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Organização e Arquitetura de Computadores Material de apoio Sistemas de arquivos: IDE, SATA e SCSI. Tópico: 16.

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1 Organização e Arquitetura de Computadores Material de apoio Sistemas de arquivos: IDE, SATA e SCSI. Tópico: 16

2 2 Esclarecimentos Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da bibliografia básica. Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com base em suas experiências profissionais. O conteúdo de slides com o título Comentário seguido de um texto, se refere a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir alguma informação adicional aos conteúdo do slide correspondente. Bibliografia básica: PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organização e projetos de computadores: a interface hardware/software. São Paulo: Campus, 2005.; MONTEIRO, Mário A.. Introdução à organização de computadores. 5.ed. Rio de Janeiro: LTC, STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores : projeto para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005.

3 3 Inteface entre Dispositivos de Entrada e Saída

4 4 Interface IDE Integrated Drive Electronic Trata-se de uma tecnologia que surgiu na época do processador 386 para solucionar o problema que envolvia o aumento de ruído (interferência, perda de dados) quando fabricantes de HDs aumentavam a capacidade de armazenamento de seus discos. Os ruídos, devido a sua natureza de causar perda de informações, fazia com que a controladora solicitasse várias vezes o reenvio dos dados naquele momento. A empresa Western Digital, em 1986, mostrou uma solução onde a controladora passou a estar integrada na placa de circuitos do próprio HD e os ruídos não existiam mais. Essa solução foi chamada de IDE e tornou-se padrão para discos rígidos. Antigamente a controladora não ficava "dentro" do HD.

5 5 ATA e ATAPI ATA - Advanced Advanced Technology Technology Attachment Attachment É o nome oficial que o grupo X3T10 do American National Standards Institute (ANSI) utiliza para o que a indústria de computadores chama de Eletrônica de Integração de Dispositivo (IDE). ATAPI - AT Attachment Attachment Packet Packet Interface É uma interface entre o computador e os drives de CD-ROM. ATAPI fornece os comandos necessários para controlar um CD-ROM player de forma que o computador possa usar a interface IDE. ATAPI faz parte da interface EIDE (também conhecida como ATA-2). Nos conectores na placa-mãe que permitem instalar o HD, é possível também conectar drives de CD-ROM/gravadores de CD-ROM, Zip Drives, etc. Estes dispositivos utilizam o mesmo tipo de cabo utilizado na conexão do HD (flat cable de 40 ou 80 vias). Para que isso seja possível, é utilizado o padrão conhecido como ATAPI. Na conexão de HDs usa-se a interface denominada ATA. Vale citar que o próprio computador, através de seu BIOS e/ou chipset da placa-mãe, reconhece quando utilizar a interface ATA ou a interface ATAPI.

6 6 Conexão EIDE Enhanced Integrated Drive Electronic

7 7 Interface EIDE Enhanced Integrated Drive Electronic Refere-se a uma melhora na interface IDE, que consiste em um aumento na velocidade de transferência de dados do HD e permite que num mesmo conector IDE seja instalado dois dispositivos. A EIDE tornou possível: Endereçar mais de 504MB Acesso rápido ao disco rígido Suporte ao Direct Memory Access (DMA) Suporte a unidades adicionais, tais como CD-ROM Capacidade máxima de endereçamento pelo Logical Block Address - LBA é de 8,4GB com 28 bits de endereçamento. Essa interface é dividida em dois canais, sendo um principal e o outro secundário. Com isso, é possível instalar até 4 dispositivos, pois cada IDE disponível, suporta até dois drives. A interface EIDE tem um concorrente: o padrão SCSI, que é bem mais eficiente, porém muito mais caro. Portanto, o padrão SCSI é usado preferencialmente em aplicações que necessitam de alto desempenho.

8 8 LBA-Logical Block Addressing O LBA é uma função que foi introduzida nos BIOS das placas mãe a partir de 1995, para permitir ultrapassar a barreira dos 505MB endereçados diretamente no HD. Quanto mais recente é o HD, maior é o valor dessa barreira, ou seja, maior é a capacidade de HD que o BIOS pode reconhecer. Tudo depende do número de bits que o BIOS utiliza para endereçar os setores do HD.

9 9 Tecnologia DMA Direct Memory Access Antigamente, somente o processador podia acessar os dados diretamente da memória, esse processo era chamado de PIO (Programmed Input/Output). Com isso, se qualquer outro componente do computador precisasse de algo na memória, teria que fazer este acesso por intermédio do processador. Com os HDs não era diferente. Como conseqüência havia um desperdício dos recursos de processamento. Foi criado um dispositivo chamado Controlador de DMA (Direct Memory Access - Acesso Direto à Memória). Com essa tecnologia, tornou-se possível o acesso direto à memória pelo HD ou pelos dispositivos que usam a interface IDE, sem necessidade de "auxílio" do processador.

