5.3. Interfaces do Dispositivo de Armazenamento em Massa
Cada dispositivo usado num sistema de computador deve ter alguns meios de conectar-se ao sistema do computador. Esse ponto de conexão é conhecido como uma interface. Os dispositivos de armazenamento em massa não são diferentes — também têm interfaces. É importante saber sobre as interfaces por duas razões:
Há muitas interfaces diferentes (na maioria incompatíveis)
Interfaces diferentes têm características de desempenho e preços diferentes
Infelizmente, não há uma única interface de dispositivo universal e muito menos uma única interface de dispositivo de armazenamento em massa. Sendo assim, os administradores de sistemas devem estar cientes da(s) interface(s) suportada(s) pelos sistemas de sua empresa. Caso contrário, há um risco real de adquirir o hardware errado ao planejar uma atualização (upgrade) dos sistemas.
Interfaces diferentes têm capacidades de desempenho diferentes, o que torna algumas interfaces mais indicadas para determinados ambientes. Por exemplo: interfaces capazes de suportar dispositivos de alta velocidade são mais indicadas para ambientes de servidores, enquanto interfaces mais lentas são mais indicadas para o uso leve do desktop. Tais diferenças de desempenho também trazem diferenças nos preços, portanto você — como sempre — obtém aquilo que pagou. A computação de alto desempenho não é barata.
5.3.1. Histórico
Ao longo dos anos, houve muitas interfaces diferentes criadas para dispositivos de armazenamento em massa. Algumas foram deixadas de lado e outras ainda estão em uso. No entanto, a seguinte lista é provida para se ter uma idéia do escopo do desenvolvimento das interfaces ao longo dos últimos trinta anos e para oferecer uma perspectiva das interfaces usadas hoje.
- FD-400
Uma interface originalmente desenvolvida para os drives de disco floppy de 8 polegadas em meados dos anos 70. Usava um cabo condutor 44 com um conector 'circuit board edge' que fornecia energia e dados.
- SA-400
Uma outra interface de drive de disco floppy (desta vez, desenvolvida originalmente no fim dos anos 70 para o então novo drive de floppy de 5,25 polegadas). Usava um cabo condutor 34 com um conector socket padrão. Uma versão ligeiramente modificada desta interface ainda é usada hoje em dia para drives de disquetes de 5,25 e 3,5 polegadas.
- IPI
Significa 'Intelligent Peripheral Interface'. Essa interface foi usada nos drives de disco de 8 e 14 polegadas, empregados em mini-computadores dos anos 70.
- SMD
Um sucessor da IPI, o SMD ('Storage Module Device') foi usado em discos rígidos de mini-computadores de 8 e 14 polegadas nos anos 70 e 80.
- ST506/412
Uma interface de disco rígido do início dos anos 80. Usada em muitos computadores pessoais da época, essa interface usava dois cabos — um condutor 34 e um condutor 20.
- ESDI
Significa Interface Aprimorada de Dispositivo Pequeno ('Enhanced Small Device Interface'). Essa interface foi considerada sucessora da ST506/412 com taxas de transferência mais rápidas e tamanhos maiores de drives suportados. Datada de meados dos anos 80, a ESDI usava o mesmo esquema de conexão de dois cabos de sua antecessora.
Havia também interfaces proprietárias dos maiores fabricantes de computadores da época (IBM e DEC, principalmente). A intenção por trás da criação destas interfaces era tentar proteger o negócio extremamente lucrativo dos periféricos para seus computadores. Entretanto, devido sua natureza proprietária, os dispositivos compatíveis com estas interfaces eram mais caros que seus dispositivos não proprietários equivalentes. Por causa disso, estas interfaces não tiveram popularidade à longo prazo.
Apesar das interfaces proprietárias terem desaparecido em sua maioria, e as interfaces descritas no início desta seção não terem muito ou nenhum market share, é importante saber sobre estas interfaces que não são mais usadas, pois provam uma questão — nada permanece por muito tempo na indústria de computadores. Portanto, fique atento às novas tecnologias de interface. Um dia você pode descobrir que uma delas pode ser melhor para suas necessidades do que aquelas mais tradicionais que você usa.
