INTERFACES PARA DISCO RÍGIDO DISCO RÍGIDO

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INTERFACES

PARA

DISCO RÍGIDO

INTERFACES

PARA

DISCO RÍGIDO

n Definições: u É um sistema de alta

capacidade que guarda dados de forma permanente, sendo utilizado para armazenamento de arquivos e programas. u É composto de vários discos

empilhados que ficam dentro de uma caixa lacrada.

l Os discos giram em alta velocidade e qualquer partícula de poeira entre os discos e a cabeça de leitura causaria uma colisão que poderia danificar gravemente o equipamento.

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DISCO RÍGIDO

n Funcionamento u Os dados são gravados em discos magnéticos. u Os discos são compostos de duas camadas. l A primeira é o substrato, que é um disco metálico feito, geralmente, de ligas de alumínio.

l A segunda, colocada sobre o substrato, é feita de material magnético e permite o armazenamento de dados. Os discos são montados em um eixo que por sua vez gira graças a um motor especial.

u Leitura e gravação são feitas por cabeças eletromagnéticas, presas a um braço móvel, com acesso a todo o disco, coordenadas pelo atuador.

DISCO RÍGIDO

n Organização da informação:

u Trilhas e setores

l A gravação e leitura dos dados no HD é organizada dividindo-se a superfície em trilhas e setores.

l Trilhas são círculos concêntricos, que apresentam diâmetros menores conforme se aproximam do centro.

l Cada trilha recebe um número, que permite sua fácil localização. A mais externa é a de número 0 e as seguintes são 1, 2, 3, etc.

l As trilhas são divididas em setores, que são pequenos pedaços onde são armazenados os dados. Cada setor guarda 512 bytes de informações. Um disco rígido atual possui entre 150 ou 300 setores em cada trilha (varia com a marca e modelo), possuindo em torno ou 3000 trilhas. u Faces

l Os lados do disco são denominados “face”. Um disco rígido com 2 discos tem 4 faces. Sendo as faces isoladas uma das outras, são necessárias uma cabeça de leitura para cada face.

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DISCO RÍGIDO

n Formato físico dos setores

u Os (512) bytes de dados de um setor são gravados junto com outras informações importantes.

l Espaço (gap): separa setores uns dos outros.

l Cabeçalho: contém informações sobre a localização física do setor como o cilindro, lado e número.

l CRC: o campo contém um valor que possibilita a comparação com outro que é calculado pelo controlador de disco ao ler o cabeçalho. l Dados (512 bytes por setor).

l ECC – código de correção de erros. Ao gravar um setor, o controlador gera informações de ECC (por meio de um cálculo baseado nas informações do campo de dados) e grava nesse campo. Ao ler o setor, o controlador refaz o cálculo e verfica se o número gravado confere com o calculado. Espaço entre setores ECC Dados (512 bytes) Espaço (gap) CRC (2 bytes) Cabeçalho do setor Espaço entre setores

INTERFACES DE DISCO RÍGIDO

n

Atualmente são usados dois padrões:

l IDE (integrated drive electronics) ou ATA (AT attachment) - predominante.

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PADRÃO IDE/ATA

n

As placas mãe atuais possuem duas interfaces

IDE embutidas.

ucontroladora primária e

ucontroladora secundária.

n

Cada controladora suporta dois dispositivos e

um máximo de 4 por PC.

n

Existem vários modelos de interfaces IDE, que

oferecem 7 modos de operação denominados de

"Pio" e determinam a velocidade e recursos da

interface.

uVelocidades são o fluxo máximo de dados permitido pela interface, não tendo relação direta com a

velocidade do disco.

PADRÃO IDE/ATA

n

PIO – Programmed I/O

uÉ o método mais antigo de transferência de dados através da interface IDE/ATA.

uA CPU e o hardware de suporte controlam diretamente as transferências de dados entre o sistema e o HD.

uExistem diferentes velocidades de I/O programado, os quais são denominados modos de I/O programado ou mais comumente PIO-modes.

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PADRÃO IDE/ATA

uOs modos de operação das interfaces IDE são:

66,6 MB/s UDMA 66 (Ultra ATA 2)

33,3 MB/s UDMA 33 (Ultra ATA)

16,6 MB/s PIO MODE 4 11,1 MB/s PIO MODE 3 8,3 MB/s PIO MODE 2 5,2 MB/s PIO MODE 1 3,3 MB/s PIO MODE 0

Taxa máxima de transferência Modo de Operação

PADRÃO IDE/ATA

u Desde a metade dos anos de 1990, I/O programado era a única maneira pela qual a maioria dos sistemas conseguia acessar os discos rígidos IDE/ATA.

l Três modos de baixa velocidade foram definidos como parte da documentação ATA original, dois mais foram adicionados como parte do ATA-2.

l A tabela abaixo mostra os 5 diferentes modos PIO juntamente com outros dados importantes:

