DISCOS E CONTROLADORAS

Transcrição

1 DISCOS E CONTROLADORAS Montagem e Manutenção de Microcomputadores (MMM) Escola Técnica Estadual República FAETEC Rio de Janeiro - RJ

2 HD OU DISCO RÍGIDO É um dispositivo eletromecânico usado como a principal memória secundária dos computadores. Nele são armazenados os dados de uma forma não-volátil (informações não são perdidas quando o computador é desligado) As controladoras são necessárias para intermediar o diálogo entre o HD e o computador. Existem vários tipos de controladoras diferentes: IDE (Parallel ATA e Serial ATA), SCSI, Fibre channel e SAS.

3 O HD POR DENTRO Pratos Discos de metal cobertos por material magnetizável, que giram de 90 a 250 rotações por segundo. São compostos de 2 faces. Cabeças de leitura e gravação Um eletroímã que fica na ponta de um braço articulado (comandado pelo atuador), que magnetiza os setores do disco, gravando ou lendo dados.

4 TRILHAS, SETORES E DENSIDADE DE GRAVAÇÃO Cada prato tem duas faces. Cada face tem várias trilhas. As trilhas são círculos concêntricos, que começam no meio e vão até a borda. Cada trilha é dividida em setores. A densidade de gravação é a quantidade de setores por centímetro quadrado de mídia (no caso, as faces). Os HDs atuais tem uma densidade altíssima, permitindo ter até mais de um Terabyte por face do HD.

5 PARTIÇÃO Uma partição é uma divisão lógica do disco rígido. Logo, você poderá dividir o HD em diversas partes, de acordo com as suas necessidades. Existem dois sistemas de particionamento para IBM-PC: MS-DOS: Mais antigo e mais usado, trabalha com partições primárias (até 4), partições estendidas e unidades lógicas. Só funciona com HDs de até 2 Tb. GPT: Mais novo, aceita HDs de mais de 2 Tb e apenas usa partições primárias (até 127).

6 SISTEMA DE ARQUIVOS Um sistema de arquivos é um conjunto de regras que determinam como os dados estarão arranjados na mídia. As mídias são as faces dos pratos do HD, ou um DVDR, ou um pendrive, um disquete, um SSD, entre outros. Logo, é necessário inicialmente formatar a partição (que pode ser todo o HD) segundo um sistema de arquivos para poder colocar dados neles. Exemplos de sistemas de arquivos: FAT32, NTFS (Windows), ext2/3/4 (Linux), UDF (usado em DVDs).

7 MEDIDAS DE TEMPO DOS HDs Tempo de busca. Latência (ou atraso rotacional). Tempo gasto para girar o disco e colocar o primeiro setor a ser lido ou gravado debaixo da cabeça. Tempo de transferência. Tempo gasto para mover a cabeça de leitura e gravação para a trilha certa. Tempo gasto para transferir os dados. Tempo de acesso: Tempo de busca + Latência + Tempo de transferência.

8 FRAGMENTAÇÃO Ocorre quando um arquivo ou pedaço dele não ocupa totalmente o espaço reservado. Logo, uma outra parte é gravada em outro espaço livre, o que é um desperdício. A longo prazo, os arquivos são fragmentados em vários pedaços, ocasionando perda de desempenho o tempo de acesso aumenta. Alguns sistemas de arquivos sofrem muito com fragmentação - FAT, por exemplo. Recomenda-se usar periodicamente um software desfragmentador, para reorganizar o disco.

9 CONTROLADORAS As controladoras administram o diálogo entre os HDs e os computadores. As controladoras especificam as características físicas, mecânicas, elétricas e funcionais dos discos rígidos e periféricos (como drives de CD/DVD/Blu-Ray) que são conectados. Elas podem ser onboard (já virem nas placasmãe) ou offboard (numa placa que será conectada ao um slot de expansão).

10 MFM E RLL MFM Modified Frequency Modulation. Usado em HDs antigos. Funciona parecido com um modem. RLL Run Length Limited. Usado em HDs antigos. Compressão de dados ganho de até 50%.

11 IDE E ATA IDE Integrated Drive Electronics Limitações como HDs de no máximo 504 Mb. Acabou sendo incorportado pelo padrão ATA. O nome comercial é o IDE mesmo. Cabo de dados de 40 vias e até 50 cm de comprimento. ATA Advanced Technology Attachment. Padrão mais usado atualmente. O IDE original é o ATA-1, ou ATA apenas.