5.3.2. Interfaces Padrão de Hoje
Ao contrário das interfaces proprietárias mencionadas na seção anterior, algumas interfaces foram mais amplamente adotadas e transformaram-se nos padrões da indústria. Duas interfaces em particular sofreram essa transição e são o coração da indústria de armazenamento de hoje:
IDE/ATA
SCSI
5.3.2.1. IDE/ATA
IDE significa 'Integrated Drive Electronics'. Essa interface tem origem no fim dos anos 80 e usa um conector de 40 pinos.
 | Nota |
|---|---|
Na realidade, o nome apropriado dessa interface é "AT Attachment" (ou ATA), mas o termo "IDE" (que, na verdade, refere-se a um dispositivo de armazenamento em massa compatível com a ATA) ainda é usado. No entanto, o restante desta seção usa o nome apropriado da interface — ATA. |
A ATA implementa uma topologia de canal, com cada canal suportando dois dispositivos de armazenamento em massa - o mestre e o escravo. Estes termos podem ser mal-interpretados, pois implicam algum tipo de relação entre os dispositivos, mas este não é o caso. A seleção de qual dispositivo é o mestre e qual é o escravo é feita normalmente através do uso de blocos jumper em cada dispositivo.
| Nota |
|---|---|
Uma inovação mais recente é a introdução das capacidades de seleção do cabo à ATA. Essa inovação requer o uso de um cabo especial, um controlador ATA e dispositivos de armazenamento em massa que suportam a seleção de cabo (normalmente, através de uma configuração "cable select" do jumper.) Quando configurada apropriadamente, a seleção de cabo elimina a necessidade de alterar os jumpers movendo dispositivos; ao invés disso, a posição do dispositivo no cabo da ATA denota se é mestre ou escravo. |
Uma variação desta interface ilustra a única maneira através da qual as tecnologias podem ser mescladas e também introduz nossa próxima interface padrão. A ATAPI é uma variação da interface ATA e sua sigla significa 'AT Attachment Packet Interface'. Usada principalmente por drives de CD-ROM, a ATAPI obedece aos aspectos elétrico e mecânico da interface ATA, mas usa o protocolo de comunicação da próxima interface a ser abordada — SCSI.
5.3.2.2. SCSI
Formalmente conhecida como 'Small Computer System Interface', a SCSI como conhecida hoje foi originada no início dos anos 80 e declarada como padrão em 1986. Assim como a ATA, a SCSI usa uma topologia de canal, mas estas são as únicas similaridades.
Usar uma topologia de canal significa que cada dispositivo do canal deve ser unicamente identificável de alguma maneira. Enquanto a ATA suporta somente dois dispositivos diferentes para cada canal e os nomeia, a SCSI faz isso ao atribuir a cada dispositivo num canal SCSI um endereço numérico único ou ID SCSI. Cada dispositivo num canal SCSI deve ser configurado (geralmente por jumpers ou interruptores[1]) para responder ao seu ID SCSI.
Antes de continuar esta explanação, é importante notar que o padrão SCSI não representa uma única interface, mas uma família de interfaces. Há diversas áreas nas quais a SCSI varia:
Largura do canal
Velocidade do canal
Características elétricas
O padrão SCSI original descrevia uma topologia de canal na qual oito linhas do canal eram usadas para transferência de dados. Isto significa que os primeiros dispositivos SCSI podiam transferir um byte de dados por vez. Nos anos seguintes, o padrão foi expandido para permitir implementações nas quais dezesseis linhas podiam ser usadas, duplicando a quantidade de dados que os dispositivos podiam transferir. As implementações originais de "8 bits" foram então referidas como SCSI estreitos, enquanto as implementações mais novas de 16 bits eram conhecidas como SCSI largos.
Originalmente, a velocidade de canal do SCSI foi ajustada para 5MHz, permitindo uma taxa de transferência de 5MB/segundo no canal SCSI original de 8 bits. No entanto, as revisões subsequentes do padrão duplicaram essa velocidade para 10MHz, resultando em 10MB/segundo para o SCSI estreito e 20MB/segundo para o SCSI largo. Assim como na largura do canal, as alterações de velocidade do canal também receberam novos nomes; a velocidade de 10MHz do canal foi chamada rápida. As melhorias subsequentes trouxeram as velocidades de canal para ultra (20MHz), rápida40 (40MHz), e rápida80[2]. Outros aumentos nas taxas de transferência trouxeram diversas versões diferentes da velocidade de canal ultra160.
