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[TUTORIAL] Pra Você Que Meche Com HD

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[TUTORIAL] Pra Você Que Meche Com HD

Mensagem por Poseidon em Qui Mar 29, 2012 12:01 am

Tutorial sobre HDs

IDE
Abreviação de Intelligent Drive Electronics ou também Integrated Drive Electronics.

A interface IDE é uma interface para drives de armazenamento onde o controlador está integrado no disco rígido ou nos drives de cd. É um termo genérico, onde é coberto com mais tecnologia pelo ATA.

ATA
Abreviação de Advanced Technology Attachment, é uma implementação no disco que integra o controlador no próprio disco. Existem várias versões, desenvolvidas pela SFF (Small **** Factor Committee)

ATA: Conhecido como IDE, suporta um ou dois drives, interface 16 bits e PIO modos 0, 1 e 2;

ATA-2: Suporta modos PIO mais rápidos (3 e 4) e multipalavra modo DMA (modo 1 e 2). Também suporta logical block ***ressing (LBA) e transferências de bloco. É conhecido como ATA rápido ou EIDE (Enhanced IDE);

ATA-3: Pequena revisão do ATA-2;

Ultra-ATA: Também chamado de Ultra DMA, ATA 33, e DMA-33, suporta multipalavra DMA e até modo 3 rodando a até 33MBps;

ATA/66: Uma versão do ATA proposta pela Quantum, e suportada pela Intel, dobra a velocidade do ATA para até 66MBps; Lembre-se que a partir deste padrão, os cabos IDE ATA de 40 fios podem não suportar a alta velocidade, resultando em perda de performance, por isso, cabos IDE ATA de 80 vias foram criados, para poderem transmitir e acompanhar os HDs com os padrões acima do ATA 66. O cabo de 80 vias tem 40 vias a mais que o antigo cabo de 40 vias. Estas 40 vias a mais são vias terras, que ficam entre as 40 vias de sinais para separá-los, prevenindo corrupção de dados e interferências;

ATA/100: Versão atualizada do ATA/66 incrementou a performance do ATA/66 para 100MBps, claro, também chamado de modo UDMA 5;

ATA/133: Última versão, mais atual, mas que raramente apresenta vantagem em cima do ATA 100, por isso, fabricantes com Intel não tem interface ATA 133 em seus southbridge, somente ATA 100, e com algumas fabricantes de HD como Western Digital, fazem discos rígidos ATA 100, que não tem diferença real para um Maxtor ATA 133, por exemplo. Também chamado de modo UDMA 6.

UDMA (Ultra DMA)
Um protocolo desenvolvido pela Quantum e Intel que suporta transferência de dados em modo BURST (tecnologia onde os dados são transmitidos mais rápido que o padrão normal) de 33,3MBps (atualmente, aceita até 133MBps no padrão ATA 133). Este protocolo se faz necessário para extrair as vantagens da alta velocidade dos discos ULTRA ATA.

PATA
ATA também é chamada de PATA, (Parallel ATA), pois usa uma sinalização (troca de dados) paralela. Diferente da SATA (Serial ATA), que usa sinalização serial.

Enhanced IDE
Abreviação de Enhanced IDE, uma nova versão do IDE desenvolvida pela Western Digital. Suporta transmissão de dados entre 4 a 16.6MBps, mais ou menos 3 vezes mais rápido que o antigo padrão IDE (veja que isso é antigo né gente). Em adição, poderia suportar HDs de até 8.4GB onde o limite anterior era HDs de 528mb. Por causa do baixo custo, substituiu o SCSI em várias áreas, principalmente os pcs de mesa, ou para consumidores, os desktops.

Algumas vezes EIDE é referido como Fast ATA ou Fast IDE que é a mesma coisa, mas foi desenvolvido e promovido pela Seagate. Também chamado de ATA-2.

ATAPI
Abreviação de AT Attachment Packet Interface, uma extensão do EIDE, que habilita a interface a suportar drives de CD-ROM e fitas magnéticas.

Como é o conector IDE ATA
Alguns fabricantes colocam com diferentes cores ou em locais diferentes, mas o formato do conector é o mesmo.






