controladoras_disco

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ISPGAYA – Instituto Superior Politécnico de Gaia
INDICE
INDICE.............................................................................................................2
1. BREVE INTRODUÇÃO................................................................................4
2. MFM RLL / ST-506/412 ...............................................................................6
3. ESDI ..........................................................................................................10
3. IDE / IDE ....................................................................................................11
4. IDE ATA I ...................................................................................................12
5. IDE ATA-2 (ENHANCED IDE) ...................................................................15
6. ATAPI (ATA PACKET INTERFACE)..........................................................19
7. INTERFACES E DISPOSITIVOS SCSI .....................................................20
8. SCSI VERSOS IDE....................................................................................20
9. OS DIVERSOS TIPOS DE SCSI ...............................................................24
10. Conectores SCSI .....................................................................................29
11.SCSI DIFERENCIAL.................................................................................31
11.1. SE, OU SINGLE ENDED. .....................................................................31
11.2. HVD, OU DIFERENCIAL DE ALTA VOLTAGEM..................................31
11.3. LVD, OU DIFERENCIAL DE BAIXA VOLTAGEM.................................32
12. SCSI ID ....................................................................................................36
13. TERMINADORES SCSI...........................................................................38
14. USO SIMULTANEO DOS CABOS INTERNOS E EXTERNOS ...............41
15. MISTURANDO DISPOSITIVOS DE 8 E 16 BITS ....................................45
15.1. CONVERSOR DE 16 PARA 8 BITS EXTERNO ...................................49
15.2. CONVERSOR DE 16 BITS PARA 8 BITS INTERNO. ..........................50
15.3. CONVERSORES DE BARRAMENTO INTERNO PARA EXTERNO ....52
16. PLACAS SCSI COM MÚLTIPLOS CANAIS.............................................53
A FOTOS ......................................................................................................55
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B TABELAS ..................................................................................................56
C ILUSTRAÇÕES .........................................................................................57
D.BIBIOGRAFIA ............................................................................................58
António Lopes
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1. BREVE INTRODUÇÃO
O primeiro objectivo e trabalho de uma interface de disco rígido, que também
chamamos muitas vezes de controladora de disco rígido, é transmitir e
receber, transferir, dados do e para o drive de disco rígido. É a forma de
incorporação do disco no sistema do computador, conexão com o
barramento, principio do controlador…
Ao tentar definir controladora ou interface, para mais facilmente poder
ordenar o trabalho cheguei à lamentável conclusão que das dezenas de
dicionários de informática que existem pela “net” poucos falam de interface, e
não me lembro de ter visto nenhum com explicações para controladora (de
disco).
Sinto-me qual comentador do “National Geografic”, a fazer os comentários
sobre aqueles rios da Amazónia, dos quais dificilmente se consegue dizer
aqui acaba o rio, e aqui começa o mar.
Onde acaba a controladora e começa o interface?
Sempre ouvi chamar controladora (possivelmente os mais novos não saberão
do que estou a falar…), a umas placas que se colocavam numa slot de 8 ou
de 16 bits, e onde se ligava o cabo flexível dos discos, também conhecidas
por placas multifunções, em virtude de também servirem de controladoras
para rato, teclado e impressora, por exemplo.
De acordo com o que consegui apurar, apesar de todos os defeitos da
Internet, a melhor explicação para interface é a que, incrivelmente, encontrei
na Internet.
‘ O interface é a ligação entre o mecanismo da unidade de disco e o
barramento (bus) de sistema. O interface define a forma em como os sinais
passam entre o barramento de sistema e o disco duro. No caso do disco, o
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interface chama-se controladora ou placa controladora, e encarrega-se não
só de transmitir e transformar a informação que parte e chega do disco, mas
também de seleccionar a unidade a que se quer aceder, do formato, e de
todas as ordens de baixo nível em geral. A controladora por vezes encontrase incluída na plca principal. [1]
.Podemos considerar que existem (ou existiam) basicamente 5 padrões de
controladoras, MFM, RLL, IDE, EIDE, e SCSI, cujos nomes se confundem
muito facilmente com interfaces de discos rígidos.
Em termos de interfaces podemos distinguir a ST-506/412, IDE, ATA (várias
versões), ESDI, e SCSI.
Constatei que há quem considere as duas primeiras interfaces as verdadeiras
controladoras de disco rígido, pois partir da IDE, a controladora de disco
rígido ficou integrada com outras controladoras, como é o caso da placa de
multi I/O, que controla também os discos flexíveis, as portas série e paralelas.
Infelizmente a informação que circula na Internet e que à partida nos devia
merecer alguma confiança, ou é confusa, ou muitas vezes contraditória,
tornando desta forma um pequeno trabalho sobre controladoras um autentico
pesadelo do qual não nos vemos acordar.
Lamentável é também que os fabricantes não disponibilizem informação dos
produtos que fabricaram, nomeadamente a Seagate.
Valeu-me a ajuda de algumas firmas que reparam discos, e têm publicidade
alojada na Internet, pois possuem uma panóplia de marcas e modelos com
indicação de alguns dados sobres estes.
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2. MFM RLL / ST-506/412
São padrões antigos, fora de uso, princípios da codificação.
Tempos houve em que a escolha de discos era muito simples…qualquer
coisa desde que fosse ST 506/412.
O ST 506/412 foi um interface desenvolvido pela Seagate em1980, que
usava um método de codificação para armazenar dados. Este sistema foi
criado para poder suportar os seus discos de 5 Mb cujo modelo era o ST506,
e o modelo ST412 de 10 Mb estando hoje em dia obsoleta e não se
encontrando em sistemas novos.
É um interface a nível de dispositivo; O primeiro interface utilizado em PC’s
que proporcionava um valor máximo de transferência de 1 Mbyte por
segundo, mais propriamente 625K /s com codificação MFM, e 984K/s com
codificação RLL. Foram os dias áureos do MFM (Modified Frequency
Modulation). Porém muitos construtores não estavam contentes com os 17
sectors/track que estes providenciavam.
Em oposição ao MFM, é projectado o RLL (Run Lenght Limited), que utilizava
grupos de 16 bits em vez do bit individual, para fazer uma espécie de
compactação dos dados, o qual utilizando o mesmo espaço físico, conseguia
meter por vezes cerca de mais 50% de informação no mesmo disco.
Só em 1991 é que o RLL ultrapassou o MFM, pois começou a sentir-se cada
vez mais a necessidade de dispositivos com maior capacidade de
armazenamento, colocando-se então de lado a questão do RLL ser mais caro
que o MFM.
Os discos eram de tamanho 5 ¼", que podiam armazenar até 110 Mb
utilizando um controlador RLL, ou 68 Mb se MFM. Havia contudo também de
3.½”, e com capacidades até 66 Mb se utilizado um controlador RLL e com
40MB se fosse MFM.
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Ilustração 1 – Cablagem de um disco da série de interfaces ST- 505/412
Estes discos normalmente utilizavam dois cabos flexíveis ou fitas, mais um de
energia que vulgarmente chamamos de cabo de alimentação. Um dos cabos
flexiveis possuía uma ficha com 34 pinos e era o cabo do controlador (control
cable) o outro com ficha de 20 pinos era o cabo de dados (data cable), o de
alimentação de quatro cabos de energia. Estes cabos eram iguais para os
discos e para as disquetes. Podendo até utilizar-se um só cabo para ligar dois
discos e dois drives de disquetes, mas nestes casos os cabos do controlador
posuiam os fios 25 a 29 trocados, e os cabos de dados tinham que ser
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independentes para cada disco. Podemos ver os desenhos da figura 1 (que
não foi traduzido propositadamente) e a foto 1 onde estão os cabos de
controlador do disco e do drive de disquetes. Como nos discos actuais o pino
1 é referenciado por um fio de cor normalmente vermelha.
