Interface interna de barramento de computador

O interface de barramento interno do computador define os meios físicos e lógicos pelos quais as unidades internas (como discos rígidos, unidades ópticas, ...) se conectam ao PC. Um PC moderno usa uma ou ambas as seguintes interfaces:

Série ATA ( SATA ) é uma tecnologia mais recente que está substituindo o ATA. O SATA tem várias vantagens sobre o ATA, incluindo cabos e conectores menores, maior largura de banda e maior confiabilidade. Embora SATA e ATA sejam incompatíveis nos níveis físico e elétrico, há adaptadores disponíveis que permitem que unidades SATA sejam conectadas a interfaces ATA e vice-versa. SATA é geralmente compatível com ATA no nível do software, o que significa que os drivers ATA do sistema operacional funcionam com interfaces e discos rígidos SATA ou ATA. Figura 7-2 mostra duas interfaces SATA, acima e abaixo do cristal de clock de 32,768 kHz no centro. Observe que cada conector de interface é codificado com um corpo em forma de L, o que evita que o cabo SATA seja conectado ao contrário.

Figura 7-2: interfaces SATA

Interface de sistema de computador pequeno (SCSI)

O Interface de sistema de computador pequeno ( SCSI ) geralmente é pronunciado nojento , mas às vezes sexy . SCSI é usado em servidores e estações de trabalho de última geração, onde oferece duas vantagens: desempenho aprimorado em relação a ATA e SATA em multitarefa, ambientes multiusuário e a capacidade de conectar muitos drives em uma interface. Embora tenhamos recomendado SCSI anteriormente para sistemas de desktop de alto desempenho, o custo muito alto das unidades SCSI e controladores de host e a redução da lacuna de desempenho entre SCSI e SATA nos levaram a retirar essa recomendação.

Anexo AT ( elas ), pronunciado como letras individuais, foi de longe a interface de disco rígido mais comum usada em PCs do início de 1990 a 2003. ATA é algumas vezes chamada de ATA paralelo ou PATA , para diferenciá-lo do mais recente Série ATA ( SATA ) interface. O ATA ainda é usado em novos sistemas, embora esteja sendo substituído pelo SATA. ATA também é frequentemente chamado AQUI ( Eletrônica de acionamento integrado ) Figura 7-1 mostra duas interfaces ATA padrão, localizadas em sua posição usual na borda frontal da placa-mãe. Observe que cada conector de interface é codificado com um pino ausente na linha superior e um entalhe na cobertura do conector na parte inferior.

Figura 7-1: Interfaces ATA padrão

ATA VERSUS ATAPI

Tecnicamente, apenas discos rígidos são dispositivos ATA. Unidades óticas, unidades de fita e dispositivos semelhantes que se conectam a interfaces ATA usam uma versão modificada dos protocolos ATA chamados ATAPI ( Interface do pacote ATA ) Em termos práticos, isso faz pouca diferença, já que você pode conectar um disco rígido ATA, um dispositivo ATAPI ou ambos ao mesmo tempo a qualquer interface ATA.

Todos os cabos ATA de desktop têm três conectores de 40 pinos: um que se conecta à interface ATA e dois que se conectam a unidades ATA / ATAPI. Os cabos ATA vêm em três variedades:

Um cabo ATA padrão usa um cabo de fita de 40 fios e conectores de 40 pinos em todas as três posições. Todos os 40 condutores se conectam aos três conectores. A única variação real, além da qualidade do cabo, é o posicionamento dos três conectores. Os dois conectores de dispositivo em um cabo ATA padrão estão localizados próximo a uma extremidade do cabo. Qualquer unidade pode ser conectada a qualquer conector de unidade. Um cabo ATA padrão pode ser usado com qualquer dispositivo ATA / ATAPI por meio do UltraATA-33 (UDMA Modo 2). Se um cabo ATA padrão for usado para conectar um UltraATA-66 (modo UDMA 4) ou dispositivo mais rápido, esse dispositivo funcionará corretamente, mas voltará a operar no modo UDMA 2 (33 MB / s). Um cabo ATA padrão requer a configuração de jumpers mestre / escravo para os dispositivos conectados.

Note que os cabos ATA padrão não são mais tão 'padrão' aliás (já que agora estão todos prontos muito antigos). A maioria dos computadores que ainda possuem interfaces ATA provavelmente será do tipo UltraDMA.

Um cabo padrão / CSEL ATA é idêntico a um cabo ATA padrão, exceto que o pino 28 não está conectado entre o conector da unidade intermediária e o conector da unidade final. Um cabo padrão / CSEL ATA suporta jumpering mestre / escravo ou jumper CSEL para dispositivos conectados. A posição do conector é significativa em um cabo padrão / CSEL. O conector de interface em um cabo CSEL é etiquetado ou é de uma cor diferente dos conectores da unidade. O conector central é para o dispositivo mestre e o conector final oposto ao conector de interface é para o dispositivo escravo.

Um UltraDMA ( UDMA ) O cabo usa um cabo de fita de 80 fios e conectores de 40 pinos em todas as três posições. Os 40 fios adicionais são fios de aterramento dedicados, cada um atribuído a um dos 40 pinos ATA padrão. Um cabo UDMA pode ser usado com qualquer dispositivo ATA / ATAPI e deve ser para um funcionamento mais confiável, mas é necessário para melhor desempenho com dispositivos UltraATA-66, -100 e -133 (modos UDMA 4, 5 e 6, respectivamente). Todos os cabos UDMA são cabos CSEL e podem ser usados no modo de seleção de cabo ou no modo mestre / escravo. Conectores codificados por cores não foram especificados para cabos ATA anteriores.

