Proiect Sisteme Cu Microprocesoare
Proiect Sisteme Cu Microprocesoare
Proiect Sisteme Cu Microprocesoare
1.Scurt istoric
5.Concluzii
6.Bibliografie
1. SCURT ISTORIC
Paralel ATA
Controlerul dedicat unităţilor de stocare a cunoscut schimbări repetate în ultimii ani.
Termenul (IDE - Integrated Drive Electronics) înseamnă că majoritatea operaţiilor de control
pentru hard disk au fost integrate chiar în unitatea propriu-zisă, în loc să facă parte dintr-o placă
de extensie instalată pe placa de bază. Proiectată pentru a constitui o alternativă ieftină la interfaţa
SCSI (Small Computer System Interface), tehnologia IDE a evoluat în sensul suportului pentru
rate de transfer din ce în ce mai mari şi capacităţi crescute de stocare.
Dacă domeniul unităţilor de stocare nu era destul de confuz, organizaţia care este
responsabilă cu standardizarea în Statele Unite (ANSI) a numit tehnologia ATA (Advanced
Technology Attachment). La începutul anilor ´90 tehnologia a fost îmbunătăţită, suportând rate
de transfer mai ridicate şi capacităţi de stocare mai mari, devenind EIDE (Enhanced IDE) pentru
Western Digital şi FastATA pentru Seagate, ambele denumiri desemnând în fond acelaşi lucru.
Convenţiile de numire au devenit ulterior mai descriptive. Dacă atât cipsetul, cât şi hard
disk-ul erau compatibile cu standardul ATA/33, atunci însemna că rata maximă de transfer
suportată era de 33 MBps. Au urmat ATA/66, ATA/100 şi ATA/133.
Serial ATA
Interfaţa Serial ATA a fost concepută pentru a înlocui la rândul ei vechiul tip de
magistrală, numită acum Paralel ATA. Capabilă de a transfera date la o rată de 150 MBps,
interfaţa serial ATA este proiectată pentru a putea suporta în viitor până la 600 MBps.
Răspândirea modelelor de hard disk-uri Serial ATA a fost îngreunată până acum pe de o parte de
inerţia pieţei, foarte puţini utilizatori achiziţionând plăci de bază cu controlere Serial ATA
încorporate. Pe de altă parte, până acum câteva luni, când au apărut primele cipseturi capabile de
suport Serial ATA nativ, controlerele Serial ATA ataşate plăcilor de bază foloseau magistrala
PCI. În consecinţă nu se putea observa o diferenţă de performanţe faţă de vechile modele Paralel
ATA.
2.In asteptarea ATA-ului Serial
Lansarea de ATA133 fãrã nici un fast facuta de Maxtor nu a adus nici un fel de crestere
de performanta (în afara burst rate-ului care depaseste acum cei 100 MB/s ai interfetei ATA 100).
O foarte „neagra” idee începe sa îsi facã loc printre gândurile noastre: piata stagneaza, pentru ca
profiturile aduse de hard disk-uri sunt îndestulatoare pentru producatori,acestia neavând nici un
interes pentru a promova ceva nou, exceptând cresterea de capacitate. Asteptam deja de mult
aparitia hard disk-urilor IDE la 10.000 rpm...
Optimistii spun ca starea actuala de lucruri este doar linistea dinaintea furtunii, fiind
asteptat cu interes factorul decisiv numit „Serial ATA” (SATA), care va reprezenta o mult
asteptatã schimbare a PC-urilor noastre.Acest standard va aduce o noua crestere de performante
ale hard disk-urilor, adica performantã exact acolo unde ar fi mai multa nevoie de ea (pentru ca
hard disk-ul este cea mai lenta componenta a unui calculator). Se zvoneste ca standardul Serial
ATA va fi lansat odata cu discurile cu platane, a caror densitate a datelor este crescuta la 60 GB.
În momentul de fata, ghioceii primaverii SATA au început sã aparã, purtând numele Seagate.
Folosirea unor asemenea hard disk-uri este totusi aproape imposibila, în primul rând datorita
faptului ca nu se gasesc deocamdata în vânzare discuri cu interfata SATA. Pe de alta parte, o
interfata Serial ATA este unul dintre putinele lucruri de care mult prea multele chipset-uri de
placi de baza duc lipsa deocamdata. Am zis aproape imposibilã, pentru ca totusi Promise
Technologies a anuntat un controler Serial ATA, iar Iwill si MSI au fost primii producatori de
placi de baza ce, la rândul lor, au anuntat câte un model ce se va folosi de interfata Promise.