Foto 1 – Fitas de controlador dos ST506/412
As diversas fotografias que se vão seguir dizem respeito a um disco Seagate
ST - 125 – 1, com capacidade de 21 Mb, com tamanho de 3 ½”, utilizando um
interface MFM e um controlador ST 506.
Foto 2 – Disco ST-125 visto por dentro
Tanto pela foto 2 como pela 3 podemos observar que estes discos possuíam
dois cabos flexíveis (flet cables) e que encaixavam no disco, não através de
pinos, mas através de alhetas como podemos ver mais em pormenor na foto
4.
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Foto 3 – Disco ST 125 visto por baixo
Podemos também observar uma pequena peça amarela que é um terminador
como os usados nos SCSI.
Foto 4 – Pormenor das alhetas de ligação das fitas e do terminador.
A placa controladora era de 8 bits, da qual mostramos a foto 5, não
propriamente dito controladora, mas uma placa multifunções, onde podemos
ver também o disco com as fitas.
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Foto 5 – Controladora, fita e disco
3. ESDI
A interface ESDI (Enhanced Small Device Interface) foi um avanço diante da
ST, herdando ainda muitas características, inclusive nos cabos que eram
iguais, apesar do controlo de dados e sinais serem diferentes. Como o seu
antecessor este era um interface a nível de dispositivo, mas com um valor
mais alto de transferência de dados (entre 1,25 e 2,5 Mbytes por segundo).
Foi estabelecida como padrão em 1983, pela Maxtor Corporation. Também
deixou de ser usado e é muito difícil de ser encontrado.
Tanto o ESDI como o SCSI (de que falaremos mais à frente) utilizavam o RLL
para obterem maiores capacidades de armazenamento e performances.
Tal como o ST, estes interfaces foram usados basicamente em máquinas
XT’s e 286.
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3. IDE / IDE
A Integrated Drive Electronics (IDE) é um termo aplicado a qualquer drive
com uma interface controladora de disco integrada. Foi inicialmente chamada
de interface ATA (AT Attachment), é um padrão ANSI e o termo IDE é o mais
conhecido para essas controladoras integradas.
Ao contrário das outras esta interface passou a ser a nível de dispositivo,
cumprindo as normas ANSI de acoplamento dos AT’s y que usa uma
variação sobre o barramento de expansão do AT (sendo por isso também
chamados AT) para ligar a unidade de disco ao CPU, com um valor máximo
de transferência de 4Mbytes por segundo.
Ao princípio, IDE era o termo genérico para qualquer interface a nível de
sistema. A especificação inicial está mal definida, é mais rápido que os
interfaces ST506 e ESDI e com o desaparecimento dos computadores AT
esta interface também desaparece, para deixar passagem para o SCSI e o
SCSI-2
Essa controladora simplifica a instalação de um disco rígido por usar
basicamente duas conexões: uma da comunicação de dados e outra para a
alimentação de energia (corrente ou força). A placa controladora dos PCs até
o 486DX2-66MHz vinha como uma placa separada e tinha de ser conectada
à placa principal. Actualmente, essa controladora já faz parte integral da
placa principal, facilitando a instalação e aumentando a performance do
disco. Essas controladoras integradas conseguem desempenho melhor que
uma placa conectada.
Um conector da interface IDE possui 40 pinos, conectados por um cabo do
tipo flexível (flat). Os pinos usados são somente os pinos de sinais requeridos
pela controladora padrão do tipo XT ou AT, porque as controladoras no estilo
AT usam somente a linha de interrupção 14. Não são necessárias mais linhas
para controle da interface.
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Para a conexão de cada disco rígido da interface IDE, existe um cabo flexível
de 40 pinos, de forma que o bus mais encontrado é o de 16 bits no padrão
ATA.
Uma das primeiras vantagens da IDE é o custo e a performance. Os drives
IDE são os de mais alta performance comparados às interfaces anteriores,
perdendo somente para a SCSI. No entanto, os drives IDE são diferentes
para cada fabricante, de tal forma que variam a performance de acordo com o
modelo. Existem modelos de alta velocidade e modelos de baixa velocidade.
Isto é resultado da evolução dessa interface no decorrer do tempo.
As interfaces IDE existem para diferentes tipos de barramento:
XT IDE de 8 bits ISA
ATA (AT Attachment ) IDE de 16 bits para ISA
MCA IDE de 16 bits MCA (Micro Chanel Artquitcture, usado pela I.B.M
– International Busines Machine)
Popularmente, é a interface ATA de 16 bits ISA que está no mercado em
peso. A CDC, Western Digital e a Compaq criaram a interface ATA do tipo
IDE e estabeleceram o conector de 40 pinos. Os primeiros drives ATA IDE
eram de 5 ¼" com 40MB. Através desse padrão, os comandos específicos de
cada fabricante para a formatação de um disco rígido a nível físico também
foram padronizados.
É importante notar que somente a interface IDE encontrou um padrão na
indústria, sendo que a especificação ATA foi introduzida em 1989 como um
padrão ANSI.
4. IDE ATA I
O padrão ATA-1 veio em 1994 e o padrão ATA-2 (chamado de Enhanced
IDE) em 1995. E por último, o padrão ATA-3 é o mais rápido. Os sinais
desses padrões são especificados nos 40 pinos, bem como as especificações
dos cabos.
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Graças ao ATA, a conexão de dois drives de disco foi possível de maneira
mais simplificada. E como fazer para um HD responder por vez, mesmo
quando existam esses dois discos no mesmo cabo? As controladoras do
disco deverão saber para qual disco vai a informação. Para tanto, chama-se o
disco 0 de Master, e o disco 1 de Slave em uma interface IDE (primária ou
secundária). Um drive de disco pode ser designado por Master ou Slave de
acordo com os jumpers ou por uma linha especial chamada de Cable Select,
que é a selecção por cabo.
Quando um drive está instalado, a controladora responde a todos os
comandos do sistema. Quando há dois drives, havendo logo duas
controladoras, todos os comandos são recebidos por ambas controladoras,
de forma que cada uma responde somente a comandos dirigidos a si mesma.
Por isso, a definição de Master ou Slave permite esse controle.
Uma das melhores características da ATA IDE é o conjunto de comandos
avançados, de tal forma que os drives são fáceis de instalar, podendo-se
dizer que um dos comandos mais importantes é o de identificação do próprio
drive. Estes comandos fornecem os detalhes sobre o drive, permitindo dessa
forma, qualquer programa e especialmente o BIOS de o poder encontrar,
assim como conhecer exactamente os parâmetros de configuração do disco,
que incluem o fabricante, número do modelo, parâmetros de operação e o
número de série também.
Antigamente o utilizador é que deveria entrar com todos os dados para
informar qual disco estava a ser usado. Hoje, isto é automático e é feito por
uma auto-detecção. Nota-se que o comando de identificação consegue
prover toda a geometria do disco, o que é muito importante. Para tal, existem
programas específicos que extraem essas informações do disco.