Como um cabo UltraDMA é necessário para UltraATA-66 ou operação mais rápida, o sistema deve ter uma maneira de detectar se esse cabo está instalado. Isso é feito aterrando o pino 34 no conector azul, que se conecta à interface. Como os cabos ATA de 40 fios não aterram o pino 34, o sistema pode detectar na inicialização se um cabo de 40 ou 80 fios está instalado.

UMA OVELHA NA ROUPA DE LOBO

Mantenha os cabos CSEL de 40 fios não rotulados separados dos cabos padrão. Se você substituir um cabo CSEL por um cabo padrão, as unidades com jumpers como mestre ou escravo funcionarão corretamente. Se você substituir um cabo padrão por um cabo CSEL e conectar uma unidade com jumpers como CSEL a esse cabo, ele funcionará corretamente como mestre. Mas se você conectar duas unidades CSEL a um cabo padrão, ambas funcionam como mestre, o que pode resultar em qualquer coisa, desde problemas sutis até (mais provavelmente) o sistema ser incapaz de acessar qualquer uma das unidades. A melhor regra é simplesmente nunca usar um cabo de 40 fios para conectar um disco rígido.

TODOS OS CABOS CSEL NÃO SÃO OS MESMOS

Observe a diferença entre usar um cabo CSEL de 40 fios e um cabo de 80 fios para operação CSEL. Embora todos os cabos Ultra DMA suportem unidades com jumpers como mestre / escravo ou CSEL, isso não significa que você pode substituir livremente um cabo de 80 fios por um cabo de 40 fios. Se as unidades tiverem jumpers como mestre / escravo, a substituição por um cabo de 80 fios funciona bem. No entanto, se as unidades tiverem jumpers como CSEL, a substituição de um cabo CSEL de 40 fios por um cabo de 80 fios fará com que as unidades troquem as configurações. Ou seja, a unidade que era mestre no cabo de 40 fios torna-se escrava no cabo de 80 fios e vice-versa.

Modo PIO versus modo DMA

ATA define duas classes de modo de transferência, chamadas Modo PIO ( Modo I / O Programado ) e Modo DMA ( Modo de acesso direto à memória ) As transferências do modo PIO são muito mais lentas e exigem que o processador arbitrar as transferências entre o dispositivo e a memória. As transferências no modo DMA são muito mais rápidas e ocorrem sem intervenção do processador. Se qualquer um dos dispositivos em um canal ATA usa um modo PIO, ambos os dispositivos devem fazê-lo. Isso prejudica o rendimento e sobrecarrega o processador, paralisando o sistema sempre que a unidade é acessada.

Todos os dispositivos ATA e ATAPI modernos suportam o modo DMA, mas para compatibilidade com versões anteriores, a maioria pode ser configurada para usar o modo PIO. Usar o modo PIO é um erro. Ao atualizar um sistema, se você encontrar quaisquer unidades que suportem apenas o modo PIO, substitua-as. De qualquer forma, apenas unidades de disco rígido e unidades ópticas muito antigas são limitadas ao modo PIO, portanto, substituí-las é uma tarefa simples.

Compatibilidade entre dispositivos IDE antigos e novos

Com pequenas exceções, não há conflitos de compatibilidade absolutos entre novos dispositivos ATA e interfaces ATA antigas ou vice-versa. Unidades mais novas não podem produzir seu melhor desempenho quando conectadas a uma interface ATA antiga, assim como uma nova interface não pode melhorar o desempenho de uma unidade mais antiga. Mas você pode conectar qualquer unidade ATA ou ATAPI a qualquer interface ATA com a garantia de que funcionará, embora talvez não de forma ideal.

Dito isso, você não deve usar dispositivos PIO idosos na mesma interface de um dispositivo DMA. Ambos os dispositivos funcionarão, mas a taxa de transferência do dispositivo DMA será prejudicada. Se você estiver atualizando um sistema que possui um dispositivo de modo PIO instalado, se possível reconfigure-o para DMA. Caso contrário, substitua-o por um dispositivo compatível com DMA.

Observe também que uma interface suporta apenas um modo DMA ou UltraDMA (UDMA) por vez. Por exemplo, se você conectar um gravador de DVD UDMA Modo 4 (66,6 MB / s) Plextor PX-716A e um disco rígido UDMA Modo 6 (133 MB / s) Maxtor à mesma interface ATA, o disco rígido operará no Modo UDMA 4 a 66 MB / s, o que pode prejudicar a taxa de transferência do disco rígido. Da mesma forma, se você instalar um gravador de DVD Plextor PX-740A, que suporta o modo UDMA 2 (33 MB / s) como seu modo mais rápido, a taxa de transferência do disco rígido é prejudicada em apenas 33 MB / s.

Antes que as interfaces e drives SATA se tornassem comuns, o ATA era usado quase universalmente para conectar discos rígidos. Ainda hoje, centenas de milhões de PCs possuem discos rígidos ATA. Esse número diminuirá inevitavelmente à medida que os sistemas mais antigos forem atualizados e substituídos, mas o ATA permanecerá conosco por anos.

A especificação ATA original definia uma única interface que suportava um ou dois discos rígidos ATA. No início da década de 1990, quase todos os sistemas tinham interfaces ATA duplas, cada uma das quais suportava até dois discos rígidos ATA ou dispositivos ATAPI. Ironicamente, fechamos o círculo. Muitas placas-mãe atuais oferecem várias interfaces SATA, mas apenas uma interface ATA.

