IDF Spring 2003 - 2º Dia

Serial ATA

No campo do Serial ATA, comparecemos a uma aula ministrada por Knut Grimsrud, engenheiro da Intel responsável pelo padrão Serial ATA (inclusive ele escreveu um livro sobre o assunto) e por Amber Huffman, arquiteta de software da Intel, responsável por escrever drivers para o Serial ATA.

A aula foi toda sobre o novo padrão Serial ATA II, que atinge taxa de transferência de 3 Gbit/s (300 MB/s, o dobro do Serial ATA I - antes que vocês nos escrevam falando que a conta está errada, ela não está. O que ocorre é que a taxa de 3 Gbit/s é usada para transmitir informações que não são dados, como o cabeçalho dos pacotes de dados. Com isso, a taxa de 300 MB/s refere-se somente à taxa atingida na transmissão de somente dados, desconsiderando o cabeçalho dos pacotes de dados).

Além de um desempenho superior, o padrão Serial ATA II permite a criação de uma fila de comandos dentro do disco rígido. Obviamente o disco rígido tem de ser Serial ATA II e ter essa fila de comandos implementada para essa ideia funcionar. Com a fila de comandos, o disco rígido pode reordenar os comandos recebidos para um melhor desempenho.

Por exemplo, supondo que os dados A, B, C e D estão em ordem seqüencial dentro do disco rígido, e supondo que o sistema operacional tenha enviado comandos de leitura para a leitura dos dados B, D, C e A (ou seja, fora da ordem em que eles se encontram no disco), com a fila de comandos o disco rígido é capaz de reordenar esses comandos para poder ler os dados de forma mais rápida (neste caso, A, B, C e D, que podem ser lidos em apenas uma volta que o disco rígido executa). Não existindo esse recurso, a leitura será feita na ordem que os comandos chegarem (B, D, C e A, neste nosso exemplo), o que pode significar que a controladora interna do disco terá de esperar algumas rotações para conseguir ler todos os dados solicitados, tendo o desempenho prejudicado.

Essa fila implementada no Serial ATA II permite o armazenamento de até 32 comandos.

Além disso, a Amber apresentou o conceito do Port Multiplier, uma novidade para o padrão Serial ATA. Grosso modo, é um hub para portas Serial ATA, isto é, um chip que, conectado à porta Serial ATA, consegue fazer com que até 15 dispositivos Serial ATA sejam conectados àquela porta.

Essa ideia tem várias aplicações. No mercado caseiro, a possibilidade de se instalar mais de um disco em uma porta Serial ATA. No mercado de servidores, a possibilidade de se usar menos cabos na ligação de um rack de discos rígidos a um servidor. Este segundo exemplo é interessante e valer a pena ser explorado um pouco mais a fundo.

Com a solução Serial ATA, ficou mais fácil a conexão de discos rígidos localizados fora do gabinete a uma velocidade alta. Mas se colocarmos um rack com 16 discos rígidos, por exemplo, haverá 16 cabos Serial ATA saindo desse rack para encontrar o gabinete contendo as controladoras serial ATA.

Com o Port Multiplier é possível fazer a conexão desse caso com menos cabos. Se usar um cabo apenas, o problema é que teremos uma banda de somente 150 MB/s, se usarmos o padrão Serial ATA I, e pode haver um gargalo na leitura dos discos rígidos. Mas se forem usados 4 chips Port Multiplier, o rack de discos rígidos pode ser conectado ao gabinete com a controladora através de quatro cabos apenas (em vez de 16), sendo que a taxa máxima entre o rack e o gabinete será de 600 MB/s (4x 150 MB/s). Dentro do rack, cada chip existente permite que até 15 discos possam ser conectados, dando uma capacidade total de armazenamento de 60 discos rígidos. Em nosso exemplo, conectaríamos 4 discos a cada chip.

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