10 10 PIO (Programmed Input/Output)

11 11 Padrão Ultra-ATA Hoje em dia, praticamente todos os HDs IDE lançados trabalham com o padrão Ultra-ATA, também conhecido com UDMA - Ultra-DMA. Este padrão, permite a transferência de dados numa taxa de pelo menos 33,3 MB/s. Essa tecnologia, no entanto, não funciona se só for suportada pelo HD. É necessário que a placa-mãe também a suporte. Caso contrário, o HD trabalhará com uma taxa de transferência mais baixa. Existe 4 tipos básicos de Ultra-ATA: UDMA 33, UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133. Os números nestas siglas representam a quantidade de megabytes transferível por segundo. Assim, o UDMA 33 transmite ao computador dados em até 33 MB/s. O UDMA 66 faz o mesmo em até 66 MB/s e assim por diante.

12 12 Padrão SATA (Serial Advanced Technology Attachment) Padrão PATA (Parallel Serial Advanced Technology Attachment) Padrão Serial ATA é uma tecnologia para discos rígidos que surgiu no mercado no ano 2000 para substituir a tradicional interface PATA ou somente ATA ou, ainda, IDE. O padrão Parallel ATA, transmites vários bits por vez, isto é, transmissão de forma paralela, como se estivessem lado a lado. No padrão SATA, a transmissão é em série, tal como se cada bit estivesse um atrás do outro. O padrão PATA tem sua velocidade de transmissão de dados limitada por causa do ruído. A última especificação dessa tecnologia é o ATA 133 que permite, no máximo, uma taxa de transferência de 133 MB por segundo. No padrão SATA o ruído praticamente não existe, porque seu cabo de conexão ao computador possui apenas 4 vias e também é blindado. Isso acaba trazendo outro ponto de vantagem ao SATA, pois, como o cabo tem dimensão reduzida, o espaço interno do computador é melhor aproveitado, facilitando inclusive a circulação de ar.

13 13 Conectores

14 14 Conector na Placa-Mãe

15 15 Comparação entre Padrões de Diferentes Discos Rígidos

16 16 Interface SCSI (Small Computer System Interface) É um barramento para a ligação de periféricos ao computador, tais como discos rígidos, unidades de CD e scanners que usem esta tecnologia de comunicação. Trata-se de uma tecnologia criada para acelerar a taxa de transferência de dados entre dispositivos de um computador. As vantagens do SCSI não se resumem apenas à questão da velocidade, mas também da compatibilidade e estabilidade. Sendo o processador o dispositivo mais rápido do computador, o uso do padrão SCSI permite que essa velocidade seja aproveitada e assim, aumenta-se de forma considerável o desempenho do computador. Isso deixa claro que o SCSI é aplicado principalmente em servidores e em aplicações de missão crítica.

17 17 Características SCSI Os periféricos SCSI podem ser tanto internos quanto externos. Como a placa-mãe normalmente não tem uma interface SCSI embutida, é necessária a instalação de uma placa SCSI para termos este barramento no PC. Esta placa muitas vezes é também chamada"host SCSI". A comunicação entre a placa e o periférico pode ser de 8 bits ou de 16 bits. Para periféricos internos, a comunicação de 8 bits usa um flat-cable de 50 pinos. A comunicação de 16 bits usa um flat-cable de 68 pinos. A comunicação de 16 bits oferece o dobro do desempenho da comunicação de 8 bits quando operam sob um mesmo clock. A comunicação de 8 bits é também chamada de Narrow SCSI. A comunicação de 16 bits é também chamada de Wide SCSI. É possível instalarmos até sete periféricos em uma placa SCSI de 8 bits e até quinze em uma placa SCSI de 16 bits.

18 18 Funcionamento SCSI Para funcionar no computador, o SCSI precisa de um dispositivo conhecido como "host adapter". Esse aparelho é quem realiza a conexão com o computador e pode utilizar dois modos de transmissão: normal e diferenciado. O primeiro utiliza apenas um condutor para transmitir o sinal, enquanto o segundo utiliza dois. No modo diferenciado, um condutor transmite o sinal original e o outro transmite o sinal inverso. Isso evita erros causados por interferência. É possível conectar até 15 periféricos numa única implementação SCSI. Cada um recebe um bit que o identifica (ID SCSI). No entanto, a comunicação somente é possível entre dois dispositivos ao mesmo tempo. Isso porque é necessário que um dispositivo inicie a comunicação (iniciador ou emissor) e outro a receba (destinatário). No barramento SCSI existem transmissões assíncronas e síncronas. O primeiro permite ao iniciador enviar um comando e aguardar uma resposta em todas as operações. O segundo é capaz de enviar vários comandos antes mesmo de receber a resposta do anterior. E estes comandos podem ser iguais. Por isso, o modo síncrono é comumente usado quando a distância entre os dispositivos é grande. Este modo surgiu no SCSI-2.

19 19 Adaptadores Wide SCSI e Narrow SCSI Os adaptadores Wide SCSI e Narrow SCSI permitem uma velocidade maior no barramento (de 5 a 40 MHz). No entanto, o Wide SCSI usa um cabo adicional de 16 ou 32 bits de largura para enviar dados, o que permite o dobro ou quádruplo da velocidade, respectivamente. Já o Narrow SCSI usa somente 8 bits de largura.

20 20 Ligação de SCSI


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