Abaixo, um conector ATA perto de um de disquete. No caso, o de disquete é o que está acima, e dá para ver que é menor em relação ao ATA.







Pinagem dos conectores IDE ATA

Cabos






Conector Azul: É o conector que se liga ao IDE ATA da placa-mãe ou de uma placa adaptadora IDE ATA pci por exemplo.

Cinza: Fica no meio do cabo (cabo IDE ATA que liga 2 periféricos), e vai conectado ao drive SLAVE. Se o sistema tem apenas um drive, deixe este conector sem usar.

Preto: Fica na ponta oposta ao azul. Vai ligado ao drive master, ou ao único drive do sistema.

Abaixo, um cabo de 40 vias (em contraste com o acima de 80 vias).






O fio vermelho na lateral marca o conector 1 do cabo, e claro, onde deve ser ligado ao pino 1 do conector ou drive IDE ATA.

Diferença entre o de 80 vias (de acima) e o de 40 vias (de baixo), na foto abaixo:






E os Rounded Cables? São moda ou são necessários?
Os Rounded Cable (cabo redondo) nada mais é do que um cabo IDE ATA de 80 vias (na grande maioria dos casos) que foi "desfiado" e colocado em um tubo de plástico. Alguns modelos trazem línguas para facilitar a remoção, cores novas (para casemod), e a vantagem, de ao serem mais finos que os FLAT Cable (cabo "achatado", como na foto acima), é que melhoram a refrigeração interna do gabinete, já que o cabo é fino e permite ao ar circular com mais facilidade. Alguns fabricantes até colocam "blindagem" nos cabos, nada mais que uma espécie de papel alumínio, ou alguns mais modernos, com revestimento de cobre ou outro material, a fim de criar uma blindagem magnética. Fabricantes dizem que a blindagem pode garantir até 15% de desempenho a mais com rounded cable blindado, mas na prática, o ganho fica em média nos 1%...






Detalhe: Existem cabos rounded para floppy (drive de disquete) e SCSI Rounded, ou seja, um SCSI redondo, o problema é encontrar os SCSI round no mercado...Placas mãe como a Epox 8RDA3+, Abit Ic7-G vem com cabos rounded como acessórios...

SATA
Abreviação de S-ATA que quer dizer Serial ATA, uma evolução do PATA. É um link serial, e o cabo SATA cria uma conexão ponto a ponto entre os dispositivos, no caso, mobo e hd. A taxa inicial de transferência é de 150MBps, daí o nome de SATA 150. Uma das vantagens é o cabo de dados (cabo serial) de dimensão super reduzida em relação aos antigos cabos para ATA.

Cabos ATA podem ter extensão de até 40cm enquanto os cabos seriais (cabos de dados SATA) podem ter até um metro de comprimento. A tensão do sinal caiu de 5.0 volts para apenas 0.7 volts no SATA. Com isso, os controladores poderão ser menores, além de menor consumo de energia e menor dissipação de calor.

SATA vai suportar dispositivos ATAPI. Inclusive já existem vários chips SATA que suportam drives ATAPI (cd-rom). HOT SWAP é suportado por algumas controladoras. A partir da Geração 2, deverá ser padrão.





Nunca viu um conector SATA de dados? Na foto abaixo, existem 4 conectores SATA de dados, todos na cor laranja. Cada fabricante coloca uma cor, mas o formato é igual. O Amarelão é um IDE ATA RAID. (Foto da MSI NEO 875).






Abaixo os conectores de energia na direita (15 pinos) e dados na esquerda (7 pinos) de um HD SATA.






Detalhe acima dos conectores de energia na esquerda e dados na direita. Algumas poucas fontes novas trazem conectores SATA de energia. Mas mesmo nas que não tem, você só precisa usar o adaptador como na foto abaixo.






Ainda assim, alguns HDs SATA tem além dos conectores SATA, também o conector de energia padrão de 4 pinos, dos ATA. Isso ajuda no upgrade já que diminui o uso de adaptadores como os acima.






Os HDs SATA tem jumpers, mas os mesmo só são usados pelas fabricantes.