12 (E)IDE E ATAPI EIDE Enhanced IDE. HDs de até 8,4 Gb, suporte a ATAPI, ATA-2 ou 3. ATAPI Advanced Technology Attachment Packet Interface. Suporte a dispositivos como CD-ROM, DVD, Blu-Ray. ATA-2, ATA-3, Ultra ATA, ATA/66, ATA/100, ATA/133, Ultra DMA Especificações criadas com o objetivo de aumentar a taxa de transferência entre HD e computador.

13 IDE, ATA, ATAPI, ETC. VersãoOutros Nomes Funções ATA-1 ATA, IDE ATA-2 EIDE, Fast ATA, Fast IDE, Ultra ATA Outras funções PIO modo 0: 3.3 MBps até 504 MB PIO modo 1: 5.2 MBps PIO modo 2: 8.3 MBps Multi-word DMA modo 0: 4.2 ATA-3 ATA-4 PIO 3,4: 11.1, 16.6 Multi-word DMA 1,2: 13.3, 16,6 EIDE " ATAPI-4, ATA/ATAPI-4 Ultra DMA/33: LBA (até 8.4 GB) Suporte para um máximo de 4 dispositivos ATA. S.M.A.R.T., Security comandos ATAPI ATA-5 ATA/ATAPI-5 Ultra-DMA/66: detecta cabos de 80 fios ATA-6 ATA/ATAPI-6 Ultra-DMA/100: ATA-7 ATA/ATAPI-7 Ultra-DMA/133: Automatic Acoustic Management -

14 PIO, (ULTRA) DMA, SMART PIO Programed Input/Output. DMA Direct Memory Access. Técnica usada para acesso direto à memória. Ultra DMA Cabo de 80 vias, de 33,3 até 133 Mb/s. SMART Tecnologia de monitoramento do HD (temperatura, setores defeituosos, etc).

15 PARALLEL ATA O padrão ATA acabou sendo dividido em Parallel ATA (P-ATA) e Serial ATA (S-ATA). No caso do Parallel ATA, o cabo é de 40 ou 80 vias (40 vias de dados + 40 vias para aterramento), até 50 cm de comprimento e 2 dispositivos por cabo (Master e Slave). A sinalização é paralela, e a taxa máxima de transferência é de 133 Mb/s. A taxa máxima é limitada pela menor de todas do conjunto: Se o HD é ATA/100 e a controladora é ATA/133, a taxa máxima é de 100 Mb/s (ATA/100).

16 HDs MASTER E SLAVE Nos HDs P-ATA, é necessário declarar quem ele é. Logo, é preciso configurar usando jumpers: Master: Primeiro dispositivo. Slave: Segundo dispositivo. Cable Select: Seleção pelo cabo, o dispositivo que estiver na ponta é o master; o que estiver no meio do cabo, é o slave. Dica: Fio vermelho na direção do fio vermelho do conector de força (MOLEX).

17 CABOS E CONTROLADORAS Cabo IDE 40 vias. Controladora IDE Cabo IDE de 80 vias Portas IDE na placa-mãe.

18 SERIAL ATA Novo padrão para controladoras ATA. Transmissão serial. Cabo fino, composto de 7 fios: 2 transmitem, 2 recebem e 3 terra. Dessa forma, o cabo oferece menos obstáculos para a ventilação do gabinete. Maior taxa de transferência (teórica) de dados, de 150 Mb/s (SATA-1) até 600 Mb/s (SATA-3). Possibilidade de colocar e tirar dispositivos do tipo hot-swap (trocar com o computador ligado).

19 SERIAL ATA O cabo tem 2 pontas: Uma vai no conector SATA da controladora (placa-mãe) e outro, no dispositivo dispensa jumpers para master e slave. O conector de força não é o MOLEX usado em cabos PATA, é um padrão próprio. Pelo seu tamanho pequeno, é possível encontrar placasmãe com 2, 4 ou até 6 conectores SATA. Observação: A taxa de transferência máxima é um valor teórico, ou seja, dificilmente são alcançados. Essas taxas indicam a capacidade máxima de transmissão de dados entre o HD e a controladora. Dificilmente são usadas em sua totalidade, já que isso depende de uma combinação de fatores, como conteúdo da memória, processamento, tecnologias aplicadas no disco rígido, etc.