Outros comandos importantes são a Múltipla Leitura e Múltipla Escrita. Esses
comandos permitem a transferência de dados de sectores múltiplos e
combinados com a capacidade de transferência em block mode (PIO –
Parallel I/O), resultam em uma taxa de transferência altíssima.
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Existem outros comandos avançados, como o de formatação a baixo nível e
o controle de defeitos.
Os drives ATA IDE podem ser divididos em três categorias. Estas categorias
podem ser divididas de acordo com as funções do disco, como o design, que
afecta a formatação em baixo nível. Essas categorias são:
Drives ATA IDE não inteligentes
Drives ATA IDE inteligentes
Drive ATA IDE inteligente de gravação em zonas.
Os drives IDE não inteligentes requerem que a controladora responda
exactamente de acordo com a original da ATA IDE, que foi fabricada pela
Wester Digital, depois transformada pelo ANSI.
Basicamente, as controladoras faziam pouco mais que as ST e ESDI e eram
consideradas melhores, por serem IDE.
Não foram considerados drives IDE inteligentes por não possuírem
capacidades que os drives inteligentes possuem, como a resposta a qualquer
comando avançado e o comando de identificação do drive. A formatação
física destes drives ocorre da mesma maneira que no ST e ESDI, sendo que
vinha de fábrica já pré-definido. A melhor forma de manusear estes drives é
através de um programa de gestão de disco, como o Disk Manager.
Os drives IDE inteligentes suportam os comandos avançados do padrão ATA.
Eles podem ser configurados em dois modos: raw physical e translation
mode. No modo raw physical, simplesmente entra-se com os parâmetros
físicos do disco, que é a sua geometria (cilindros, sectores e cabeças), de tal
forma que seja o tamanho real do disco. Para o translation mode,
simplesmente entra-se com o número próximo do real suportado da
geometria do disco. As diferenças entre os dois modos influenciam na
formatação física do disco (em baixo nível). A preferência é o translation
mode, de forma que esse modo preserva as configurações de fábrica e evita
um remapeamento do disco.
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Os drives IDE inteligentes de gravação em zonas são os mais sofisticados,
por combinarem inteligência (comandos) com a gravação em zonas. Com
este método de gravação em zonas, o drive tem um número variável de
sectores por trilha em muitas zonas através da superfície do drive. Pelo
motivo de que o BIOS suporta somente um número fixo de sectores por todas
as trilhas, estes drives precisam sempre rodar em translation mode. Portanto,
não é possível alterar as definições de fábricas desses discos. No entanto,
pode-se fazer uma formatação de baixo nível, utilizando um programa
específico.
5. IDE ATA-2 (ENHANCED IDE)
A interface ATA-2 é uma extensão da ATA original, que adiciona recursos a
fim de aumentar a performance, através de características como PIO e modo
DMA. Também inclui comandos de auto detecção do drive, sendo totalmente
Plug and Play.
A ATA-2 é chamada também de Enhanced IDE (EIDE), que é tecnicamente
da Western Digital. Os padrões Fast ATA e Fast ATA-2 são similares e
inspirados na tecnologia da Seagate, que também passou para a Quantum.
Nota-se aqui que esses três fabricantes praticamente dominam o mercado.
De fato, os melhores discos são os da Western Digital, Seagate e Quantum.
Enfim, existem três áreas onde a ATA-2 (EIDE) implementou a mais da ATA
(IDE) original:
Mais capacidade física
Maior taxa de transferência
Um canal IDE secundário onde pode-se ligar quatro discos em vez de dois.
ATAPI (ATA Program Interface).
A ATA-2 permite o aumento da capacidade física do disco rígido sobre a ATA
original, isto é feito através de um BIOS avançado, que permite aceder a mais
que 504MB de disco rígido. Este limite de 504MB é determinado pela
geometria do disco, um drive IDE, e o programa do BIOS avançado contorna
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esse problema de geometria comunicando-se com o drive de disco, Isto é, o
chamado translation mode. O drive tem sua geometria disfarçada, a fim de
operar com toda a capacidade possível. Por exemplo, se o drive tem 2000
cilindros e 10 cabeças, o translation mode faz com que pareça ter 1000
cilindros e 20 cabeças. De fato, o BIOS é avançado a ponto de habilitar mais
que 1024 cilindros no programa de setup. Para isso, há configurações
especiais que desempenham o BIOS translation mode. Todos os BIOS de
1995 até hoje devem ter esse suporte. Vejamos os padrões existentes:
CHS Padrão (Cylinder Head Sector) – há somente uma forma de
transformação interna para o drive. O drive real e sua geometria física são
completamente indivisíveis com os drives ATA de hoje.
Os cilindros, cabeças e sectores impressos na etiqueta do fabricante para
uso do BIOS são puramente a geometria lógica e não representam os
parâmetros físicos actuais. Estes drives têm um limite de endereçamento pelo
CHS de 16 cabeças e 1024 cilindros, que são 504MB de disco. Em vez de
CHS, chama-se de modo Normal no BIOS, uma vez que é o suporte básico
da IDE. Os discos que tiverem, então, essa geometria, não necessitam de
qualquer transformação nos seus parâmetros, isto é, drives com menos de
504MB.
No Extended CHS, a transformação da geometria lógica é usada para se
comunicar entre o drive e o BIOS, enquanto que é usado uma transformação
para comunicação entre o BIOS e o resto. Assim, existem dois passos para a
transformação, enquanto que no CHS padrão há somente um passo. Estes
drives ainda têm os parâmetros alterados internamente, que excedem a
limitação de 1024 cilindros do BIOS padrão. Neste caso, os cilindros são
divididos por dois e as cabeças são multiplicadas por dois, de forma que a
barreira de 504MB é rompida. Este padrão é também conhecido como Large
ou ECHS no BIOS. Para comunicação com o drive, existe, então, uma
comunicação que transforma a geometria do disco. Este padrão é usado com
drives que tem mais de 1024 cilindros e que não suportam o modo LBA,
portanto, a geometria já passa a ser lógica.
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Existe porém um pequeno problema em potencial nesta conversão. Não
existe uma padronização nas fórmulas usadas para implementar esta
conversão. Os BIOS de dois computadores diferentes, mesmo indicando que
usam LBA, podem usar métodos diferentes. Isto significa que ao retirarmos o
disco rígido de um PC e o colocarmos em outro, é possível que o método de
conversão do BIOS do segundo PC seja diferente do primeiro. Neste caso,
não será possível aceder aos seus dados. Este problema pode ocorrer
quando os computadores usam BIOS de fabricantes diferentes, já que cada
fabricante de BIOS procura empregar fórmulas iguais para a conversão do
em todas as suas versões de BIOS.
Em PCs antigos, mesmo equipados com placas de CPU Pentium (até
aproximadamente meados de 1994), não existia a função LBA implantada no
BIOS. Para que o LBA pudesse ser empregado, os fabricantes de disco
rígidos forneciam uma disquete com um software que era instalado no disco e
activava a função LBA. Esta activação era feita logo no início do processo de
boot, antes mesmo da carga do sistema operacional. Exemplos de software
que implementam este recurso são o EZ-Drive e o Disk Manager.
Ao comprar um disco rígido para instalar em um computador moderno, que
possua LBA no seu BIOS, este software não deve ser usado. Devemos fazer
a instalação normal, usando o comando Auto Detect Hard Disk do CMOS
Setup, e ativar a função LBA. O disco funcionará perfeitamente.