Probabil ca „boom”-ul mare se va produce simultan cu lansarea noilor procesoare AMD si a
chipset-urilor aferente. Singurul lucru care respectã totusi legea lui Moore este capacitatea
discurilor. Un motiv de bucurie sunt cele care se apropie de 100 GB si pot fi cumparate la preturi
accesibile de orice doritor. Dat fiind acest lucru, consideram o investitie proastã achizitionarea
unui hard disk cu o capacitate de sub 40 GB, cele de 60 GB fiind cel mai „fierbinte”, si profitabil,
în acelasi timp, segment. Este drept, la nivelul actual al dezvoltarii software-ului, cu 20 GB se
poate duce o viata linistitã, chiar avându-se în vedere si perioada de timp ce va urma. Dar daca tot
avem posibilitatea, de ce sa nu dam câtiva dolari în plus pe un drive cu o capacitate mai mare?
3.Standardul Serial ATA
Apariţia noilor standarde în domeniul hardware ne-au pus întotdeauna în faţa unor dileme.
Dacă deţineţi o placă de bază care suportă atât IDE cât şi Serial ATA probabil v-aţi întrebat ce
interfaţă ar trebui să aibă viitorul dumneavoastră hard disk. Am ales pentru această prezentare un
hard disk Seagate Barracuda 7200.7 SATA.
Parallel ATA (PATA) s-a impus ca interfaţă IDE standard de acum peste 10 ani şi este în
prezent cea mai utilizată în conectarea hard disk-urilor şi a altor dispozitive optice. Cu toate
acestea, datorită unor limitări majore şi a unor dezavantaje, poate dispărea odată cu apariţia
acestui nou standard - Serial ATA (SATA).
Prin comparaţie, cablurile PATA pot avea maxim 18 inch, pe cînd cele SATA pînă la
aproape 40 de inch (1 inch = 25,4 mm). Noile componente, mai rapide şi mai performante,
continuă să genereze tot mai multă căldură iar răcirea corespunzătoare a sistemului va fi
îngreunată de cablurile PATA. Acestea sunt late şi rigide, deci blochează circulaţia aerului, spre
deosebire de cele SATA care au doar un centimetru lăţime şi cărora lungimea mai mare le
permite să fie aranjate în carcasă în aşa fel încât să nu oprească fluxul de aer. Având nevoie doar
de o pereche de fire pentru transmitere şi de una pentru recepţionarea datelor, transferul serial
permite utilizarea unor cabluri mult mai subţiri şi mai flexibile.
Nivelele de semnal în cazul PATA sunt de 5V, transmisie Single Ended. La SATA se
foloseşte transmisie diferenţială, cu nivele de semnal de 250 mV, protejată la perturbaţii şi
zgomot indus. Aceste nivele de semnal, de 250 mV, sunt compatibile cu chip-urile realizate prin
noile tehnologii de fabricaţie, asigurând şi dezvoltarea ulterioară pe o perioadă estimată de 10 ani.
Cel mai important avantaj este diferenţa dintre valoarea maximă a transferului de date
oferit de cele 2 tehnologii. Maximul dat de PATA este de 100 MB/s sau 133 MB/s (depinzând de
implementare). Odată cu apariţia SATA maximul este de 150 MB/s, maxim care se va dubla la
fiecare câţiva ani ajungându-se la 300 MB/s în 2005 şi 600 MB/s în 2008.
Mai sus puteţi observa diferenţa dintre cele 2 sisteme echipate cu cabluri PATA (stânga)
şi SATA (dreapta).
Diferenţa dintre conectorii interfeţelor spune totul (PATA stânga şi SATA dreapta).
Testarea
Concurent pentru drive-ul Seagate este un Maxtor DiamondMax Plus 9 cu 8MB buffer iar
sistemul de test a fost următorul:
Placa de bază – MSI K7N2G ISLR (Bios ver. 1.8)
Procesor – AMD Athlon XP 2500+ (Barton)
Controller SATA – Promise Fast Trak 378
Disc sistem – Maxtor DiamondMax Plus 8 40GB cu 2MB buffer
OS – Windows XP Professional SP1
Programele cu care am testat sunt :
Winbench 99
SiSoft Sandra 2004
H2Bench
Pcmark 2004
Producător Maxtor Seagate
Model Diamond Max Plus 9Barracuda 7200.7
(6Y080M0)
Specificaţii 7200 rpm, 8mb buffer 7200 rpm, 8mb buffer
Capacitate 80 Gb 80 Gb
Timp de acces 8.9ms 8.5ms
Interfaţă ATA 133 SATA
Ar trebui notat că Seagate este singura companie care foloseşte o interfaţă nativă SATA
şi nu un bridge de la cea Paralel ATA. Acest lucru se poate observa în imaginile de mai jos.
