Organização e Arquitetura de
Computadores
Material de apoio
Sistemas de arquivos: IDE, SATA e SCSI.
Tópico: 16
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Esclarecimentos
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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, 2007.
 STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores :
projeto para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005.
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Inteface entre
Dispositivos de Entrada e Saída
Interface IDE
Integrated Drive Electronic
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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.
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ATA e ATAPI
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ATA - Advanced Advanced Technology Technology Attachment Attachment
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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
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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.
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Conexão EIDE
Enhanced Integrated Drive Electronic
Interface EIDE
Enhanced Integrated Drive Electronic
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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:
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Endereçar mais de 504MB
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Acesso rápido ao disco rígido
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Suporte ao Direct Memory Access (DMA)
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Suporte a unidades adicionais , tais como CD-ROM
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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.
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LBA-Logical Block Addressing
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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.
Tecnologia DMA
Direct Memory Access
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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.
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PIO (Programmed Input/Output)
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Padrão Ultra-ATA
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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.
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Padrão SATA (Serial Advanced Technology Attachment)
Padrão PATA (Parallel Serial Advanced Technology Attachment)
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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.
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Conectores
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Conector na Placa-Mãe
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Comparação entre
Padrões de Diferentes Discos Rígidos
Interface SCSI
(Small Computer System Interface)
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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.
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Características SCSI
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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.
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Funcionamento SCSI
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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.
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Adaptadores Wide SCSI e Narrow SCSI
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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.
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Ligação de SCSI