Combinando estes termos, é possível nomear concisamente várias configurações do SCSI. Por exemplo: "SCSI ultra largo" refere-se a um canal SCSI de 16 bits rodando a 20MHz.
O padrão SCSI original usava sinalização single-ended; esta é uma configuração na qual somente um condutor é usado para passar um sinal elétrico. Implementações posteriores também permitiram o uso da sinalização diferencial, na qual dois condutores são usados para passar um sinal. O SCSI diferencial (mais tarde renomeado como diferencial de alta voltagem ou SCSI HVD) tinha o benefício de sensibilidade reduzida a barulho elétrico e permitia comprimentos maiores de cabo, mas nunca tornou-se popular no mercado convencional da computação. Uma implementação posterior, conhecida como diferencial de baixa voltagem (LVD), finalmente infiltrou o mercado convencional e é um requisito para velocidades de canal mais altas.
A largura de um canal SCSI não dita somente a quantidade de dados que pode ser transferida com cada ciclo do relógio, mas também determina quantos dispositivos podem ser conectados a um canal. O SCSI normal suporta 8 dispositivos endereçados unicamente, enquanto o SCSI largo suporta 16. Nos dois casos, é necessário garantir que todos os dispositivos estejam ajustados para usar um único ID SCSI. Dois dispositivos compartilhando um único ID causam problemas que podem levar à corrupção de dados.
Uma outra coisa para ter em mente é que todo dispositivo no canal usa um ID. Isso inclui o controlador SCSI. Frequentemente, os administradores de sistemas esquecem disso e inadvertidamente ajustam um dispositivo para usar o mesmo ID SCSI que o controlador do canal. Isso também significa que, na prática, somente 7 (ou 15, para SCSI largo) dispositivos podem estar presentes em um único canal, já que cada canal deve reservar um ID para o controlador.
 | Dica |
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A maioria das implementações SCSI inclui alguns meios de scanear o canal SCSI; isso é frequentemente usado para confirmar se todos os dispositivos estão configurados apropriadamente. Se o scan de um canal retornar o mesmo dispositivo para todos os IDs SCSI, este dispositivo foi ajustado incorretamente para o mesmo ID SCSI que o controlador SCSI. Para resolver este problema, reconfigure o dispositivo para usar um ID SCSI diferente (e único). |
Como a arquitetura do SCSI é orientada ao canal, é necessário terminar apropriadamente ambas extremidades do canal. A terminação é feita ao alocar uma carga de impedância correta em cada condutor que compõe o canal SCSI. A terminação é um requisito elétrico; sem ela, os diversos sinais presentes no canal seriam perdidos pelas extremidades, distorcendo toda a comunicação.
Muitos (mas não todos) dispositivos SCSI vêm com terminadores internos que podem ser ativados ou desativados usando interruptores ou jumpers. Terminadores externos também estão disponíveis.
Uma última coisa para ter em mente sobre o SCSI — não é apenas um padrão de interface para dispositivos de armazenamento em massa. Muitos outros dispositivos (como scanners, impressoras e dispositivos de comunicação) usam SCSI. Apesar de serem menos comuns que os dispositivos de armazenamento em massa SCSI, eles existem. No entanto, é provável que, com o advento do USB e IEEE-1394 (frequentemente chamado de Firewire), estas interfaces sejam mais usadas para este tipo de dispositivo no futuro.
| Dica |
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As interfaces USB e IEEE-1394 também estão começando suas incursões na arena do armazenamento em massa; no entanto, não existe nenhum dispositivo de armazenamento em massa USB ou IEEE-1394 no momento. As ofertas de hoje são baseadas nos dispositivos ATA ou SCSI com circuito de conversão externa. |
Não importa qual interface um dispositivo de armazenamento em massa usa; o funcionamento interno do dispositivo determina seu desempenho. A seção seguinte explora esta questão importante.