În stânga este partea electronică de la un disc SATA şi în dreapta cea de la unul PATA,
diferenţele fiind destul de evidente. Implementarea celor de la Seagate este foarte bună,
translatarea prin bridge a comenzilor SATA în PATA afectând negativ viteza.
Făcând parte din a 2-a generaţie de discuri SATA-150, acest model suportă NCQ (Native
Command Queuing). NCQ este o tehnologie interfaţă/disc foarte performantă care a fost creată
pentru a creşte randamentul şi eficienţa, permiţând drive-ului să-şi optimizeze ordinea executării
comenzilor, micşorând întârzierile cauzate de mecanica discului.
Pentru a face NCQ să funcţioneze mai bine au fost adăugate 3 noi funcţii la standardul
SATA:
- Race free status return mechanism - starea oricărei comenzi poate fi comunicată
oricând.
- Interrupt aggregation – în mod normal este emisă o cerere de întrerupere (IRQ Request)
pentru fiecare comandă. Mai multe întreruperi generează latenţe mai mari. Cu NCQ, dacă drive-
ul are de executat mai multe comenzi într-o perioadă scurtă de timp, întreruperile individuale pot
fi grupate. În acest caz controller-ul poate procesa o singură întrerupere pentru mai multe
comenzi.
- First Party DMA – Native Command Queuing are un mecanism care permite discului să
seteze Direct Memory Acces (DMA) pentru un transfer de date fără intervenţia controller-ului.
Avantajul acestui mod de lucru este destul de redus momentan. Unul dintre motive este acela că
aplicaţiile nu ştiu să ceară decât câte un pachet de date la un moment dat, nepermiţând drive-ului
să alcătuiască un şir de comenzi. În ziua de azi delay-urile de ordinul milisecundelor sunt
dramatice comparativ cu performanţele unui sistem de ultimă generaţie. Sistemele de operare
care folosesc multi-threading sau tehnologii ca Hyper Threading-ul permit execuţii cvasi-
simultane a mai multe procese care au nevoie de date de pe acelaşi drive aproape simultan. Dacă
şi aplicaţiile ar fi modificate pentru a se folosi de acest lucru saltul de performanţă ar fi mult mai
mare.
Modificările pentru a folosi aceste avantaje ar fi minore. În prezent, majoritatea
aplicaţiilor sunt scrise să folosească I/O sincron. În acest caz funcţia care este folosită să scrie sau
să citească dintr-un fişier nu este terminată decât atunci când scrierea fizică a luat sfârşit.
Viitoarele programe vor fi scrise pentru a folosi I/O asincron (non blocking), care va permite
terminarea funcţiei de scriere sau citire înainte ca aceasta să se termine fizic, dând voie aplicaţiei
să continue să lucreze sau chiar să trimită alte funcţii de citire sau scriere.
Instalare:
Drive-ul este compatibil cu tehnologia Hot Plug şi poate fi scos din sistem în timp ce
acesta este pornit şi operaţional, doar când se foloseşte mufa de alimentare cu 15 pini. Acesta este
unul din motivele pentru care Seagate nu a dotat unitatea şi cu un conector de alimentare cu 4
pini (Molex). Pentru a alimenta drive-ul dintr-o sursă obişnuită este nevoie de un adaptor de
alimentare cu 15 pini (ca în imaginea de mai jos).
Pe cablul de date SATA se poate conecta un singur disc, ceea ce face instalarea mai
usoară, eliminând necesitatea configurării unităţii cu jumperi.
Testarea...
Scorurile din Winbench sunt influenţate de drivere-le controller-ului destul de mult, aşa că
am folosit tot controller-ul Promise pentru hard disk-ul PATA.
Producător Latenţă Rată medie deRată medie deRezultat teste
răspuns specificată răspuns cu latenţă
Seagate 4.16ms 8,5ms 12,66ms 12,99ms
Maxtor 4,2ms =<9,3ms 13,5ms 14,36ms
O surpriză placută am avut când am observat că timpul de acces al discului Seagate este
aproape de cel dat de producător.
În Sandra diferenţele sunt minore. Pentru testul practic am copiat un fişier de 1,3GB.
Concluziile sunt ca noul Seagate Barracuda SATA 7200.7 este un disc rapid, silenţios
(multumită tehnologiilor Noise Guard şi SoftSonic) şi probabil fiabil. Odată cu scăderea
preţurilor, acesta a devenit o alternativă demnă de luat în seamă pentru varianta sa PATA, cu
toate că prin dotările sale se adresează mai mult pasionaţilor sau cunoscătorilor.