Se um sistema tiver duas interfaces ATA, uma é definida como a interface ATA primária e o outro como o interface ATA secundária . Essas duas interfaces são idênticas funcionalmente, mas o sistema atribui uma prioridade mais alta à interface primária. Da mesma forma, o disco rígido (um periférico de alta prioridade) é geralmente conectado à interface primária, com a interface secundária sendo usada para unidades ópticas e outros dispositivos de prioridade mais baixa.

MESTRES SÃO MESTRES E ESCRAVOS SÃO ESCRAVOS

Quando você liga um dispositivo mestre ou escravo, o dispositivo assume essa função, independentemente da posição em que se conecta no cabo ATA. Por exemplo, se você conectar um dispositivo como mestre, ele funcionará como mestre independentemente de estar conectado ao conector da unidade na extremidade do cabo ATA ou ao conector da unidade no meio do cabo ATA.

Cada interface ATA (muitas vezes chamada vagamente de Canal ATA ) pode ter zero, um ou dois dispositivos ATA e / ou ATAPI conectados a ele. Cada dispositivo ATA e ATAPI tem um controlador embutido, mas o ATA permite (e requer) apenas um controlador ativo por interface. Portanto, se apenas um dispositivo estiver conectado a uma interface, esse dispositivo deve ter seu controlador incorporado habilitado. Se dois dispositivos estiverem conectados a uma interface ATA, um dispositivo deve ter seu controlador habilitado e o outro deve ter seu controlador desabilitado.

Na terminologia ATA, um dispositivo cujo controlador está habilitado é chamado de mestre aquele cujo controlador está desabilitado é chamado de escravo (ATA é anterior ao politicamente correto). Em um PC com duas interfaces ATA, um dispositivo pode, portanto, ser configurado em qualquer uma das quatro maneiras: mestre primário, escravo primário, mestre secundário , ou escravo secundário . Os dispositivos ATA / ATAPI são atribuídos como mestre ou escravo, definindo jumpers no dispositivo, conforme mostrado em Figura 7-3 .

Figura 7-3: Configurando o jumper mestre / escravo em uma unidade ATA

Ao decidir como alocar dispositivos entre duas interfaces e escolher o status mestre ou escravo para cada uma, use as seguintes diretrizes:

Sempre atribua o disco rígido principal como mestre primário. Não conecte outro dispositivo à interface ATA primária, a menos que ambas as posições na interface secundária estejam ocupadas.
O ATA proíbe E / S simultâneas em uma interface, o que significa que apenas um dispositivo pode estar ativo por vez. Se um dispositivo estiver lendo ou gravando, o outro dispositivo não poderá ler ou gravar até que o dispositivo ativo forneça o canal. A implicação dessa regra é que se você tiver dois dispositivos que precisam realizar E / S simultâneas, por exemplo, um gravador de DVD que você usa para duplicar DVDs de uma unidade de DVD-ROM, você deve colocar esses dois dispositivos em interfaces separadas.
Se você estiver conectando um dispositivo ATA (um disco rígido) e um dispositivo ATAPI (por exemplo, uma unidade óptica) à mesma interface, defina o disco rígido como mestre e o dispositivo ATAPI como escravo.
Se você estiver conectando dois dispositivos semelhantes (ATA ou ATAPI) a uma interface, geralmente não importa qual dispositivo é mestre e qual escravo. Existem exceções a esta diretriz, no entanto, particularmente com dispositivos ATAPI, alguns dos quais realmente querem ser mestre (ou escravo), dependendo de qual outro dispositivo ATAPI está conectado ao canal.
Se você estiver conectando um dispositivo mais antigo e um dispositivo mais recente à mesma interface ATA, geralmente é melhor configurar o dispositivo mais recente como mestre, porque é provável que tenha um controlador mais capaz do que o dispositivo mais antigo.
Evite compartilhar uma interface entre um dispositivo compatível com DMA e um dispositivo somente PIO. Se ambos os dispositivos em uma interface forem compatíveis com DMA, ambos usarão DMA. Se apenas um dispositivo for compatível com DMA, ambos os dispositivos serão forçados a usar PIO, o que reduz o desempenho e aumenta drasticamente a utilização da CPU. Da mesma forma, se ambos os dispositivos forem compatíveis com DMA, mas em níveis diferentes, o dispositivo com mais capacidade será forçado a usar o modo DMA mais lento. Substitua quaisquer dispositivos somente PIO, se possível.

Para determinar a configuração correta do jumper, você precisa ter certeza de conectar a unidade ao conector correto.

Para cabos ATA padrão, funciona assim:

Todos os conectores são pretos. Qualquer unidade pode ser conectada a qualquer conector de unidade. Geralmente, você coloca o dispositivo mestre no conector do meio do cabo e coloca o escravo na extremidade do cabo. Ver aqui

A maioria das unidades ATA / ATAPI fornece um jumper Cable Select (CS ou CSEL) além dos jumpers master / slave padrão. Se você fizer o jumper de uma unidade como mestre (ou escravo), essa unidade funcionará como mestre (ou escravo), independentemente de qual conector está conectado no cabo ATA. Se você fizer o jumper de uma unidade como CSEL, a posição da unidade no cabo determina se a unidade funciona como mestre ou escravo.

O CSEL foi introduzido como um meio de simplificar a configuração do ATA. O objetivo era que as unidades pudessem ser simplesmente instaladas e removidas sem alterar os jumpers, sem possibilidade de conflito devido a configurações inadequadas dos jumpers. Embora o CSEL já exista há muitos anos, apenas nos últimos anos ele se tornou popular entre os fabricantes de sistemas.

