o disco ficar preenchido. Em cada sessão de gravação, a tabela de conteúdo do CD (table af contents ou TOC) é actualizada para incluir as novas informações. Para que um CD Multissessão seja tratado pelo computador como uma unidade semelhante a uma das unidades internas, é necessário que o leitor de CD seja do tipo multissessão. Se o leitor de CD não for multissessão, somente os dados gravados na primeira sessão de gravação serão vistos e todos os demais serão ignorados

-DVD (Digital Versatile Disk)

A - Para gravação:

• DVD-R, +R (Digital Versatile Disk - Recordable)

Permitem a gravação de dados apenas uma vez. Estes DVD podem ter as capacidades de 4.7 GB (Single 

Layer) e 8,5 GB (Double Layer) no caso dos Singlesided e as capacidades de 9,4 GB (Single Layer) e 17 

GB (Double Layer) no caso dos Dual-sided.

• DVD -RW, +RW (Digital Versatile Disk - Rewritable)

O DVD-RW permite a gravação e regravação dos dados (cerca de mil vezes). O DVD+RW é uma evolução do DVD-RW, também permite gravar e apagar cerca de mil vezes, mas possui uma compatibilidade maior em relação aos DVDs Players.

Capacidade:
Single Side – 4.7GB (Single Layer) e 8.5 GB (Double Layer)
Double Side – 9.4 GB (Single Layer) e 17 GB ( Double Layer).

• DVD –RAM (DVD Random Acess Memory)

Permite a gravação e regravação cerca de cem mil vezes e também permite editar o conteúdo do DVD sem ter de eliminar todo o conteúdo que o DVD contenha.

Capacidade:
Single Side – 4.38 GB (Single Layer) e 7.95 GB (Double Layer)
Double Side – 8.75 GB (Single Layer) e 15.9 GB ( Double Layer)

• Mini-DVD

Apresenta pequenas dimensões em comparação ao DVD, e consegue armazenar dados até 2.8 GB.

B - Formatos

B.1- Audio

• DVD Audio

É um formato que armazena áudio de alta qualidade num DVD e com grande capacidade de armazenamento. Este formato pode ser reproduzido num leitor de DVD Audio ou de DVD Video.Videos e Dados

B.2- Video e dados

• DVD Video

É um formato usado para armazenar vídeo digital em discos DVD. Presentemente é o formato de vídeo mais usado.

• DVD ROM

Apresenta as mesmas dimensões de um CD, mas possui maior quantidade de armazenamento do que os CDs .O processo de armazenagem utilizado no DVD ROM é igual ao utilizado nos CDs, mas o DVD consegue armazenar maior quantidade porque entre as pistas possui uma menor distância.

Capacidade:

Single Side – 4.38 GB (Single Layer) e 7.95 GB (Double Layer)

Double Side – 8.75 GB (Single Layer) e 15.9 GB ( Double Layer)

• DVD Hybrid

Permite ter dois formatos diferentes em cada um dos seus lados. (Por exemplo : DVD-ROM de um lado e DVD-RAM do outro lado).

• Blu-Ray

O Blu-Ray é um disco que permite armazenar vídeo de alta definição. Este formato utiliza uma tecnologia baseado num laser azul-violeta (com um comprimento de onda menor), assim aumenta a capacidade de armazenamento.

Dispositivos de Armazenamento

São dispositivos capazes de armazenar informações (dados) para posterior consulta ou uso.

Um dispositivo de armazenamento pode guardar informação, processar informação ou ambos. Um dispositivo que somente guarda informação é chamado mídia de armazenamento. Dispositivos que processam informações (equipamento de armazenamento de dados) podem tanto acessar uma mídia de gravação portátil ou podem ter um componente permanente que armazena e recupera dados.

Armazenamento eletrônico de dados é o armazenamento que requer energia elétrica para armazenar e recuperar dados. A maioria dos dispositivos de armazenamento que não requerem visão e um cérebro para ler os dados se enquadram nesta categoria. Dados eletromagnéticos podem ser armazenados em formato analógico ou digital em uma variedade de mídias. Este tipo de dados é considerado eletronicamente codificado, sendo ou não armazenado eletronicamente em um dispositivo semicondutor (chip), uma vez que certamente um dispositivo semicondutor foi utilizado para gravá-la em seu meio. A maioria das mídias de armazenamento processadas eletronicamente (incluindo algumas formas de armazenamento de dados de computador) são considerados de armazenamento permanente (não volátil), ou seja, os dados permanecem armazenados quando a energia elétrica é removida do dispositivo. Em contraste, a maioria das informações armazenadas eletronicamente na maioria dos tipos de semicondutores são microcircuitos memória volátil, pois desaparecem com a remoção da energia elétrica.

Tipos de dispositivos de armazenamento:

Por meios magnéticos. Exemplos: Disco Rígido, disquete. 

São os mais antigos e mais utilizados atualmente, por permitir uma grande densidade de informação, ou seja, armazenar grande quantidade de dados em um pequeno espaço físico. São mais antigos, porém foram se aperfeiçoando no decorrer do tempo.