ATA-2 16.7 120 PIO MODE 4 ATA-2 11.1 180 PIO MODE 3 ATA 8.3 240 PIO MODE 2 ATA 5.2 383 PIO MODE 1 ATA 3.3 600 PIO MODE 0 Padrão *MTR (MB/s) Tempo de ciclo (ns)

Modo PIO *MTR - Taxa de

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PADRÃO ATA

n O padrão original define as seguintes características e modos de transferências:

u Dois Hard Disks:

l A especificação estabelece um único canal no PC, compartilhado por dois dispositivos que são configurados como mestre e escravo.

u PIO Modes: ATA inclui suporte para os modos PIO 0, 1 and 2.

u DMA Modes: ATA inclui suporte para:

l Uma-palavra modos 0, 1 and 2 onde dois bytes são movidos em cada transferência, e

l Múltiplas palavras DMA mode 0.

n Este padrão está obsoleto.

Cabo de 40 vias

PADRÃO ATA-2

n Trouxe uma melhoria significativa para o padrão ATA.

n Definiu as seguintes acréscimos ao padrão origrinal (mantendo-se a compatibilidade):

u Modos PIO rápidos: ATA-2 acrescentou os modos 3 e 4.

u Modos DMA rápidos : ATA-2 acrescentou os modos multiword

DMA 1 and 2.

u Transferências em blocos : ATA-2 acrescenta comandos para

possibilitar que fossem feitas transferências em blocos.

u Endereçamento de blocos lógicos (LBA): ATA-2 define suporte

(pelo hard disk) para endereçamento lógico de bloco. Requer suporte da BIOS do outro lado da interface também.

u Comando melhorado para "Identificação do Drive" :Este

comando permite o hard-disks responder inquisições do software, com informações mais precisas sobre sua geometria e outras características.

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PADRÃO ATA-3

n Trouxe pequenas melhorias em

relação ao padrão ATA-2:

u Confiabilidade melhorada :

ATA-3 melhora a confiabiliade dos modos de transferências de alta velocidade, o qual poderia ser um problema devido ao baixo desempenho do cabo padrão até então utilizado em IDE/ATA. (Um cabo melhorado foi definido como parte do ATA/ATAPI-4.

u Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART):

ATA-3 trouxe esta característica de confiabilidade.

u Security Feature: ATA-3 definiu um modo de segurança, o qual

permite que os dispositivos sejam protegidos com senha.

Cabo de 80 vias

ATAPI

n ATA Packet Interface

n Extensão do padrão ATA.

n Permite suporte a:

u discos rígidos

u drives de fitas magnéticas u CD-ROM

l SCSI

l placa controladora proprietária

n Semelhança entre os padrões ATAPI e SCSI

u permitir que os fabricantes lançassem rapidamente no mercado novos produtos obedecendo ao padrão ATAPI.

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ULTRA DMA/33

n

Protocolo de transferência de dados entre o

disco rígido e a CPU,

n

Baseado no acesso direto à memória, o qual

substitui o padrão ATA/IDE.

n

Usa o UDMA para transferir dados do HD para

a memória RAM,

n

Desenvolvido pela Intel e a Quantum e Seagate.

n

Taxa de transferência de 33,3 MB/s.

UDMA 66

n

Conector com os mesmos 40 pinos dos outros

padrões.

n

compatibilidade retroativa com qualquer HD

IDE.

n

cabos possuem 80 vias (intercalados).

u40 para transportar dados.

u40 como terras. n

Máximo de 45 cm.

n

Redução de Interferências.

upermite atingir os 66 MB/s.

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UDMA 100

n

Pequeno aperfeiçoamento do UDMA 66.

n

Permite transferências de até 100 MB/s.

SERIAL ATA

n Novo padrão com nova tecnologia substituindo o padrão IDE/ATA.

n Taxa de transferência de 150MB/s,

u segundo a Intel poderá chegar a 400MB/s.

n Utiliza uma interface serial e não paralela como o IDE.

n Cabo redondo com um conector de 8 fios.

n Não definido quantos dispositivos poderão ser conectados.

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SCSI

n

Small Computer Systems Interface.

uCriada nos anos 80.

uInterface de uso geral a nível de sistema

uSuporta diversos tipos de periféricos. n

Padrão de barramento.

uInterligação entre os periféricos e o sistema.

uComunicação entre pares (peer-to-peer).

uCada dispositivo pode ser o iniciador (exchange initiator) ou o alvo (target).

uCada alvo pode ter até 8 dispositivos lógicos endereçados independentemente.

SCSI

n Configuração:

u Cada periférico recebe um número de identificação, LUN (número da unidade lógica) que pode variar de 0 –14.

l A configuração é feita no próprio periférico, normalmente através de DIP-switch, chave ou programa de configuração.

u Em uma cadeia SCSI não pode haver mais de um periférico utilizando um mesmo LUN.

n Operação

u Iniciador envia mensagem contendo comando para o alvo. u Comandos são usados para controlar dispositivos e trocar dados. u Troca de dados é controlado pelo dispositivo alvo que recebe o

comando.