O uso do CSEL requer o seguinte:

Se uma unidade estiver instalada na interface, essa unidade deve suportar e ser configurada para usar CSEL. Se duas unidades forem instaladas, ambas devem suportar e ser configuradas para usar CSEL
A interface ATA deve suportar CSEL. Interfaces ATA muito antigas não suportam CSEL e tratam qualquer unidade configurada como CSEL como escravo.
O cabo ATA deve ser um cabo CSEL especial. Infelizmente, existem três tipos de cabo CSEL:
- Um cabo CSEL de 40 fios difere de um cabo ATA padrão de 40 fios porque o pino 28 é conectado apenas entre a interface ATA e a primeira posição da unidade no cabo (o conector do meio). O pino 28 não está conectado entre a interface e a segunda posição da unidade (o conector final no cabo). Com esse cabo, a unidade conectada ao conector do meio (com o pino 28 conectado) é mestre, a unidade conectada ao conector mais distante da interface (com o pino 28 não conectado) é escrava.
- Todos os cabos ATA de 80 fios (Ultra DMA) suportam CSEL, mas com a orientação exatamente oposta do cabo CSEL padrão de 40 fios que acabamos de descrever. Com esse cabo, o drive conectado ao conector do meio (com o pino 28 não conectado) é escravo, o drive conectado ao conector mais distante da interface (com o pino 28 conectado) é master. Este é realmente um arranjo melhor, se um pouco não intuitivo, como um fio pode ser conectado ao conector final, mas não ao do meio? porque o cabo CSEL padrão de 40 fios coloca a unidade mestre no conector do meio. Se apenas uma unidade for instalada nesse cabo, isso deixará um longo 'toco' de cabo solto, sem nada conectado a ele. Eletricamente, é uma ideia muito ruim, porque um cabo sem terminação permite a formação de ondas estacionárias, aumentando o ruído na linha e prejudicando a integridade dos dados.
- Um cabo CSEL Y de 40 fios coloca o conector de interface no meio com um conector de unidade em cada extremidade, um mestre rotulado e um escravo. Embora seja uma boa ideia na teoria, na prática raramente funciona. O problema é que os limites de comprimento do cabo ATA ainda se aplicam, o que significa que os conectores das unidades não têm cabo suficiente para chegar às unidades, exceto nos casos menores. Se você tem uma torre, pode esquecê-la. Os cabos CSEL de 40 fios devem ser claramente identificados, mas descobrimos que nem sempre é o caso. Não é possível identificar esses cabos visualmente, embora você possa verificar o tipo usando um voltímetro digital ou testador de continuidade entre os dois conectores finais no pino 28. Se houver continuidade, você tem um cabo ATA padrão. Caso contrário, você tem um cabo CSEL.

A especificação do cabo Ultra DMA requer as seguintes cores de conector:

Um conector final é azul, o que indica que ele se conecta à interface ATA da placa-mãe.
O conector da extremidade oposta é preto e é usado para conectar a unidade master (dispositivo 0) ou uma única unidade se apenas uma estiver conectada ao cabo. Se CSEL for usado, o conector preto configura a unidade como mestre. Se o jumper padrão mestre / escravo for usado, a unidade mestre ainda deve ser conectada ao conector preto, porque ATA-66, ATA-100 e ATA-133 não permitem que uma única unidade seja conectada ao conector do meio, o que resulta em ondas estacionárias que interferem na comunicação de dados.
O conector do meio é cinza e é usado para conectar a unidade escrava (dispositivo 1), se houver.

Figura 7-4 mostra um cabo UltraDMA de 80 fios (parte superior) e um cabo ATA padrão de 40 fios para comparação.

Figura 7-4: Cabo ATA UltraDMA de 80 fios (parte superior) e cabo ATA padrão de 40 fios

Os dispositivos ATA têm algumas ou todas as seguintes seleções de jumpers:

Conectar um jumper na posição mestre habilita o controlador on-board. Todos os dispositivos ATA e ATAPI têm essa opção. Selecione esta posição de jumper se este for o único dispositivo conectado à interface ou se for o primeiro dos dois dispositivos conectados à interface.

Conectar um jumper na posição escravo desabilita o controlador on-board. (Um de nossos revisores técnicos observou que aproveitou isso para recuperar dados de um disco rígido cujo controlador havia falhado, algo muito útil para se ter em mente.) Todos os dispositivos ATA e ATAPI podem ser definidos como escravos. Selecione esta posição de jumper se este for o segundo dispositivo conectado a uma interface que já possui um dispositivo mestre conectado.

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A maioria dos dispositivos ATA / ATAPI tem uma terceira posição de jumper rotulada Cable Select, CS , ou RUSE . Conectar um jumper na posição CSEL instrui o dispositivo a se configurar como mestre ou escravo com base em sua posição no cabo ATA. Se o jumper CSEL estiver conectado, nenhum outro jumper pode ser conectado. Para obter mais informações sobre o CSEL, consulte a seção a seguir.

Ao funcionar como mestre, alguns dispositivos ATA / ATAPI mais antigos precisam saber se são o único dispositivo no canal ou se um dispositivo escravo também está conectado. Esses dispositivos podem ter uma posição de jumper adicional rotulada Único ou Somente . Para tal dispositivo, faça um jumper nele como mestre se for o dispositivo mestre na interface, como escravo se for o dispositivo escravo na interface e como único / somente se for o único dispositivo conectado à interface.

Algumas unidades mais antigas têm um jumper designado Slave Present , ou SP . Este jumper executa a função inversa do único / único jumper, notificando um dispositivo jumper como mestre que também existe um dispositivo escravo no canal. Para tal dispositivo, coloque-o como mestre se for o único dispositivo na interface ou como escravo se for o segundo de dois dispositivos na interface.