Existe a possibilidade de ligar um HD ATA num conector SATA?

Existe sim. Atualmente alguns fabricantes como a High Point, disponibilizam no mercado um adaptador que é ligado no HD ATA, e se ligam à placa-mãe via conector SATA. Fabricantes de placa-mãe como a ABIT disponibilizam este adaptador em algumas placas mãe como a NF7-S v2.0.






Veja que o adaptador (acima, preto ou o modelo branco) é bem pequeno, e claro, infelizmente precisa de energia para funcionar. (Digo infelizmente, pois aumenta o consumo de energia, apesar de pouco, e o monte de fios dentro do PC).

A foto abaixo mostra em detalhes, como é o adaptador acima: (No caso abaixo, é um modelo Serillel 2 da ABIT)



Zona verde: É onde o HD ATA vai ser conectado.

Zona vermelha: Onde vai ser ligado o cabo SATA, e a outra ponta do cabo SATA vai ligado na placa-mãe.

Zona azul: É aonde vai ligado o cabo de energia.

Como é um cabo SATA de dados?
Bom, o cabo é fino, e só pode ligar um hd... Veja a foto de um modelo abaixo.






Acima, cabo que normalmente acompanha as placas mãe da abit.

Abaixo, comparação visual entre um cabo SATA, Round Cable e Flat cable.






E se minha placa-mãe não tiver SATA, como posso usar um HD SATA nela?

Preciso de mais portas ATA ou SATA, o que fazer?
Neste caso, você pode ou comprar uma nova placa-mãe com mais portas, ou adquirir uma placa pci que tenha as portas ATA ou SATA.

Abaixo, foto de uma placa PCI com 4 portas SATA e logo abaixo desta, uma com 2 portas ATA.






SATA via chip ou onboard?
Atualmente temos dois tipos de controladoras SATA. As que vêm onboard na placa-mãe, através de chips de terceiros como os chips da Promise, Silicon Image entre outros. Ou temos o SATA via chip, ou seja, já vem a opção de SATA no próprio chip southbridge ou northbridge (caso dos Nforce 3).

Qual é melhor? Bom, depende da qualidade e características de cada controladora SATA. A vantagem do que vem ligado no southbridge é que assim, o SATA pode ter uma ligação direta com o southbridge através de um canal exclusivo, ao invés de utilizar o barramento PCI. Mas claro, existem SATAS que mesmo sendo providos pelo southbridge, ainda assim utilizam ponte no PCI.

A vantagem de se usar um canal exclusivo é diminuir latências e claro, manter ao máximo a banda do SATA. No caso de usar ponte no pci, a controladora SATA além de ter limite de 133MB/s (limite do PCI), vai disputar banda com outros periféricos como outras placas pci, som onboard, rede onboard...

Algumas controladoras como as Intel 875P, podem fazer com que o SATA do southbridge seja identificado pelo Windows como um IDE normal (pra não dizer ATA). Assim, na instalação do Windows, por exemplo, não é necessário instalar drivers para que o sistema reconheça o disco rígido SATA.

HOT SWAP
Algumas controladoras SATA 1 oferecem a opção de HOT SWAP (ou HOT PLUG). HOT SWAP é o que se chama em português de troca a quente, que na verdade, é retirar um dispositivo de hardware com o PC ainda ligado sem ocasionar problemas. Por exemplo, neste caso, retirar um HD com o PC já operando ou instalar outro hd. Infelizmente, apesar de algumas controladoras, placas mãe e bios suportarem esta opção, a maioria dos Sistemas Operacionais usados em pcs desktop não suporta esta operação.

FAT 16 ou FAT 32? FAT 32 ou NTFS? Qual o melhor e porquê?