Plusuri :
- cablurile SATA care oferă o ergonomie ridicată
- viteza mai mare decât cea maxima de la PATA (150MB/s fata de 100MB/s sau
133MB/s)
- posibilitatea de Hot Plug
- raport preţ/performanţă bun
- memorie cache mare
- foarte silenţios
Minusuri:
- lipsa mufei Molex pentru alimentare sau a unui adaptor la cea cu 15 pini, livrat cu hard
disk-ul.
CONCLUZII
Hard disk-urile cele mai moderne folosesc standardul "Serial ATA" (scris prescurtat
SATA) in locul standardului ATA. Standardul SATA este compatibil cu standardul ATA, lucru
care permite folosirea in acelasi calculator atit a hard disk-urilor SATA cit si a celor ATA. Pentru
a putea folosi un hard disk SATA trebuie sa avem o placa de baza care sa detina un controler
SATA integrat in cipsetul (SouthBridge) placii de baza sau aflat pe un cip separat.
Standardul SATA aduce unele imbunatatiri fata de standardul ATA, dintre care merita
mentionate posibilitatea unei cresteri importante a ratei de transfer a datelor intre hard disk si
sistem, ca si o pastrare mai buna a integritatii datelor pe timpul transferului lor. Din punctul de
vedere al instalarii hard disk-ului apare posibilitatea de "instalare la cald" ("hot plugging"), ceea
ce inseamna ca un hard disk poate fi instalat si apoi utilizat fara a opri sistemul, lucru extrem de
convenabil atunci cind lucram cu hard disk-uri externe, folosite de exemplu pentru a transfera
cantitati mari de date intre doua calculatoare. Un alt avantaj adus de SATA este conectarea hard
disk-ului la placa de baza prin intermediul unui cablu cilindric de diametru redus si cu o lungime
de pina la 1 m, cablu care permite o mai buna circulatie a aerului in carcasa comparativ cu cablul
de tip panglica folosit anterior. In sfirsit, odata cu aparitia standardului SATA a disparut
necesitatea configurarii hard disk-urilor ca "stapin" (master) sau "sclav" (slave), pentru ca in
conformitate cu noul standard fiecare hard disk este configurat automat exclusiv ca "stapin", ceea
ce ii permite sa functioneze la parametrii maximi.
Hard disk-urile folosite in servere folosesc de obicei standardul SCSI ("Small Computer
System Inteface"), care permite atasarea la sistem a opt dispozitive (hard disk-uri, unitati optice
de stocare, scanere, etc.), spre deosebire de standardul ATA care permite atasarea a doar patru
dispozitive (hard disk-uri si unitati optice de stocare). Standardul SCSI permite o rata de transfer
de date considerabil mai mare decit cea oferita de standardul "Parallel ATA" (cu care de altfel nu
este compatibil) si de aceea hard disk-urile care folosesc acest standard sint utilizate in servere
chiar daca pretul lor este mult mai ridicat comparativ cu al hard disk-urilor obisnuite. Standardul
SAS ("Serial Attached SCSI") va inlocui standardul SCSI si va avea printre alte avantaje si pe
acela ca va fi compatibil cu standardul SATA.
Introducerea S-ATA, desi nu a adus decat suportul pentru hot-plugging si o crestere a
latimii de banda la 150 MB/s, a permis producerea unor discuri ultraperformante cu 10.000 rpm,
disponibile pana de curand doar cu interfata SCSI la preturi prohibitive pentru utilizatorii
obisnuiti, mai ales datorita controller-elor.
Discurile Serial ATA au un oarecare plus de performanta fata de modelele P-ATA, dar
victoria lor nu este zdrobitoare, ci mai degraba la limita. Destul de mult inaintea celorlalte, WD
Raptor conduce clasamentul, dar pretul este destul de mare per GB.
Asta doar pentru moment, caci viitorul ne rezerva S-ATA II, cu o rata maxima de transfer
de 300 MB/s. Protocolul „native command queuing” va aduce noi posibi-litati pentru transferul
datelor de pe discurile fixe. Cum piata pare sa ceara cat mai multa mobilitate pentru oricare tip de
echipament, nici hard discurile nu fac exceptie, un pas mai apropiat in aceasta directie fiind
unitatile S-ATA externe.
Asadar, ramanem in asteptarea schimbarilor de structura pentru hard discuri, deoarece in
momentul de fata capacitatea maxima a unitatilor pare sa depaseasca cererea, chiar daca
aplicatiile si zona de divertisment solicita in permanenta resurse in crestere.
6.BIBLIOGRAFIE
DOCUMENTATIE INTERNET:
1.www.chip.ro
2.www.pcworld.ro
3.www.geocities.com/muntealb
4.www.price.ro
5.www.pcmagazine.ro