Se for o mestre em um canal que também possui um escravo instalado, conecte os jumpers mestre e escravo presentes.

Depois de conectar suas unidades aos conectores corretos nos cabos e definir os jumpers, é hora de permitir que o sistema detecte as unidades. Para isso, reinicie o sistema e execute a configuração do BIOS (você precisará pressionar uma tecla, pois o sistema está inicializando, muitas vezes a tecla é F1, F2, Esc ou Del). No menu, procure uma opção chamada Detecção Automática ou algo semelhante, se o BIOS não mostrar seus drives automaticamente. Use esta opção de detecção automática para forçar a detecção da unidade. Reinicie e você poderá usar suas unidades (você pode então começar a particionar e formatar sua unidade). Se você não conseguir fazer com que suas unidades funcionem com a configuração atual, tente outras configurações conforme explicado aqui

Observe que a configuração do BIOS também informará o número de suas interfaces SATA, se você tiver SATA. Isso será útil para permitir que você determine em qual interface você deve conectar sua unidade para torná-la a unidade primária.

Série ATA (também conhecido como SATA ou S-ATA ) é o sucessor dos padrões ATA / ATAPI mais antigos. SATA tem como objetivo principal uma interface de disco rígido, mas também pode ser usado para unidades ópticas, unidades de fita e dispositivos semelhantes.

Esperava-se originalmente que as unidades e interfaces SATA fossem lançadas em volume no final de 2001, mas vários problemas atrasaram a implantação por mais de um ano. No final de 2002, as placas-mãe e unidades SATA estavam em distribuição limitada, mas foi somente em meados de 2003 que as unidades e placas-mãe SATA com suporte SATA nativo se tornaram amplamente disponíveis. Apesar do início lento, a SATA decolou como um gangbusters. As unidades e interfaces SATA de segunda geração mais rápidas começaram a ser comercializadas no início de 2005.

Existem duas versões do SATA atualmente disponíveis:

SATA / 150 (também chamado SATA150 ) define a primeira geração de interfaces e dispositivos SATA. SATA / 150 opera a uma taxa de dados brutos de 1,5 GB / s, mas a sobrecarga reduz a taxa de dados efetiva para 1,2 GB / s, ou 150 MB / s. Embora essa taxa de dados seja apenas ligeiramente superior à taxa de 133 MB / s do UltraATA / 133, a largura de banda SATA total está disponível para cada dispositivo conectado, em vez de ser compartilhada entre dois dispositivos, como acontece no PATA.

SATA / 300 ou SATA300 (muitas vezes chamado erroneamente SATA II ) define interfaces e dispositivos SATA de segunda geração. SATA / 300 opera a uma taxa de dados brutos de 3,0 GB / s, mas a sobrecarga reduz a taxa de dados efetiva para 2,4 GB / s ou 300 MB / s. As placas-mãe baseadas no chipset NVIDIA nForce4 começaram a ser distribuídas no início de 2005 e foram os primeiros dispositivos compatíveis com SATA / 300 disponíveis. Os discos rígidos SATA / 300 começaram a ser comercializados em meados de 2005. As interfaces e unidades SATA / 300 usam os mesmos conectores físicos que os componentes SATA / 150 e são compatíveis com versões anteriores das interfaces e unidades SATA / 150 (embora com taxa de dados SATA / 150 inferior).

O limite de 128/137 GB

Interfaces ATA mais antigas usam 28 bits Endereçamento de Bloco Lógico ( LBA ), o que limita essas interfaces ao endereçamento de 2²⁸ou 268.435.456 setores em um disco rígido. Como os discos rígidos usam setores de 512 bytes, isso se traduz em um tamanho máximo de unidade com suporte de 137.438.953.472 bytes ou 128 GB. (Os fabricantes de unidades usam GB decimais em vez de GB binários e, portanto, referem-se a esse limite como 137 GB em vez dos 128 GB relatados pelo BIOS e sistema operacional.) Este é um limite de hardware, imposto pela própria interface. As interfaces ATA atuais usam LBA de 48 bits, que expande o tamanho máximo da unidade suportada por um fator de mais de um milhão, para 128 PB ( petabytes , onde um petabyte é 1.024 terabytes).

Se você instalar um disco rígido com mais de 128 GB em uma interface ATA mais antiga, ele funcionará corretamente, mas o espaço em disco além de 128 GB ficará inacessível. Se você realmente precisa suportar discos maiores no que é, afinal, um sistema antigo, uma alternativa é instalar uma placa de expansão que forneça uma ou mais interfaces LBA de 48 bits para discos rígidos PATA. Melhor ainda, instale uma placa adaptadora SATA e use discos rígidos SATA. (Todas as interfaces SATA suportam LBA de 48 bits.) Em ambos os casos, desative a interface ATA da placa-mãe primária para conservar recursos e execute sua unidade óptica e qualquer outro dispositivo ATAPI na interface secundária da placa-mãe.

SATA tem os seguintes recursos importantes:

O PATA usa uma voltagem de sinalização relativamente alta, que em conjunto com altas densidades de pino torna 133 MB / s a taxa de dados mais alta realisticamente alcançável para PATA. SATA usa uma tensão de sinalização muito mais baixa, o que reduz a interferência e a diafonia entre os condutores.