SCSI
Abreviação de Small Computer System Interface. Pronuncia-se "scuzzy", SCSI é uma interface paralela usada pela Apple Macintosh, e vários sistemas Unix, para ligar periféricos. Atualmente, é estendida a qualquer computador, mas como o fator preço pesa, SCSI é um disco rígido mais usado em locais onde o mesmo deve funcionar 24/7, e ter segurança para dados, além de velocidade de busca. Servidores são os principais alvos. Um consumidor comum pode tranqüilamente adquirir um. Na maioria dos casos, os discos SCSI necessitam de placas adaptadoras (que possuem a controladora padrão SCSI) SCSI (na maioria, as placas adaptadoras SCSI são PCI, 32 ou 64 bits) para poder ligar o hd. Poucas são as placas mãe que tem uma controladora SCSI nativa onboard.

Interface SCSI promovia até 80 Mbps, muito mais rápido que as portas serial e paralela. Além disso, era possível instalar vários SCSI em apenas uma porta original. Por isso SCSI é chamado de um "sistema" I/O ao invés de simples interface. Atualmente, SCSI chega até a 320MB/s, além do hot swap, e discos com confiabilidade e tempo de vida muito superiores aos discos ATA. Além disso, alta rotação e baixo tempo de busca fazem destes discos, verdadeiras jóias se bem usados...

Apesar do SCSI ser padronizado, existem milhares de variantes, em capacidades, desempenho e portas (conectores), o que gera incompatibilidade entre várias variantes entre si mesmas.

Veja mais sobre este padrão aqui.

Padrões:

SCSI-1: Usa bus de 8 bit, suporta até 4MBps.

SCSI-2: Idem acima, mas usa conector de 50 pinos, invés dos 25 pinos e suporta múltiplos periféricos. Este padrão é o que as pessoas se referem quando dizem Plain SCSI.

Wide SCSI: Usa cabo mais largo (168 fios para 68 pinos) para suportar 16bits.

Fast SCSI: Usa bus de 8 bits, mas dobra o clock para suportar até 10MBps.

Fast Wide SCSI: Usa 16 bits e suporta até 20MBps.

Ultra SCSI: Usa bus de 8 bits, e suporta até 20MBps.

SCSI-3: Usa bus de 16bits, suporta até 40MBps, também chamada de Ultra Wide SCSI.

Ultra2 SCSI: Usa bus de 8 bits e suporta até 40MBps.

Wide Ultra2 SCSI: Usa bus de 16bits e suporta até 80MBps.

Quer saber os novos padrões em uma tabela ótima? Veja aqui.

SCSI Parity: Esta opção assegura integridade de dados. Deve ser ativada sempre. Adaptadoras SCSI antigas não tem suporte a esta opção.

Start on Delay: Controlado por jumper. Este atrasa (Delay (atraso)) a partida do drive. Quando se liga o sistema, a ligação do HD pode dar sobrecarga na fonte (hds podem atingir mais de 25w na partida), se muitos hds dão partida junto ao sistema. Este comando impede o drive de dar partida até receber um START command1.

E os conectores SCSI?

Quer ver todos os conectores? Veja mais aqui.






RAID?
Redundant Array of Inexpensive Disks, ou disposição redundante de discos baratos. A idéia é um sistema "unidos venceremos", onde vários HDs são combinados para aumentar a performance. Num nível mais complexo, o RAID pode ser usado também para melhorar a confiabilidade do equipamento, através de espelhamento ou paridade. Num sistema RAID 1, onde temos dois HDs, sendo que o segundo armazena uma cópia fiel dos dados do primeiro, mesmo que um dos HDs pife de uma hora para outra, o sistema continua intacto, funcionando como se nada tivesse acontecido. Existem outras definições ligada a configurações veja os exemplos abaixo.

RAID 0 (Striping)
Este é o modo RAID que permite obter a melhor performance possível, sacrificando parte da confiabilidade. Todos os HDs passam a ser acessados como se fossem um único drive. Ao serem gravados, os arquivos são fragmentados nos vários discos, permitindo que os fragmentos possam ser lidos/gravados ao mesmo tempo.

Usando RAID 0 a performance um patamar próximo da velocidade de todos os HDs somada. Ao usar 4 HDs com taxa de transferência de 20 MB/s cada em RAID 0, você teria uma taxa de transferência total em torno de 75 MB/s. O problema é que caso qualquer um dos HDs apresente problemas, serão perdidos os dados armazenados em todos os HDs, já que qualquer arquivo torna-se inútil caso uma parte do código seja perdida. Este modo RAID é suportado tanto por controladores RAID IDE, quanto controladores SCSI.