Actualmente, os discos rígidos IDE são todos com suporte a LBA.
Capacidades acima dos 504MB sempre exigem esse suporte. Nota-se que
não se pode fazer funcionar um disco com LBA num BIOS que não o suporte,
a não ser que haja um programa como o Disk Manager que saneie este
problema antes do sistema operacional funcionar.
A maior transferência de dados do ATA-2 é a principal parte das
especificações para esta interface e uma das razões para ter sido feita. Para
isto, foram programados modos de entrada e saída de dados, que chamamos
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de PIO Mode (Parallel I/O). Existem basicamente 5 modos de PIO, sendo
cada modo mais rápido de acordo com o número que o especifica.
O padrão ATA-3 que nesta altura já se encontra no mercado exigiu um novo
tipo de cabo flexível (flat), devido à taxa de transferência.
Com o PIO Mode até 2, usa-se o barramento ISA de 16 bits. Com o PIO
Mode 3 e 4, é necessário ter a interface IDE conectada a uma placa VLB ou
PCI. Por isso, a interface IDE integrada é melhor. As placas principais de hoje
possuem duas interfaces IDE com ATA-2, de forma que a interface primária
roda na velocidade do bus do PCI, e a secundária geralmente funciona no
bus ISA, e portanto, suporta somente o PIO Mode 2 ou menor.
Quando se usa o comando de identificação do drive, a controladora retorna,
entre outras coisas, informações sobre o PIO Mode e o DMA Mode que usa.
Isto é feito sempre que o BIOS detecta o disco pelo setup. E se por acaso for
seleccionado um modo de transferência mais rápido do que o suportado,
certamente haverá perda de dados.
Os drives ATA-2 também realizam a função de Block Mode, que significa que
eles usam múltiplos comandos de Leitura/Escrita e reduzem muito o número
de interrupções enviadas ao processador local. Isto também contribui para
uma maior taxa de transferência.
Nas transferências em modo DMA, embora não usados na maioria dos
sistemas operacionais e BIOS, a interface ATA-2 traz esse suporte. As
transferências em modo DMA significam que os dados são transferidos
directamente entre o drive e a memória sem usar o processador como um
intermediário, que é uma oposição ao PIO. Há dois modos distintos de
acesso DMA: DMA e busmastering DMA. O DMA alivia a placa principal do
sistema para a gestão das operações de transferências para e da memória.
Para o busmastering DMA, tudo isto é feito pela lógica da própria placa de
interface. Assim, existe uma considerável complexidade e maior preço numa
interface que suporte busmatering DMA.
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Paulo Matos
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6. ATAPI (ATA PACKET INTERFACE)
Este padrão foi desenvolvido para dispositivos como um CD-ROM e outros
que são conectados a interface IDE e que não são discos rígidos. Uma das
vantagens é o baixo custo dessa interface.
Com a interface ATAPI, os drives de CD-ROM e de fita conseguem um
desempenho melhor que conectados em placas adaptadoras, uma vez que
usam a interface local da IDE.
PIO – Mode
Tempo por
Taxa de
ciclo (ns)
transferência
Padrão
Interface
(MB/s)
0
600
3,3
ATA
ISA 16 bits
1
383
5,2
ATA
ISA 16 bits
2
240
8,3
ATA 2
VLBus / PCI
3
180
11,1
ATA 2
VLBus / PCI
4
120
16,6
ATA 2
VLBus / PCI
5
20
ATA 3
S ATA
Tabela 1 – De comparações de tempo e transferência de dados
Apesar de usarem a Ultra DMA 33 interface de disco rígido, não significa que
sejam um disco rígido, isto significa que sempre é necessário ter um drive
específico para fazer o CD-ROM ou drive de fita funcionar. Pode-se até
realizar o boot do sistema por um CD-ROM, de acordo com a versão do
BIOS. Mas o drive sempre é requerido.
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7. INTERFACES E DISPOSITIVOS SCSI
Discos rígidos SCSI são usados principalmente em servidores, mas também
em PCs de altíssimo desempenho, por exemplo os utilizados em digitalização
de vídeo. Interfaces SCSI também podem controlar unidades de fita
magnética, discos ópticos, scanners e outros inúmeros dispositivos. Muito
antes do aparecimento das primeiras interfaces IDE, em 1990, já eram
comuns as interfaces e dispositivos SCSI. Este tipo de interface permite a
conexão de diversos dispositivos, como discos rígidos, drives de CD-ROM,
discos ópticos, unidades de fita magnética, scanners, etc. Apesar das
interfaces e dispositivos IDE apresentarem diversas vantagens, existem
muitos casos em que a adopção do padrão SCSI é mais vantajosa.
SCSI é pronunciado como scâzi, e significa Small Computer System Interface
(interface de sistema para pequenos computadores). O termo “pequeno” não
se refere a computadores portáteis, mas aos computadores pessoais e
minicomputadores.
Nos anos 80, quando o padrão SCSI foi criado, grandes computadores eram
os de grande porte, aqueles que ocupavam salas inteiras.
8. SCSI VERSOS IDE
Assim como o padrão IDE sofreu avanços ao longo dos anos, o mesmo
ocorreu com o padrão SCSI. Os principais avanços são ligados ao
desempenho, como por exemplo, a taxa de transferência de dados. No que
diz respeito aos discos rígidos, os modelos SCSI estão sempre um passo à
frente dos modelos IDE. Por mais avançado, rápido e de maior capacidade
que sejam os modelos IDE, sempre poderemos encontrar modelos SCSI
ainda mais velozes e de maior capacidade. Por exemplo, quando os discos
IDE com mais de 50 GB começaram a se tornar comuns, já existiam discos
SCSI na faixa dos 200 GB.
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Se necessitarmos de instalar dispositivos SCSI em certas situações
estratégicas, por exemplo, computadores que vão trabalhar como servidores
devem utilizar preferencialmente discos SCSI, e não IDE. Os discos SCSI são
mais adequados a ambientes de multitarefa intensiva, ao contrário dos
modelos IDE, mais adequados para PCs de uso pessoal.
Outro tipo de conexão também usado pelos periféricos actuais é a interface
paralela. Podemos encontrar vários dispositivos que podem ser conectados à
interface paralela: discos ópticos, gravadores de CD-R, scanners, câmaras
digitais, etc. A porta paralela é uma alternativa de baixo custo, adequada para
computadores de uso pessoal. Para uso profissional, a conexão SCSI
também é a mais indicada. Oferece maior taxa de transferência e é isenta de
problemas de compatibilidade.
A conexão USB é uma outra alternativa para conexões entre PCs e
dispositivos diversos, porém não se propõe a concorrer com o SCSI em
termos de desempenho. Já o Firewire, este sim, tem características de
transferência no mesmo nível das obtidas pelas interfaces SCSI.
Em termos de discos e meios de armazenamento, os dois padrões mais
usados são mesmo o SCSI e o IDE. A tabela que se segue apresenta
algumas características desses dispositivos.
SCSI
IDE
Taxa de transferência
Até 320 MB/s
Até 133 MB/s
Número de
15
2
Placa de
Embutida na placa de
expansão
CPU
dispositivos
Interface
Tabela 2 – Características de dispositivos SCSI e IDE
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Assim como ocorre com o padrão IDE, existem várias modalidades de
transferências nos barramentos SCSI. Dependendo da interface e do
dispositivo são usadas taxas de 5, 10, 20, 40, 80, 160 ou 320 MB/s. O modo
IDE mais veloz é o Ultra DMA 6 (133 MB/s), apesar de actualmente (finais de
2003) já existir no mercado um novo interface que é o S.ATA que pode
fornecer taxas de transmissão a começar em 150 MB/s.