Para a gravação, a cabeça de leitura e gravação do dispositivo gera um campo magnético que magnetiza os dipolos magnéticos, representando assim dígitos binários (bits) de acordo com a polaridade utilizada. Para a leitura, um campo magnético é gerado pela cabeça de leitura e gravação e, quando em contacto com os dipolos magnéticos da mídia verifica se esta atrai ou repele o campo magnético, sabendo assim se o pólo encontrado na molécula é norte ou sul.

Como exemplo de dispositivos de armazenamento por meio magnético, podemos citar os Discos Rígidos .

Os dispositivos de armazenamento magnéticos que possuem mídias removíveis normalmente não possuem capacidade e confiabilidade equivalente aos dispositivos fixos, pois sua mídia é frágil e possui capacidade de armazenamento muito pequena se comparada a outros tipos de dispositivos de armazenamento magnéticos.

Por meios ópticos. Exemplos: CD, DVD.

São dos mais utilizados para o armazenamento de informações multimídia, sendo amplamente aplicados no armazenamento de filmes, música, etc. Apesar disso também são muito utilizados para o armazenamento de informações e programas, sendo especialmente utilizados para a instalação de programas no computador.

A leitura das informações em uma mídia óptica se dá por meio de um feixe laser de alta precisão, que é projetado na superfície da mídia. A superfície da mídia é gravada com sulcos microscópicos capazes de desviar o laser em diferentes direções, representando assim diferentes informações, na forma de dígitos binários (bits). A gravação das informações em uma mídia óptica necessita de uma mídia especial, cuja superfície é feita de um material que pode ser “queimado” pelo feixe laser do dispositivo de armazenamento, criando assim os sulcos que representam os dígitos binários (bits).

Por meios eletrónicos (SSDs) - chip - Exemplos: cartão de memória, pen drive.

Este tipo de dispositivos de armazenamento é o mais recente e é o que mais oferece perspectivas para a evolução do desempenho na tarefa de armazenamento de informação. Esta tecnologia também é conhecida como memórias de estado sólido ou SSDs (solid state drive) por não possuírem partes móveis, apenas circuitos eletrônicos que não precisam se movimentar para ler ou gravar informações.

Os dispositivos de armazenamento por meio eletrônico podem ser encontrados com as mais diversas aplicações, desde Pen Drives, até cartões de memória para câmeras digitais, e, mesmo os discos rígidos possuem uma certa quantidade desse tipo de memória funcionando como buffer.

A gravação das informações em um dispositivo de armazenamento por meio eletrônico se dá através dos materiais utilizados na fabricação dos chips que armazenam as informações. Para cada dígito binário (bit) a ser armazenado nesse tipo de dispositivo existem duas portas feitas de material semicondutor, a porta flutuante e a porta de controle. Entre estas duas portas existe uma pequena camada de óxido, que quando carregada com elétrons representa um bit 1 e quando descarregada representa um bit 0. Esta tecnologia é semelhante à tecnologia utilizada nas memórias RAM do tipo dinâmica, mas pode reter informação por longos períodos de tempo, por isso não é considerada uma memória RAM propriamente dita.

Os dispositivos de armazenamento por meio eletrônico tem a vantagem de possuir um tempo de acesso muito menor que os dispositivos por meio magnético, por não conterem partes móveis. O principal ponto negativo desta tecnologia é o seu custo ainda muito alto, portanto dispositivos de armazenamento por meio eletrônico ainda são encontrados com pequenas capacidades de armazenamento e custo muito elevado se comparados aos dispositivos magnéticos.

Não esquecendo que a Memória RAM é um dispositivo de armazenamento temporário de informações

A memória do computador é basicamente dividida entre a principal (memória RAM) e secundária (discos e outros dispositivos).

Para o armazenamento e acesso rápido de informação, quer seja de programas ou de dados, são usados dispositivos de armazenamento. O seu meio físico permite o armazenamento permanente de vastas quantidades de informação que não cabem na memória principal ou, pelo menos, que não seja necessárias na actual etapa de processamento.

Os dispositivos de armazenamento incluem os discos magnéticos (discos rígidos, disquetes, dispositivos de salvaguarda de dados, …) e os discos ópticos (CD-ROM, DVD, etc). 

Os termos armazenamento auxiliar, memória auxiliar e memória secundária, também são usados para descrever este tipo de dispositivos.

Discos rígidos

Disco Rígido chamado também de HD (Hard disk) é a parte do computador onde são armazenados os dados. O disco rígido é uma memória onde as informações não são perdidas quando o computador é desligado, sendo considerado o principal meio de armazenamento de dados em massa.

Por ser uma memória não-volátil, é um sistema necessário para se ter um meio de executar novamente programas e carregar arquivos contendo os dados inseridos anteriormente quando ligamos o computador..

Dispositivos Periféricos

Existem três tipos de dispositivos periféricos: os de entrada, os de saída e os mistos.

·        Os dispositivos de entrada (também designados por dispositivos Input) são em exemplo: o teclado, o rato, a caneta óptica, o microfone, a webcam, o joystick e o scanner.      Os dispositivos de saída (ou Output) são: o monitor; a impressora, o plotter (impressor de gráficos) o datashow, a  placa de som, o projetor de vídeo e o altifalante.       Dispositivos de entrada e saída, também designados por dispositivos de Input/Output (ou mais resumidamente, dispositivos mistos) são: unidades de discos, unidades de disquetes, modems, adaptadores de rede, CD-R e CD-RW.