RAID 1 (Mirroring)
Mirroring significa espelhamento. Este modo RAID é obtido usando dois quatro ou mais HDs, desde que um número par. Um dos HDs em cada par armazena dados, enquanto o segundo armazena uma cópia fiel dos mesmos dados. Caso qualquer um dos HDs pare, ele é automaticamente substituído pelo seu "clone" e o sistema continua intacto. Na maioria das controladoras RAID SCSI é possível realizar a troca do HD defeituoso "a quente", com o micro ligado, recurso ainda não disponível nas controladoras RAID IDE que também possuem a limitação de suportar no máximo 4 HDs simultaneamente.

Esta troca à quente não é tão importante nos PCs domésticos já que depois de tantos paus do Windows 95/98/ME ninguém mais se importa em reiniciar o micro de vez em quanto. Mas, num servidor de alta disponibilidade este recurso é essencial para evitar uma pane na rede.






RAID 10 (ou RAID 0+1)
Este sistema combina características do RAID 0 e RAID 1, daí o nome. O RAID 10 pode ser implementando em sistemas com 4 discos ou mais, sendo obrigatório um número par (6, 8, etc.). Metade dos discos armazena dados e a outra metade armazena uma cópia. A metade que armazena dados é combinada, formando um sistema RAID 0, aumentando a performance, porém mantendo a confiabilidade, já que temos cópias de todos os dados. Usando 4 HDs de 20 GB em modo 10, teremos 40 GB de dados e o dobro de desempenho que em um HD sozinho, mas sem abrir mão da segurança.

RAID 2
RAID-2 é similar ao RAID-4, mas armazena informação ECC (error correcting code), que é a informação de controle de erros, no lugar da paridade. Este fato possibilitou uma pequena proteção adicional, visto que todas as unidades de disco mais novas incorporaram ECC internamente.






RAID-2 pode oferecer maior consistência dos dados se houver queda de energia durante a escrita. Baterias de segurança e um desligamento correto, porém, podem oferecer os mesmos benefícios. RAID-3 é similar ao RAID-4, exceto pelo fato de que ele usa o menor tamanho possível para a stripe. Como resultado, qualquer pedido de leitura invocará todos os discos, tornando as requisições de sobreposição de E/S difíceis ou impossíveis.

A fim de evitar o atraso em razão da latência rotacional, o RAID-3 exige que todos os eixos das unidades de disco estejam sincronizados. A maioria das unidades de disco mais recentes não possuem a habilidade de sincronização do eixo, ou se são capazes disto, faltam os conectores necessários, cabos e documentação do fabricante. Nem RAID-2 e nem RAID-3 são suportados pelos drivers de RAID por software no Linux.

RAID 3
O RAID 3 usa um sistema de paridade para manter a integridade dos dados. Num sistema com 5 HDs, o 4 primeiros servirão para armazenar dados, enquanto o último armazenará os códigos de paridade.

Nos 4 primeiros drives temos na verdade um sistema RAID 0, onde os dados são distribuídos entre os 4 HDs e a performance é multiplicada por 4. Porém, os códigos armazenados no 5º HD permitem recuperar os dados caso qualquer um dos 4 HDs pare. A recuperação é feita usando os códigos de correção de erros combinados com os dados distribuídos nos outros HDs.

É possível aplicar o RAID 3 a sistemas com mais HDs, sendo que sempre um armazenará os códigos de correção. Claro que este sistema funciona apenas caso apenas um HD apresente problemas, caso dê-se o azar de dois ou mais HDs apresentarem problemas ao mesmo tempo, ou antes da controladora terminar a reconstrução dos dados, perdem-se todos os dados de todos os HDs. Os modos RAID 3, RAID 4, RAID 5 e RAID 53 estão disponíveis apenas em controladoras SCSI.