Uma única interface SCSI-2 ou SCSI-3 pode controlar até 15 dispositivos
SCSI. As interfaces SCSI-1, mais simples, permitem conectar até 7
dispositivos. As interfaces IDE podem controlar apenas dois dispositivos
(Master e Slave). Com as duas interfaces IDE presentes nas placas de CPU
é possível conectar no máximo 4 dispositivos IDE. Se for necessário conectar
mais de 15 dispositivos, podemos instalar duas interfaces SCSI, ou então
uma placa de interface SCSI de duplo canal, aumentando o número de
conexões para 30.
Foto 6 - Placa de interface SCSI.
Apesar de inferior no que diz respeito à taxa de transferência e ao número de
conexões, a simplicidade e o baixo custo são as vantagens das interfaces
IDE. Para instalar dispositivos IDE não é necessário adquirir uma placa de
expansão, como ocorre com o padrão SCSI. Duas interfaces IDE já estão
presentes na placa de CPU, o que torna o custo da sua utilização bastante
baixo.
António Lopes
Paulo Matos
22 de 58
Discos rígidos SCSI são mais inteligentes que os modelos IDE. Um disco
SCSI pode receber diversas solicitações de acesso, em várias partes da sua
superfície magnética. Esses discos podem receber e manter pendentes
comandos de leitura ao mesmo tempo em que realizam outros acessos. Ao
terminar um acesso, obtém da fila de acessos pendentes, aquele que resulta
no mais curto movimento com as cabeças de leitura e gravação. Desta forma
os acessos são feitos em uma ordem mais inteligente, resultando em maior
desempenho global. Discos IDE não possuem este recurso. Executam um
comando de leitura ou gravação de cada vez. Os discos SCSI são portanto
os mais indicados para uso em servidores, nos quais o número de
solicitações de acesso é muito maior.
Digamos ainda que seja necessário instalar um disco rígido de 500 GB, e que
os discos IDE de maior capacidade disponível no mercado sejam os de 128
GB. Uma solução seria instalar 4 discos IDE de 128 GB, mas o uso de um só
disco SCSI de 500 GB é mais vantajoso. Além do maior desempenho (uma
interface IDE não pode receber dados de dois discos rígidos ao mesmo
tempo), será também menor o nível de aquecimento e menor o espaço
ocupado.
Certos periféricos não estão disponíveis no padrão IDE, sendo então
obrigatório o uso de modelos SCSI. Podemos citar discos ópticos e unidades
de fita magnética. Como são de uso muito restrito, os modelos mais
avançados desses periféricos não estão disponíveis no padrão IDE, sendo
então necessário utilizar interfaces SCSI.
Existe ainda uma situação pouco comum nos dias actuais, pela qual
podemos passar. Certos dispositivos são dotados de interfaces SCSI, e
acompanhados de uma interface SCSI simplificada. Esta característica foi
muito comum nos scanners, até a adopção da conexão paralela. ZIP Drives,
JAZ Drives, drives de CD-R no padrão SCSI, acompanhados de uma
interface SCSI simplificada, também foram muito comuns até a adopção em
maior escala das interfaces IDE e paralela. Você pode precisar instalar ou
resolver problemas de funcionamento nesses dispositivos.
António Lopes
Paulo Matos
23 de 58
Foto 7 – Placa SCSI simplificada para periféricos que não exige alta
velocidade
Podemos então destacar algumas situações nas quais o padrão SCSI é
recomendado, ao invés do IDE:
Quando é preciso conectar um elevado número de dispositivos
Quando é preciso trabalhar com taxas de transferências maiores
Em servidores, os discos SCSI são mais eficientes que os discos IDE
Para instalar discos de altíssima capacidade, não disponível nos modelos
IDE
Para instalar periféricos que não estão disponíveis no padrão IDE
Quando um periférico é acompanhado de uma interface SCSI
9. OS DIVERSOS TIPOS DE SCSI
O padrão SCSI (ou melhor, “os padrões”) deixa o utilizador confuso com o
grande número de termos empregados. Poderemos encontrar nomes como:
•
SCSI-1, SCSI-2, SCSI-3
•
Fast SCSI, Wide SCSI, Fast Wide SCSI
António Lopes
Paulo Matos
24 de 58
•
Ultra SCSI, Wide Ultra SCSI
•
Ultra2 SCSI, Wide Ultra2 SCSI
•
Ultra3 SCSI, Wide Ultra3 SCSI
•
Fast-20, Fast-40, Fast-80
•
Ultra160, Ultra320
Os nomes estão relacionados com o clock utilizado pelo barramento (5, 10,
20, 40 ou 80 MHz, com single data rate ou double data rate) e com o número
de bits usados (8 ou 16 bits). A seguinte tabela mostra os nomes recebidos
em cada modalidade de comunicação:
Clock
Transferências em 8 bits
Transferências em 16 bits
Padrão
Taxa
Padrão
Taxa
5 MHz
SCSI-1
5 MB/s
Wide SCSI
10 MB/s
10 MHz (Fast)
Fast SCSI
10 MB/s
Fast
Wide 20 MB/s
SCSI
20 MHz (Fast-20)
Ultra SCSI
40 MHz (Fast-40)
80 MHz (Fast-80)
160
MHz
20 MB/s
Ultra SCSI
40 MB/s
Ultra2 SCSI 40 MB/s
Ultra2 SCSI
80 MB/s
-
-
Ultra3 SCSI
160 MB/s
(Fast- -
-
Ultra4 SCSI
320 MB/s
160)
Tabela 3 - Os nomes recebidos em cada modalidade de comunicação:
A maioria desses padrões é compatível com os padrões anteriores. Por
exemplo, placas de interface Ultra2 SCSI podem controlar dispositivos Ultra2
António Lopes
Paulo Matos
25 de 58
SCSI, Ultra SCSI, Fast SCSI, SCSI-1, etc. As interfaces são vendidas de
acordo com o máximo clock utilizado. Encontramos então placas dos tipos:
•
SCSI-1
•
SCSI-2 (Fast, Wide, Fast Wide)
•
Ultra SCSI
•
Ultra2 SCSI
•
Ultra3 SCSI
•
Ultra4 SCSI
Existe ainda as classificações SCSI-1, SCSI-2 e SCSI-3, que consistem no
seguinte:
Padrão
Modos utilizados
SCSI-1
SCSI-1, com 8 bits e 5 MHz
SCSI-2
8 ou 16 bits, até 10 MHz:
Fast SCSI, Wide SCSI, Fast
Wide SCSI
SCSI-3
8 ou 16 bits e clocks de 20 MHz
e superiores
Tabela 4 – As classificações SCSI-1, SCSI-2 e SCSI-3
O SCSI-3 não é um padrão fechado, pois encontra-se em processo de
evolução. Enquanto o padrão não é especificado, os fabricantes de placas e
periféricos SCSI criaram seus próprios padrões, como Ultra, Ultra2, Ultra3 e
Ultra4.