SATA substitui o cabo de fita PATA de 40 pinos / 80 fios por um cabo de 7 fios. Além de reduzir custos e aumentar a confiabilidade, o cabo SATA menor facilita o roteamento do cabo e melhora o fluxo de ar e o resfriamento. Um cabo SATA pode ter até 1 metro (39+ polegadas), contra a limitação de 0,45 metros (18 ') do PATA. Este comprimento aumentado contribui para maior facilidade de uso e flexibilidade ao instalar drives, particularmente em sistemas de torre.

Além de três fios terra, o cabo SATA de 7 fios usa um par de transmissão diferencial (TX + e TX) e um par de recepção diferencial (RX + e RX). A sinalização diferencial, muito usada para armazenamento de servidor baseado em SCSI, aumenta a integridade do sinal, suporta taxas de dados mais rápidas e permite o uso de cabos mais longos.

Além de usar sinalização diferencial, o SATA incorpora detecção e correção de erro superior, o que garante a integridade de ponta a ponta do comando e das transferências de dados em velocidades muito superiores às possíveis com PATA.

SATA parece idêntico ao PATA do ponto de vista do sistema operacional. Assim, os sistemas operacionais atuais podem reconhecer e usar interfaces e dispositivos SATA usando drivers existentes. (No entanto, se o seu sistema usa um chipset ou BIOS que não tem suporte SATA nativo, ou se você está usando um disco de distribuição do sistema operacional anterior ao SATA, pode ser necessário inserir um disquete com drivers SATA durante a instalação das unidades SATA para ser reconhecido.)

SATA Externa

SATA Externa ( eSATA ) destina-se a substituir o USB 2.0 e FireWire (IEEE-1394) para conectar discos rígidos externos. eSATA usa um conector SATA modificado que é muito mais robusto do que o conector SATA padrão relativamente frágil e é classificado para milhares de inserções e remoções. O eSATA estende o comprimento de cabo permitido de 1 metro para 2 metros, permitindo que discos rígidos externos e matrizes sejam colocados convenientemente. eSATA está disponível em variantes de 150 MB / se 300 MB / s, ambas com suporte hot-plugging (conectando ou desconectando a unidade enquanto o sistema está funcionando).

O eSATA oferece uma taxa de transferência muito maior do que o USB 2.0 ou FireWire, porque eSATA não tem a sobrecarga de protocolo que retarda o USB 2.0 e FireWire para uma fração de sua taxa de transferência nominal. O desempenho de um disco rígido externo eSATA é idêntico ao de um disco rígido SATA semelhante funcionando internamente.

A maioria das placas-mãe atuais não possui interfaces eSATA incorporadas, embora algumas placas-mãe introduzidas após meados de 2005 incluam tais interfaces. Se o seu sistema não tiver uma interface eSATA, é fácil adicionar uma. Adaptadores de barramento de host eSATA para sistemas de desktop estão prontamente disponíveis para se encaixar em slots de expansão PCI ou PCI Express. Você pode adicionar suporte eSATA a um sistema de notebook instalando uma placa Cardbus ou ExpressCard eSATA.

Observe que alguns gabinetes de unidade externa transitórios e adaptadores de barramento de host foram vendidos que permitem que unidades SATA padrão sejam conectadas externamente usando protocolos SATA. Esses dispositivos não são compatíveis com eSATA. A maioria usa conectores SATA padrão, embora alguns substituam os conectores e cabos USB 2.0 ou FireWire (embora a interface seja realmente SATA). A maioria não oferece suporte para conexão automática.

Francisco Garc a Maceda observa, 'Eu também mencionaria a combinação de cabo / suporte que algumas empresas (HighPoint e outras) estão vendendo para que você possa transformar uma de suas portas SATA internas em uma externa. É um cabo simples com um conector SATA normal em uma extremidade e um conector eSATA na outra extremidade conectado a um suporte de caixa normal sem nenhum tipo de material eletrônico. Além disso, há gabinetes de unidade externa disponíveis que permitem a instalação de unidades PATA em caixas eSATA externas, por exemplo, a HighPoint RocketMate 1100. Ela pode ser usada com o combo simples de cabo / suporte ou com qualquer placa eSATA ou placa-mãe. '

Ao contrário do PATA, que permite conectar dois dispositivos a uma interface, o SATA dedica uma interface a cada dispositivo. Isso ajuda o desempenho de três maneiras:

Cada dispositivo SATA tem 150 MB / s ou 300 MB / s de largura de banda disponíveis. Embora as unidades PATA atuais não tenham largura de banda restrita ao operar uma por canal, a instalação de duas unidades PATA rápidas em um canal limita o rendimento de ambas.
- PATA permite que apenas um dispositivo use o canal por vez, o que significa que um dispositivo pode ter que esperar sua vez antes de gravar ou ler dados em um canal PATA. Os dispositivos SATA podem escrever ou ler a qualquer momento, sem consideração por outros dispositivos.
- Se dois dispositivos forem instalados em um canal PATA, esse canal sempre operará na velocidade do dispositivo mais lento. Por exemplo, instalar um disco rígido UDMA-6 e uma unidade óptica UDMA-2 no mesmo canal significa que o disco rígido deve operar em UDMA-2. Os dispositivos SATA sempre se comunicam na taxa de dados mais alta suportada pelo dispositivo e pela interface.

Conselhos de Francisco García Maceda

Eu também mencionaria que a maioria das unidades PATA tem um jumper para limitar a capacidade do limite anterior do BIOS de 32 GB. Isso pode salvar seu bacon, porque está se tornando cada vez mais difícil obter discos com menos de 40 GB e, se você tiver que resgatar / clonar uma unidade mais antiga, esta pode ser sua única escolha.