RAID 4
Este modo é parecido com o RAID 3, novamente um dos discos é dedicado à tarefa de armazenar os códigos de paridade, mas a forma como os dados são gravados nos demais discos é diferente. No RAID 3 os dados são divididos, sendo cada fragmento salvo em um disco diferente. Isto permite ganhar velocidade tanto na gravação quanto na leitura dos dados.

No RAID 4 os dados são divididos em blocos, pedaços bem maiores do que no RAID 3. Com isto, é possível ler vários arquivos ao mesmo tempo, o que é útil em algumas aplicações, porém o processo de gravação é bem mais lento que no RAID 3. O RAID 4 apresenta um bom desempenho em aplicações onde seja preciso ler uma grande quantidade de arquivos pequenos. Uma desvantagem é que no RAID 4 o tempo de reconstrução dos dados caso um dos HDs falhe é bem maior do que no RAID 3.

RAID 5
Este é mais um sistema baseado no uso de paridade para garantir a integridade dos dados caso um HD falhe. A diferença sobre o RAID 3 é que ao invés de dedicar um HD a esta tarefa, os dados de correção são espalhados entre os discos. A vantagem sobre o RAID 3 é alcançar taxas de leitura um pouco mais altas, pois será possível ler dados a partir de todos os HDs simultaneamente, entretanto as gravações de dados são um pouco mais lentas.

O RAID 5 pode ser implementado com a partir de 3 discos. Apesar dos dados de paridade serem espalhados pelos discos, o espaço esquivamente à um dos HDs é consumido por eles. Usando 4 HDs de 20 GB cada um, teremos 60 GB para dados e 20 GB para os códigos de paridade. Usando 8 HDs teremos 140 GB para dados e os mesmos 20 GB para paridade, e assim por diante.





RAID 53 (ou 5+3)
Ao contrário do que o nome sugere, este modo é uma combinação dos modos 3 e 1. O RAID 53 pode ser implementado em sistemas com pelo menos 5 HDs. Os dois primeiros HDs formam um sistema RAID 3, com os dados distribuídos entre eles. Os dois HDs seguintes formam um sistema RAID 0, enquanto o último armazena códigos de paridade de todos. Este sistema apresenta um balanço entre as boas taxas de transferência do RAID 3 e a boa performance ao ler vários arquivos pequenos do RAID 0. Porém, não existe 100% de garantia de recuperar todos os dados caso um dos HDs falhe. Justamente por isso este é um modo pouco usado.

RAID 6
É um padrão RAID relativamente novo, suportado por apenas algumas controladoras. É semelhante ao RAID 5, porém usa o dobro de bits de paridade, garantindo a integridade dos dados caso até 2 dos HDs falhem ao mesmo tempo. Ao usar 8 HDs de 20 GB cada um em RAID 6, teremos 120 GB de dados e 40 GB de paridade.

Mais info em RAID? Clique aqui.

Bom, e as placas mãe DFI que tem RAID 1.5? O que é isso? Resumidamente, é um RAID 10 ou 0+1 com somente 2 hds.....veja a ótima animação em flash da explicação de como funciona esta tecnologia neste link.

Tabela rápida contando quais vantagens/desvantagens de cada RAID?

Posso usar um conector ATA RAID para ligar o meu CD-ROM?
Nem sempre. Depende da controladora RAID. Algumas tem suporte para operar drives ópticos mas outras não tem este suporte, se restringindo a hds somente.

Minha placa-mãe não tem SATA RAID, ou preciso de mais portas. O que fazer?
Neste caso, você pode trocar de placa-mãe por uma que supra suas necessidades ou comprar uma placa pci com conectores ATA que operem em RAID ou SATA que operem em RAID. Vale lembrar que também há placas pci que oferecem conectores RAID ATA e SATA juntos.






Acima, placa pci com 2 portas ATA RAID e com 4 portas ATA RAID






Acima, placa-mãe Epox 4PCA3+ que tem 4 portas ATA RAID (em vermelho). Neste caso, até 8 hds podem ser instalados.



Acima, uma Abit KV8 MAX 3, e sua controladora onboard da Silicon modelo 3114, oferecendo 4 portas SATA RAID. Esta controladora suporta ATAPI e HOT SWAP.
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