António Lopes
Paulo Matos
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Antes de se comprar uma interface SCSI devemos pensar no tipo de
dispositivo que pretendemos instalar. Se o objectivo é apenas colocar em
funcionamento um scanner SCSI cuja interface original foi danificada, não há
necessidade de comprar placas Ultra SCSI ou superiores. A vantagem em ter
uma placa rápida é que no futuro poderão ser instalados periféricos SCSI
mais velozes. Se a possibilidade da aquisição de novos periféricos SCSI é
remota, é melhor optar por uma interface mais simples, como SCSI-2 ou
SCSI-1. Uma outra opção é comprar adaptadores de porta paralela ou USB
para SCSI, dispensando assim a placa controladora e aproveitando as
interfaces já existentes no PC.
Foto 8 - Adaptador USB/SCSI
Um motivo que nos pode levar a comprar placas de interface SCSI mais
rápidas é a necessidade de instalação de discos rígidos velozes. Em
servidores nos quais são instalados discos de alta capacidade, é grande a
possibilidade da instalação a curto ou médio prazo de um disco rígido que
utilize as elevadas taxas de transferência oferecidas pelos padrões Ultra
SCSI e superiores.
A tabela a seguir mostra as características de alguns modelos de discos
SCSI produzidos pela Seagate, com capacidades de até 50 GB. São
apresentadas ainda algumas características relativas ao desempenho, como
a velocidade de rotação (RPM), o tempo de acesso e a taxa de transferência.
De notar que a Seagate só produz modelos Ultra SCSI com capacidades de
até 18 GB. Capacidades superiores a esta requerem o uso do padrão Ultra2
António Lopes
Paulo Matos
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SCSI. Este é portanto um critério para a decisão de compra de uma interface
Ultra2 SCSI, ao invés de uma Ultra SCSI.
Padrão
Capacidade Modelo
RPM
T. acesso
Taxa Transf.
Ultra SCSI
18.2 GB
ST118273W
7200
7.6/8.3 ms
190 MB/s
Ultra-2 SCSI
18.2 GB
ST118273LW 7200
7.6/8.3 ms
190 MB/s
Ultra-2 SCSI
36.4 GB
ST136475LW 7200
7.6/8.4 ms
240 MB/s
Ultra-2 SCSI
50.1 GB
ST150176LW 7184
7.4/8.2 ms
264 MB/s
Ultra-2 SCSI
18.2 GB
ST118202LW 10025
5.7/6.5 ms
231 MB/s
Ultra-2 SCSI
18.2 GB
ST318203LW 10016
5.2/6 ms
308 MB/s
Ultra-2 SCSI
36.4 GB
ST136403LW 10000
5.7/6.5 ms
308 MB/s
Ultra-2 SCSI
9.1 GB
ST39102LW
5.2/6 ms
231 MB/s
10025
Tabela 5 - Características de alguns modelos de discos SCSI produzidos pela
Seagate
O barramento SCSI permite a mistura de dispositivos de tipos diferentes. Por
exemplo, em uma placa Ultra2 SCSI podemos conectar dispositivos de 8 e 16
bits, SCSI-1, Fast SCSI, Ultra SCSI e Ultra2 SCSI. Entretanto, dependendo
do modelo da interface, poderá ocorrer queda de desempenho com esta
mistura. Para evitar este problema, algumas placas de interface apresentam
conectores separados para dispositivos Ultra SCSI (e inferiores) e para
dispositivos Ultra2 SCSI. Este é o caso da placa Adaptec AHA2940U2W.
No caso desta placa, para que não ocorra perda de desempenho, devemos
ligar os dispositivos Ultra2 SCSI em um dos dois conectores Ultra2 SCSI
existentes na placa. Dispositivos Ultra SCSI e inferiores devem ser ligados
em um dos conectores Ultra SCSI.
António Lopes
Paulo Matos
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Ilustração 2 - Conectores de uma placa Adaptec Ultra2 SCSI.
10. Conectores SCSI
Os cabos e conectores usados por interfaces e dispositivos SCSI formam
uma pequena miscelânea. Existem conectores internos e externos, de 8 e de
16 bits, com vários formatos.
Ilustração 3 - Uma placa SCSI e seus conectores
Em geral as placas de interface SCSI possuem um conector externo e dois
internos, como a mostrada na ilustração 2. Entre os conectores internos, um
é de maior velocidade que o outro. Podemos ter por exemplo, um de 8 (50
pinos) e um de 16 bits (68 pinos). O conector externo em geral é do mesmo
tipo que o interno mais veloz.
António Lopes
Paulo Matos
29 de 58
Conector
Aplicação
Centronics-50
Conector SCSI externo de 8 bits,
usado
em
placas
de
interface
antigas.
HPDB50
Conector SCSI externo de 8 bits,
usado em placas de interface mais
recentes.
IDC50
Conector SCSI interno de 50 pinos.
Usado em placas SCSI novas e
antigas, dedicado à ligação de
dispositivos que operam com 8 bits.
DB-25
Usado por interfaces SCSI dos
computadores
Apple
e
MACs.
Muitas placas de interface SCSI
simplificadas
que
acompanham
scanners também usam este conector.
HPDB68
Conector SCSI de 68 pinos, 16 bits.
Usado nas conexões internas e
externas com placas SCSI-2 e
SCSI-3.
António Lopes
Paulo Matos
30 de 58
SCA-80
Novo conector SCSI de 80 pinos,
ainda pouco utilizado.
Tabela 6 – Conectores SCSI
11.SCSI DIFERENCIAL
Para possibilitar os aumentos nas taxas de transferência do barramento SCSI, novos
níveis de sinais eléctricos foram adoptados. Podemos encontrar dispositivos SCSI
compatíveis com 3 tipos de níveis eléctricos:
11.1. SE, OU SINGLE ENDED.
Esses sinais digitais possuem características eléctricos equivalentes aos de
outros tipos de interface, como paralela, IDE, etc. Cada um dos bits é
transferido através de uma tensão na faixa de 2,4 a 3,5 volts para representar
o bit 1, e de cerca de 0,2 volts para indicar o bit 0.
11.2. HVD, OU DIFERENCIAL DE ALTA VOLTAGEM.
A transmissão no modo diferencial tem como maior vantagem a imunidade a
ruídos e interferências. Ao invés de cada bit ser transmitido por um único fio,
são usados dois fios, com tensões iguais e de sinais contrários (por exemplo,
+2 volts e -2 volts). O receptor desses dois sinais calculará a sua diferença,
que neste exemplo será de (+2) – (-2) = 4 volts. Se ocorrer a indução de
ruídos ou interferências ao longo do cabo, a perturbação eléctrica ocorrerá
com intensidades iguais em ambos os fios. O fio que transmite o sinal positivo
passará a ter, por exemplo, 2+p, e o fio negativo passará a ter –2+p (onde p é
a intensidade da perturbação eléctrica captada pelos fios). O receptor desses
dois sinais receberá então o valor (+2+p) – (-2+p) = 4 volts. Como vemos, o
António Lopes
Paulo Matos
31 de 58
uso da amplificação diferencial resulta no cancelamento de quaisquer
perturbações eléctricas sofridas ao longo do cabo. Dispositivos SCSI mais
velozes operam em modo diferencial.
11.3. LVD, OU DIFERENCIAL DE BAIXA VOLTAGEM.
Utiliza o mesmo processo do HVD, porém com tensões menores, o que reduz
o consumo de corrente e possibilita a simplificação dos circuitos das
interfaces e dispositivos SCSI. Este tipo de sinal eléctrico passou a ser usado
no padrão Ultra2 SCSI.