As unidades PATA respondem às solicitações de leitura e gravação na ordem em que são recebidas, independentemente da localização dos dados na unidade. Isso é análogo a um elevador que vai para cada andar na ordem em que os botões de chamada foram pressionados, ignorando as pessoas que esperavam nos andares intermediários. A maioria (mas não todas) das unidades SATA suportam Enfileiramento de comandos nativos ( NCQ ), que permite que a unidade acumule solicitações de leitura e gravação, classifique-as na ordem mais eficiente e, em seguida, processe essas solicitações sem levar em consideração a ordem em que foram recebidas. Este processo, também chamado busca de elevador , permite que a unidade atenda a solicitações de leitura e gravação enquanto minimiza os movimentos da cabeça, o que resulta em melhor desempenho. NCQ é mais importante em ambientes, como servidores, onde as unidades são constantemente acessadas, mas oferece alguns benefícios de desempenho mesmo em sistemas de desktop.

Em relação ao PATA, o SATA usa cabos mais finos e conectores menores e codificados de forma inequívoca. O de 7 pinos Conector de Sinal SATA é usado em ambas as extremidades de um cabo de dados SATA. Ambos os conectores podem ser combinados de forma intercambiável com o conector de dados na unidade ou a interface SATA na placa-mãe. Os 15 pinos Conector de alimentação SATA usa um conector físico semelhante, também com codificação inequívoca. Figura 7-5 mostra um cabo de dados SATA à esquerda e, para comparação, um cabo UDMA ATA à direita. Mesmo considerando o fato de que um cabo ATA suporta dois dispositivos, está claro que usar SATA conserva o espaço da placa-mãe e reduz bastante a confusão de cabos dentro do gabinete.

Figura 7-5: cabo de dados SATA (esquerda) e cabo de dados UltraDMA

A especificação SATA define o comprimento permitido de um cabo de sinal SATA como até 1 metro a mais do que o dobro do comprimento do cabo PATA mais longo permitido. Além de características elétricas superiores e maior comprimento permitido, uma das principais vantagens do cabeamento SATA é seu menor tamanho físico, que contribui para cabos de cabo mais organizados e fluxo de ar e resfriamento muito melhores.

Não há muito a dizer sobre a configuração de um disco rígido SATA. Ao contrário do PATA, você não precisa definir jumpers para mestre ou escravo (embora o SATA suporte a emulação mestre / escravo). Cada unidade SATA se conecta a um conector de sinal dedicado e os cabos de sinal e alimentação são totalmente padrão. Nem você precisa se preocupar em configurar o DMA, decidir quais dispositivos devem compartilhar um canal e assim por diante. Não há preocupação com os limites de capacidade, porque todos os discos rígidos e interfaces SATA suportam LBA de 48 bits. O chipset, BIOS, sistema operacional e drivers nos sistemas atuais reconhecem um disco rígido SATA como apenas outro disco ATA, portanto, não há necessidade de configuração. Você simplesmente conecta o cabo de dados à unidade e à interface, conecta o cabo de alimentação à unidade e começa a usar a unidade. (Em sistemas mais antigos, pode ser necessário instalar os drivers manualmente, e as unidades SATA podem ser reconhecidas como dispositivos SCSI em vez de dispositivos ATA, este é um comportamento normal.)

O que você precisa saber é que você deve conectar uma unidade SATA que pretende ser a unidade SATA primária à interface SATA de número mais baixo (geralmente 0, mas às vezes 1). Conecte uma unidade SATA secundária à interface SATA mais baixa disponível. (Em um sistema com uma unidade PATA primária e uma unidade SATA secundária, use a interface SATA 0 ou superior.) Qualquer unidade de disco rígido PATA deve ser configurada como um dispositivo mestre, se possível. Conecte uma unidade PATA primária como mestre principal e uma unidade PATA secundária como mestre secundária.

ATAQUE ( Matriz redundante de discos / unidades baratas ) é um meio pelo qual os dados são distribuídos em dois ou mais discos rígidos físicos para melhorar o desempenho e aumentar a segurança dos dados. Um RAID pode sobreviver à perda de qualquer unidade sem perder dados, porque a redundância da matriz permite que os dados sejam recuperados ou reconstruídos a partir das unidades restantes.

O RAID era anteriormente muito caro para implementar e, portanto, usado apenas em servidores e estações de trabalho profissionais. Isso não é mais verdade. Muitos sistemas e placas-mãe recentes têm interfaces ATA e / ou SATA com capacidade para RAID. O baixo preço das unidades ATA e SATA e o suporte RAID integrado significam que agora é prático usar RAID em PCs comuns.

Existem cinco níveis definidos de RAID, numerados de RAID 1 a RAID 5, embora apenas dois desses níveis sejam comumente usados em ambientes de PC. Alguns ou todos os seguintes níveis de RAID e outras configurações de várias unidades são compatíveis com muitas placas-mãe atuais:

JBOD ( Apenas um monte de drives ), também chamado Modo Span ou Modo de expansão , é um modo operacional não RAID compatível com a maioria dos adaptadores RAID. Com o JBOD, duas ou mais unidades físicas podem ser combinadas logicamente para aparecer para o sistema operacional como uma unidade maior. Os dados são gravados na primeira unidade até que ela esteja cheia, depois na segunda unidade até que ela esteja cheia e assim por diante. No passado, quando as capacidades dos drives eram menores, os arrays JBOD eram usados para criar volumes únicos grandes o suficiente para armazenar bancos de dados enormes. Com unidades de 300 GB ou maiores agora disponíveis, raramente há um bom motivo para usar o JBOD. A desvantagem do JBOD é que a falha de qualquer unidade torna o array inteiro inacessível. Como a probabilidade de falha de uma unidade é proporcional ao número de unidades na matriz, um JBOD é menos confiável do que uma unidade grande. O desempenho de um JBOD é o mesmo das unidades que compõem o array.

