Como funciona um disco duro? — Kanawat Senanan
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0:07 - 0:11Imaginem um avião a voar
a um milímetro acima do solo -
0:11 - 0:14e a dar a volta à Terra
de 25 em 25 segundos -
0:14 - 0:17enquanto conta todas as ervinhas.
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0:17 - 0:21Encolham isso tudo de modo
a caber na palma da mão -
0:21 - 0:24e terão uma coisa equivalente
a um disco duro moderno, -
0:24 - 0:28um objeto que pode armazenar
mais informações do que uma biblioteca. -
0:28 - 0:31Então, como é que é possível
guardar tantas informações -
0:31 - 0:33num espaço tão pequeno?
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0:33 - 0:34No núcleo de um disco duro
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0:34 - 0:37há uma pilha de discos giratórios
de alta velocidade -
0:37 - 0:41com uma cabeça de gravação
que voa sobre cada superfície. -
0:41 - 0:43Cada disco está revestido de uma película
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0:43 - 0:46de microscópicos grãos
de metal magnetizado, -
0:46 - 0:50mas os dados não estão ali
numa forma que possamos reconhecer. -
0:50 - 0:53Em vez disso, estão armazenados
como um padrão magnético -
0:53 - 0:56formado por grupos
desses grãos minúsculos. -
0:56 - 0:58Em cada grupo, conhecido por um "bit",
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0:58 - 1:01todos os grãos têm a magnetização
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1:01 - 1:03alinhada num de dois estados possíveis
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1:03 - 1:06que correspondem a zeros e uns.
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1:07 - 1:09Os dados são escritos no disco
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1:09 - 1:13pela conversão de cadeias de "bits"`
em corrente elétrica -
1:13 - 1:15alimentada por um eletroíman.
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1:15 - 1:18Este íman gera um campo
suficientemente forte -
1:18 - 1:21para alterar a direção da magnetização
dos grãos de metal. -
1:22 - 1:24Depois de estas informações
estarem escritas no disco, -
1:24 - 1:29a unidade usa um leitor magnético
para a transformar numa forma útil, -
1:29 - 1:33tal como a agulha de um fonógrafo
traduz em música as estrias gravadas. -
1:34 - 1:38Mas como conseguimos tantas informações
a partir de zeros e uns? -
1:38 - 1:40Juntando-os em grande quantidade.
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1:40 - 1:45Por exemplo, uma letra é representada
por um "byte", ou seja, oito "bits" -
1:45 - 1:48e uma foto comum
têm vários "megabytes", -
1:48 - 1:51cada um dos quais
tem oito milhões de "bits". -
1:51 - 1:55Como cada "bit" tem de ser escrito
na área física do disco, -
1:55 - 1:59estamos sempre a tentar aumentar
a densidade da área do disco -
1:59 - 2:03ou seja, quantos "bits" podem ser
encaixados num centímetro quadrado. -
2:04 - 2:06A densidade da área
de um disco duro moderno -
2:06 - 2:09é de cerca de 100 "gigabits"
por centímetro quadrado, -
2:09 - 2:11ou seja, 300 milhões de vezes maior
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2:11 - 2:15do que o primeiro disco duro
da IBM, em 1957. -
2:15 - 2:18Este progresso espantoso
da capacidade de armazenagem -
2:18 - 2:21não é apenas uma questão
de tornar tudo mais pequeno -
2:21 - 2:23mas envolveu imensas inovações.
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2:23 - 2:26Uma técnica chamada
processo litográfico de película delgada -
2:26 - 2:30permitiu que os engenheiros
reduzissem o leitor e o gravador. -
2:30 - 2:33Apesar da sua dimensão,
o leitor tornou-se mais sensível -
2:33 - 2:35tirando partido de novas descobertas
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2:35 - 2:39nas propriedades magnéticas
e quânticas da matéria. -
2:39 - 2:43Também se podem compactar os "bits",
graças a algoritmos matemáticos -
2:43 - 2:47que filtram o ruído
da interferência magnética -
2:47 - 2:51e encontrar as sequências de "bits"
mais prováveis de cada sinal de leitura. -
2:52 - 2:54O controlo da expansão térmica da cabeça
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2:55 - 2:58foi possível colocando um aquecedor
sob o gravador magnético, -
2:58 - 3:02permitindo voar a menos de 5 nanómetros
sobre a superfície do disco, -
3:02 - 3:06ou seja, a largura de duas cadeias de ADN.
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3:07 - 3:08Nas últimas décadas,
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3:08 - 3:11o crescimento exponencial
na capacidade de armazenagem -
3:11 - 3:13e de processamento de um computador
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3:13 - 3:16seguiu um padrão,
conhecido por Lei de Moore -
3:16 - 3:20que, em 1975, previu
que a densidade de informações -
3:20 - 3:22duplicaria de dois em dois anos.
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3:23 - 3:26Mas com cerca de 17 "gigabits"
por centímetro quadrado, -
3:26 - 3:30reduzir mais os grãos magnéticos
ou compactá-los mais -
3:30 - 3:34colocava um novo risco,
chamado efeito super paramagnético. -
3:35 - 3:38Quando o volume de um grão
magnético é demasiado pequeno, -
3:38 - 3:42a sua magnetização é facilmente
prejudicada pela energia calorífica -
3:42 - 3:44e pode fazer com que os "bits"
se misturem intencionalmente, -
3:45 - 3:47levando à perda de dados.
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3:47 - 3:51Os cientistas resolveram este problema
de uma forma muito simples: -
3:51 - 3:56alterando a direção da gravação
da forma longitudinal para perpendicular, -
3:56 - 4:01permitindo que a densidade da área
se aproxime de 166 "gigabits" por cm2. -
4:01 - 4:05Recentemente, o limite potencial
voltou a aumentar, -
4:05 - 4:08através da gravação magnética assistida.
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4:08 - 4:12Isto usa um meio de gravação
ainda mais estável termicamente, -
4:12 - 4:15cuja resistência magnética
é momentaneamente reduzida -
4:15 - 4:18aquecendo um local específico
com um laser -
4:18 - 4:21e permitindo a gravação dos dados.
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4:21 - 4:24Embora estas unidades ainda estejam
numa fase de protótipos -
4:24 - 4:28os cientistas já têm na manga
um próximo truque: -
4:29 - 4:31os meios com padrões de "bits"
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4:31 - 4:34em que as localizações de "bits"
são organizadas em estruturas separadas, -
4:34 - 4:36com uma nanodimensão,
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4:36 - 4:38permitindo potencialmente
densidades de áreas -
4:38 - 4:41com 3 "terabits" por cm2
ou mais. -
4:42 - 4:46Assim, é graças aos esforços conjuntos
de gerações de engenheiros, -
4:46 - 4:48de cientistas de materiais
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4:48 - 4:50e de físicos quânticos
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4:50 - 4:53que este instrumento,
de potência e precisão incríveis -
4:53 - 4:56pode girar na palma da nossa mão.
- Title:
- Como funciona um disco duro? — Kanawat Senanan
- Speaker:
- Kanawat Senanan
- Description:
-
Vejam a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/how-do-hard-drives-work-kanawat-senanan
Um disco duro moderno contém provavelmente mais informações que a nossa biblioteca do bairro. Como podemos armazenar tantas informações num espaço tão reduzido? Kanawat Senanan apresenta as gerações de engenheiros, de cientistas de materiais e de físicos em física quântica que contribuíram para a criação deste instrumento incrivelmente poderoso e preciso.
Lição de Kanawat Senanan, animação de TED-Ed.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TED-Ed
- Duration:
- 05:12
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