Outra vantagem dos modos LVD e HVD é o uso de cabos de maior
comprimento. Cabos curtos em geral são suficientes para conectar
dispositivos que estão localizados dentro de um mesmo gabinete, mas para
ligações entre gabinetes diferentes é necessário usar cabos mais longos. O
comprimento do cabo depende do modo eléctrico usado pelo barramento
(SE, LVD e HVD) e do número de dispositivos conectados. De um modo
geral, quanto mais dispositivos estão conectados, maior será o consumo de
corrente, e mais curto precisará ser o cabo. A tabela que se segue mostra os
comprimentos máximos para cabos SCSI em diversas conexões.
Padrão
Clock
Comprimento máximo do cabo Dispositivos
SE
LVD
HVD
SCSI-1
5 MHz
6m
-
25 m
8
Fast SCSI
10 MHz 3 m
-
25 m
8
Fast Wide SCSI
10 MHz 3 m
-
25 m
16
Ultra SCSI
20 MHz 1,5 m
-
25 m
8
Ultra SCSI
20 MHz 3 m
-
25 m
4
António Lopes
Paulo Matos
32 de 58
Ultra Wide SCSI
20 MHz -
-
25 m
16
Ultra Wide SCSI
20 MHz 1,5m
-
25 m
8
Ultra Wide SCSI
20 MHz 3 m
-
25 m
4
Ultra2 SCSI
40 MHz -
12 m
25 m
8
Ultra2 Wide SCSI 40 MHz -
12 m
25 m
16
Ultra3 SCSI
80 MHz -
12 m
-
16
Ultra4 SCSI
160
12 m
-
16
-
MHz
Tabela 7 -Comprimentos máximos para cabos SCSI
Observe os comprimentos dos cabos no modo SE. Quanto maior é o clock do
barramento SCSI, menor precisa ser o comprimento. Para 5 MHz o cabo SE
pode ter até 6 metros. A 10 MHz o tamanho máximo passa a ser 3 metros, e
a 20 MHz cai para 1,5 metro. Para 40 MHz não é mais utilizado o modo SE.
Observe entretanto que com menos dispositivos, o cabo pode ser mais longo.
O modo Ultra Wide permite conectar até 16 dispositivos, porém para usar o
cabo de 1,5 m no modo SE é preciso ligar no máximo 8 dispositivos (incluindo
a interface). Se ligarmos apenas 4 dispositivos, o cabo poderá ter até 3
metros. O modo HVD permite conexões mais longas, com até 25 metros.
Note que o modo SE não é mais usado a partir do Ultra2 SCSI, e o modo
HVD não é mais usado a partir do Ultra3 SCSI. O modo LVD, introduzido a
partir do Ultra2 SCSI, permite conexões a até 12 metros, e será o padrão nos
próximos anos.
Antes do padrão Ultra2 SCSI existiam apenas dispositivos SE e HVD. Não é
permitido fazer a mistura desses dispositivos. Dentro de um barramento
SCSI, ou todos os dispositivos são SE, ou todos são HVD. A mistura só é
permitida através do uso de conversores.
António Lopes
Paulo Matos
33 de 58
Devido à sua incompatibilidade com dispositivos SE, os dispositivos SCSI
HVD foram pouco utilizados. O padrão LVD é mais flexível, e com ele, o HVD
tornou-se obsoleto. Placas Ultra2 SCSI e superiores permitem instalar, no
mesmo barramento, dispositivos SE e LVD. Durante a inicialização, a
interface identifica cada um dos dispositivos instalados. Se todos forem do
tipo LVD, o barramento funcionará em modo LVD. Se pelo menos um dos
dispositivos for SE, tanto o barramento SCSI como os demais dispositivos
LVD passarão automaticamente a trabalhar no modo SE. Desta forma o
comprimento máximo permitido para o cabo é reduzido de 12 m para 1,5 m. A
outra desvantagem nesta mistura é que não poderão ser feitas transferências
a 40 MHz. O clock será automaticamente reduzido para 20 MHz, resultando
na taxa de transferência máxima de 40 MB/s, no modo Ultra Wide. Se é
realmente necessário trabalhar em modo Ultra2 ou Ultra2 Wide, não devemos
instalar no barramento, dispositivos SE.
Em geral podemos escolher entre os discos rígidos, diversas opções de
interface. Veja por exemplo os discos da família Barracuda 18, produzidos
pela Seagate, apresentados na tabela abaixo.
Padrão
Capacidade Modelo
Ultra SCSI
18.2 GB
ST118273WD
Ultra SCSI
18.2 GB
ST118273W
Ultra SCSI
18.2 GB
ST118273WC
Ultra SCSI
18.2 GB
ST118273N
Ultra-2
18.2 GB
ST118273LW
18.2 GB
ST118273LC
SCSI
Ultra-2
SCSI
Tabela 8 - Diversas opções de interface
António Lopes
Paulo Matos
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Entre os modelos de 18,2 GB encontramos opções para Ultra SCSI e Ultra-2
SCSI. O mesmo disco é fabricado com as opções de interface WD, W, WC,
N, LW e LC. O significado das siglas é definido pelo fabricante como:
W
68 pinos, Wide, HVD
D
W
68 pinos, Wide, SE
W
80 pinos, Wide, SE
C
N
50 pinos, 8 bits, SE
LW 68 pinos, Wide, LVD
LC 80 pinos, Wide, LVD
Tabela 9 - Oções de interface
Para modelos até Ultra SCSI, é melhor escolher as versões SE, desde que o
cabo utilizado não precise ser longo, ou modelos HVD quando o cabo
precisar ser mais longo que o permitido pelo padrão SE. Para modelos Ultra2
e superiores, a preferência recai sobre o padrão LVD, já que o padrão SE não
permite trabalhar com clock de 40 MHz ou superior. Quanto aos demais
dispositivos ligados ao barramento SCSI, devem ter a interface escolhida de
modo a não prejudicar o funcionamento de dispositivos Ultra2 SCSI. Se um
servidor possui discos rígidos capazes de trabalhar com velocidades mais
altas, (40 MB/s, 80 MB/s ou superiores), não devemos prejudicar o seu
desempenho instalando no mesmo barramento, dispositivos SE que reduzem
o clock para 20 MHz. Neste caso é sensato fazer a instalação desses
dispositivos em uma segunda interface SCSI, ou então usar uma interface
SCSI de duplo canal.
António Lopes
Paulo Matos
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12. SCSI ID
Cada dispositivo SCSI deve ter um número identificador. Este número é
chamado de SCSI ID. Placas controladoras SCSI-1 permitem até 8
dispositivos, numerados de 0 até 7. O número 7 é reservado para a placa de
interface, portanto podem ser ligados na placa um máximo de 7 dispositivos
SCSI. Já as placas com barramento SCSI de 16 bits permitem a ligação de
até 16 dispositivos. Um deles é a própria placa, que deve obrigatoriamente
receber o número 7. Podem ser portanto ligados até 15 dispositivos.
Os dispositivos SCSI de 8 bits só operam com os números 0 a 7. Já os de 16
bits operam com os números de 0 até 15. Em qualquer caso, o número 7
deve ser sempre reservado para a placa controladora. Mesmo usando uma
placa controladora SCSI com barramento de 16 bits, não podemos usar mais
que 7 dispositivos SCSI de 8 bits, já que esses dispositivos só podem assumir os números de 0 a 6. Com dispositivos SCSI de 16 bits não existe tal
restrição. Podemos, por exemplo, conectar 10 dispositivos SCSI de 16 bits e
5 de 8 bits, ou qualquer outra combinação, desde que:
A placa controladora assuma o SCSI ID = 7
O número total de dispositivos não seja superior a 15
O número total de dispositivos de 8 bits não seja superior a 7
Cada dispositivo deve ter um SCSI ID diferente
Normalmente o SCSI ID é seleccionado através de jumpers ou micro chaves.