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CABOS SCSI

n

Cabos têm 50 ou 68 vias, de acordo com a

largura do barramento (8/16 bits).

n

Blindados ou não blindados

uImpedância característica: 90 ohms to 132 ohms

uMáxima atenuação do sinal: 0,095 dB por metro a 5 Mhz

uAtraso máximo de propagação Peer-to-peer: 0,20 ns por metro

uResistência DC: 0,230 ohms máximo por metro a 20°C

CONECTORES

n

Vários conectores podem ser utilizados

uconector centronics de 50 pinos

l idêntico ao utilizado com impressoras

uo conector 25 pinos fêmea "D Shell“

l igual ao utilizado em portas paralelas

uconector do tipo "P", de 68 pinos

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TERMINADOR

n

Características

uInstalada em ambas extremidades.

uTerminação simples (única) ou diferencial.

uEvita reflexão de onda.

uFornece o nível de sinal de linha passiva

l Porque cada linha pode ser controlada por um dos muitos dispositivos conectados ao barramento.

n

Mantém a temporização do processamento

uNa maioria dos casos o terminador é encaixado no

dispositivo, mas em alguns casos basta mudar a posição de uma chave ou configurar via software

DESCRIÇÃO ELÉTRICA

n

Características de Saída

l open-collector ou three-state drivers

uVOL = 0 a 0,5 V d.c. a 48 mA sinking assertion

uVOH = 2,5 a 5,25 V d.c. (signal negation) n

Características de entrada

uVIL = 0 V d.c. a 0,8 V d.c. (signal true)

uVIH = 2,0 V d.c. to 5,25 V d.c. (signal false)

uIIL = -0,4 mA to 0,0 mA se VI = 0,5 V d.c.

uIIH = 0 mA a 0,1 mA se VI = 2,7 V d.c.

uMinimum input hysteresis = 0,2 V d.c.

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SCSI-1

n

Padrão original de 1986.

n

Define o barramento, conjuntos de comandos e

módulos de transferência.

n

Largura de 8-bits.

n

Transferências de dados.

uclock de 5 MHz.

n

Taxa de transferência máxima de 5 MB/s.

n

No máximo 8 dispositivos.

SCSI-2

n

Aprovado pelo ANSI em 1990.

n

Taxas de transferência maiores.

uaumento do clock para 10 MHz.

l Fast SCSI.

uaumento da largura do barramento para 16 bits.

l Isso é chamado Wide SCSI.

l requer um cabeamento diferente.

n

Pode suportar 16 dispositivos.

n

Aumento do conjunto de comandos.

uPermitiu conectar dispositivos que antes requeriam controladores do proprietário

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SCSI-3

n

Família de padrões.

n

O desenvolvimento do SCSI passou a ser

dividido em diferentes camadas e conjuntos de

comandos.

uDesenvolvimento de transportes físicos usando novas tecnologias

uDesenvolvimento das tecnologias antigas. n

Velocidades na interface paralela:

uUltra (20 MB/s). uUltra 2 (40 MB/s). uUltra 3 (80 MB/s ).

NOVAS TECNOLOGIAS

n

Adaptec

n

Novas tecnologias baseadas em SCSI

ucontroladores de 64 bits

uTaxa de transmissão de 640 MB/s

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SCSI bus timing

n Arbitration delay | 2,4 us

n Assertion period | 90 ns

n Bus clear delay | 800 ns

n Bus free delay | 800 ns

n Bus set delay | 1,8 us

n Bus settle delay | 400 ns

n Cable skew delay | 10 ns

n Data release delay | 400 ns

n Deskew delay | 45 ns

n Disconnection delay | 200 us

n Hold time | 45 ns

n Negation period | 90 ns

n Power-on to selection time | 10 s recommended

n Reset to selection time | 250 ms recommended

n Reset hold time | 25 us

n Selection abort time | 200 us

n Selection time-out delay | 250 ms recommended Transfer period | set during an SDTR message

n Fast assertion period | 30 ns

n Fast cable skew delay | 5 ns

n Fast deskew delay | 20 ns

n Fast hold time | 10 ns

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SCSI X IDE

n

IDE

udesempenham uma boa performance com um preço bem acessível.

ujumpers do HD são configurados com facilidade

ubaixa velocidade

uótimo custo/benefício

uroda quatro dispositivos ao mesmo tempo

SCSI X IDE

n

SCSI

ualto preço

l Ultra 2 SCSI custa o dobro do ATA/66

uconfiguração de jumpers complicada

uplaca controladora específica para esses hardwares

uVários tipos (larguras) de periféricos podem ser misturados

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Bibliografia

n http://www.guiadohardware.net n http://www.aphiel.hpg.ig.com.br n http://www.pcguide.com n http://www.hardwarecentral.com/ n http://ata-atapi.com n http://www.cs.umu.se n http://www.zdnet.com/pcmag n http://www.hantz.com n http://www.prorec.com n http://www.hardwaresecrets.com n http://www.danbbs.dk n www.national.com