20 SERIAL ATA Adaptador MOLEX-SATA Cabo e-sata (externo) Cabo SATA padrão Conector de força SATA

21 SCSI Small Computers System Interface. Barramento usado para ligar HDs, drives de CD/DVD/Blu-Ray, impressoras, unidades de fita, drives de disquete, Zip-Drives e scanners. Conhecido pelo custo alto dos dispositivos, altíssima performance e grande resistência. Diversos padrões: Vai do SCSI-1 (barramento de 8 bits, clock de 5 Mhz e até 5 Mb/s) até o Ultra 640 SCSI (barramento de 16 bits, clock de 160 Mhz e até 640 Mb/s). A transmissão é paralela.

22 SCSI Os dispositivos SCSI são ligados uns nos outros (a corrente SCSI), com um terminador na ponta. O cabo pode ter de 6 metros (sinalização SE) até 25 metros de comprimento (sinalização HVD). O padrão permite 8 ou 16 dispositivos interligados, sendo a controladora um desses dispositivos. Vários conectores, de 50, 68 e 80 pinos, internos e externos.

23 SCSI Cabo SCSI de 68 vias com terminador Diferentes tipos de conectores SCSI

24 SAS Serial Attached SCSI. Alguns chamam de Serial SCSI, em alusão ao Serial ATA. Pode atingir velocidade de até 6 Gb/s e até 128 dispositivos ligados. A transmissão é serial. O SAS é um rival do SATA. Em alguns casos até possível utilizar HDs SATA em interfaces SAS, já que é comum o uso do mesmo conector nas duas tecnologias. O uso de SAS é quase que exclusivo em servidores. São muito caros, e tem altíssima performance, com HDs trabalhando a ou até RPM (rotações por minuto).

25 SAS Conector SAS (dados e força) Comparação entre os conectores SAS e SATA

26 FIBRE CHANNEL Tecnologia de comunicação de alta velocidade usada em armazenamento de dados em rede. Usado principalmente para interligar servidores a sistemas de armazenamento do tipo SAN (Storage Area Network). Podem atingir até 10 Gb/s de taxa de transferência, e de a RPMs. Usa fibras óticas mas também pode usar cabeamento metálico. Concorre com SCSI e SAS no ambiente de servidores.

27 RAID Redundant Array of Independent Disks (Matriz Redundante de Discos Independentes). Solução que combina vários HDs para formar uma única unidade lógica de armazenamento de dados. Objetivos: Aumentar a velocidade de acesso. Aumentar a redundância. Aumentar a tolerância a falhas. Existem diferentes níveis de RAID.

28 RAID 0 Striping (fracionamento). No mínimo 2 discos. Os dados são divididos em pequenos segmentos e distribuídos entre os discos. Não oferece proteção contra falhas - não existe redundância. Falha em qualquer um dos discos vai gerar perda de dados em todo o sistema. Foco em desempenho - soma a velocidade de todos os discos.

29 RAID 1 Mirroring (espelhamento). Exatamente 2 discos. Tipo de RAID mais comum. Uma unidade "duplica" a outra, isto é, faz uma "cópia" da primeira. Se um dos discos falharem, não há perda de dados - tem cópia de tudo no outro disco. Foco em proteção de dados. A gravação é mais lenta, mas a leitura é um pouco mais rápida no geral.

30 RAID 0+1 E RAID 10 Combinação dos RAID 0 e 1. Exatamente 4 discos.

31 RAID 5 Muito comum. Uso de pelo menos 3 HDs. Informações sobre paridade para os dados da matriz são distribuídas ao longo de todos os discos, ao invés de serem armazenadas num disco dedicado. Isto aumenta a tolerância a falhas - se um disco parar de funcionar, não há perda de dados - e também o desempenho.

32 RAID 6 Uso de pelo menos 4 HDs. Aumento do número de bits de paridade para dois. Aumenta a tolerância a falhas - se dois discos pararem de funcionar, não há perda de dados.

33 SSD Solid State Disk (disco de estado sólido). Dispositivo sem partes móveis para armazenamento não volátil de dados digitais. Usam memória flash.

34 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO SSD Vantagens Tempo de acesso reduzido. Logo, são muito mais rápidos do que os HDs tradicionais. Não tem partes móveis eletromecânicas. São completamente silenciosos. São mais resistentes do que os HDs comuns contra choques físicos. Mais leves. Consomem menos energia. Atingem até 250 MB/s na gravação e até 700 MB/s em leitura. Desvantagens Custo muito elevado. Capacidade menor do que os HDs tradicionais Vida útil menor do que os HDs tradicionais.