RAID 0 , também chamado striping de disco , não é realmente RAID, porque não fornece redundância. Com o RAID 0, os dados são gravados intercalados em duas ou mais unidades físicas. Como as gravações e leituras são divididas em duas ou mais unidades, o RAID 0 fornece as leituras e gravações mais rápidas de qualquer nível de RAID, com desempenho de gravação e leitura visivelmente mais rápido do que o fornecido por uma única unidade. A desvantagem do RAID 0 é que a falha de qualquer unidade da matriz causa a perda de todos os dados armazenados em todas as unidades da matriz. Isso significa que os dados armazenados em uma matriz RAID 0 correm mais risco do que os dados armazenados em uma única unidade. Embora alguns jogadores dedicados usem RAID 0 em busca do melhor desempenho possível, não recomendamos o uso de RAID 0 em um sistema de desktop típico.

RAID 0 NÃO É SENTIDO PARA SISTEMAS DE DESKTOP

Na verdade, o RAID 0 oferece poucos benefícios de desempenho para um PC desktop típico. O RAID 0 se destaca quando o subsistema de disco é muito usado, como acontece com um servidor que oferece suporte a muitos usuários. Poucos sistemas de usuário único acessam os discos com intensidade suficiente para se beneficiar do RAID 0.

RAID 1 , também chamado espelhamento de disco , duplica todas as gravações em duas ou mais unidades de disco físico. Conseqüentemente, o RAID 1 oferece o nível mais alto de redundância de dados ao custo de reduzir pela metade a quantidade de espaço em disco visível para o sistema operacional. A sobrecarga necessária para gravar os mesmos dados em duas unidades significa que as gravações do RAID 1 são normalmente um pouco mais lentas do que as gravações em uma única unidade. Por outro lado, porque os mesmos dados podem ser lidos de qualquer unidade, um adaptador RAID 1 inteligente pode melhorar o desempenho de leitura ligeiramente em relação a uma única unidade, enfileirando solicitações de leitura para cada unidade separadamente, permitindo-lhe ler os dados de qualquer unidade que tenha seu cabeças mais próximas dos dados solicitados. Também é possível para uma matriz RAID 1 usar dois adaptadores de host físicos para eliminar o adaptador de disco como um único ponto de falha. Em tal arranjo, chamado duplexação de disco , a matriz pode continuar operando após a falha de uma unidade, um adaptador de host ou ambos (se eles estiverem no mesmo canal).

RAID 5 , também chamado striping de disco com paridade , requer pelo menos três unidades de disco físicas. Os dados são gravados em blocos em unidades alternadas, com blocos de paridade intercalados. Por exemplo, em uma matriz RAID 5 que compreende três unidades físicas, o primeiro bloco de dados de 64 KB pode ser gravado na primeira unidade, o segundo bloco de dados na segunda unidade e um bloco de paridade na terceira unidade. Os blocos de dados e blocos de paridade subsequentes são gravados nas três unidades de forma que os blocos de dados e os blocos de paridade sejam distribuídos igualmente nas três unidades. Os blocos de paridade são calculados de modo que, se qualquer um de seus dois blocos de dados for perdido, ele pode ser reconstruído usando o bloco de paridade e o bloco de dados restante. Uma falha de qualquer unidade na matriz RAID 5 não causa perda de dados, porque os blocos de dados perdidos podem ser reconstruídos a partir dos blocos de dados e de paridade nas duas unidades restantes. Um RAID 5 fornece um desempenho de leitura um pouco melhor do que uma única unidade. O desempenho de gravação do RAID 5 é normalmente um pouco mais lento do que o de uma única unidade, devido à sobrecarga envolvida na segmentação dos dados e no cálculo dos blocos de paridade. Como a maioria dos PCs e pequenos servidores fazem mais leituras do que gravações, o RAID 5 costuma ser o melhor meio-termo entre desempenho e redundância de dados.

Um RAID 5 pode compreender qualquer número arbitrário de unidades, mas na prática é melhor limitar o RAID 5 a três ou quatro unidades físicas, porque o desempenho de um RAID 5 degradado (aquele em que uma unidade falhou) varia inversamente com o número de unidades na matriz. Um RAID 5 de três unidades com uma unidade com falha, por exemplo, é muito lento, mas provavelmente pode ser usado até que a matriz possa ser reconstruída. Um RAID 5 degradado com seis ou oito unidades geralmente é muito lento para ser usado.

RAID NÃO SUBSTITUI BACKUPS

Usar o RAID 1 ou RAID 5 é uma maneira barata de se proteger contra a perda de dados devido a uma falha no disco rígido, mas o RAID não substitui o backup. RAID protege só contra falha da unidade. Para se proteger contra corrupção acidental ou exclusão de arquivos ou perda devido a incêndio, inundação ou roubo, você ainda deve fazer backup de seus dados.

Se sua placa-mãe não tem suporte para RAID ou se você precisa de um nível RAID não fornecido pela placa-mãe, você pode instalar um adaptador RAID de terceiros, como os feitos pela 3Ware ( http://www.3ware.com ), Adaptec ( http://www.adaptec.com ), Tecnologias de ponta ( http://www.highpoint-tech.com ), Promise Technology ( http://www.promise.com ), e outros. Verifique o suporte do sistema operacional antes de adquirir tal placa, principalmente se você estiver executando o Linux ou uma versão anterior do Windows.

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