Na ilustração 3 podemos ver as instruções para a configuração de uma certa
unidade de fita SCSI. Observe que existem 3 jumpers para indicar o SCSI ID.
António Lopes
Paulo Matos
36 de 58
Ilustração 4 – Configuração SCSI ID através de jumpers.
Nos scanners de mesa SCSI é muito comum o uso de chaves rotativas para
seleccionar o SCSI ID, como podemos ver no exemplo da ilustração4. Nesta
ilustração, apesar da chave rotativa ter números de 0 até 9, só podemos usar
os números de 0 a 6.
Ilustração 5 - Configuração de SCSI ID por chave rotativa.
Na ilustração 5 vemos as instruções para a configuração do SCSI ID de um
disco rígido, extraídas do seu manual. Note que os jumpers permitem
António Lopes
Paulo Matos
37 de 58
escolher valores entre 0 e 15. Entretanto devemos usar preferencialmente os
valores 0 e 1. Esses valores farão com que o disco rígido seja reconhecido
pelo BIOS SCSI. Os discos ficarão activos assim que o computador for
ligado. Para que sejam instalados mais de 2 discos rígidos SCSI, é preciso
instalar um driver que acompanha a placa controladora SCSI. O Windows
possui drivers nativos para vários modelos de controladoras SCSI.
Ilustração 6 - Configuração do SCSI ID de um disco rígido SCSI.
13. TERMINADORES SCSI
Um dos diversos aspectos que devem ser considerados na instalação de
dispositivos SCSI é a terminação. Trata-se de um grupo de resistências no
dispositivo conectado à extremidade do cabo. A terminação é necessária
para garantir uma boa propagação dos sinais digitais ao longo do cabo,
evitando interferências e outros problemas de ordem eléctrica. A regra geral é
que os dispositivos conectados nas extremidades devem ficar COM as
resistências de terminação, enquanto os localizados no meio do cabo devem
ficar SEM as resistências de terminação. Normalmente os dispositivos SCSI
são fornecidos com as resistências de terminação instaladas e configurados.
Neste caso devemos retirar ou então desinstalar as resistências dos
dispositivos ligados a conectores que não estejam nas extremidades. Em
certos dispositivos, a desinstalação consiste em simplesmente retirar essas
António Lopes
Paulo Matos
38 de 58
resistências. Em outros, os resistências são soldadas, e sua desinstalação é
feita através de jumpers ou micro chaves. A ilustração 6 mostra o aspecto
dessas resistências
Ilustração 7 - Resistências terminais ou terminadores
A regra de instalação de terminadores é válida tanto para dispositivos
internos como para externos. Na ilustração 7 podemos ver uma instalação em
que só existem dispositivos internos (Ex: um disco rígido SCSI interno e uma
unidade de fita SCSI interna). Neste caso a placa controladora SCSI deve ter
sua terminação instalada, o dispositivo da extremidade do cabo deve ter a
terminação instalada, e o que está ligado ao meio do cabo deve ter a
terminação desinstalada.
Ilustração 8 - Configurando os terminadores em dispositivos internos
António Lopes
Paulo Matos
39 de 58
Já na ilustração 8 vemos uma situação na qual são usados apenas
dispositivos externos. A terminação deve ficar habilitada tanto na placa
controladora como no dispositivo localizado na extremidade do cabo, ficando
os demais com a terminação desinstalada.
Ilustração 9 - O último dispositivo SCSI externo deve ter o terminador ativado.
Quando usamos dispositivos internos e externos simultaneamente, a placa
controladora SCSI é considerada como ligada ao “meio” do cabo. É como se
o cabo tivesse duas seções, sendo uma interna e outra externa. Neste caso,
apenas os dispositivos SCSI ligados nas extremidades de ambos os cabos
devem ter as terminações habilitadas. Os demais dispositivos, e também a
placa controladora SCSI devem ficar com suas terminações desinstaladas.
Podemos ver esta situação na ilustração 9.
Ilustração 10 - Placa ligada a dispositivos internos e externos
António Lopes
Paulo Matos
40 de 58
Note que a sequência de dispositivos SCSI ao longo do cabo deve formar
uma cadeia linear. Na figura 13 vemos esta cadeia esquematizada,
mostrando as ligações de dispositivos internos e externos. Os dois
dispositivos localizados nas extremidades (um deles pode ser a própria placa
de interface SCSI, quando apenas um cabo é utilizado) devem ter sempre os
terminadores
activados,
e
os
demais
devem
ter
os
terminadores
desactivados.
14. USO SIMULTANEO DOS CABOS INTERNOS
E EXTERNOS
Ilustração 11 - Cadeia SCSI.
Tudo o que foi explicado até agora sobre terminações parece muito simples,
mas é válido apenas quando tanto a placa como os dispositivos operam com
o mesmo número de bits. Quando usamos placas em uma mesma cadeia,
dispositivos de 8 e de 16 bits, temos que levar em conta dois grupos de
terminadores, sendo um para os primeiros 8 bits e outro para os 8 bits mais
significativos (a metade superior dos 16 bits). Ao mesmo tempo surge uma
complicação
adicional
em
relação
ao
uso
de
conectores.
Placas
controladoras SCSI que possuem três ou mais conectores só permitem o uso
de dois desses conectores, não podendo ser usados três ou mais
António Lopes
Paulo Matos
41 de 58
simultaneamente. Fica fácil entender a razão desta restrição quando
observamos electricamente o que significa utilizar dois conectores, como
mostra a figura 13. Quando são usados dois cabos, a placa está no interior
da linha formada pelos cabos. Não é possível utilizar três cabos, pois desta
forma não estaria sendo formada uma “linha”, e sim, um “Y”, o que não é
permitido.
Nas placas SCSI modernas, activação e desactivação das suas terminações
é feita através de um utilitário gravado na sua ROM, juntamente com o BIOS
SCSI. Trata-se de uma espécie de Setup que é activado na ocasião do boot.
Para placas Adaptec, devemos teclar Control-A logo após a contagem de
memória para activar este Setup. Entrará em acção o programa de configuração da placa, e nele encontraremos uma tela como a da ilustração 14
Ilustração 12 - Setup de uma placa SCSI Adaptec.
Se
observarmos
com
atenção
este
painel
“Host
Adapter
SCSI
Termination............. Low OFF/High ON “, as terminações da placa são
divididas em dois grupos, chamados respectivamente de LOW e HIGH. Cada
um desses grupos pode ser individualmente activado ou desactivado,
bastando programá-los como ON ou OFF. A programação deve ser feita de
acordo com o uso dos seus conectores:
António Lopes
Paulo Matos
42 de 58
Conectores
LOW HIGH
Apenas o de 16 bits interno
ON
ON
Apenas o de 16 bits externo
ON
ON
Apenas o de 8 bits interno
ON
ON
16 bits interno e 16 bits externo
OFF
OFF
8 bits interno e 16 bits (int ou ext)
OFF
ON
Tabela 10 – Configuração dos conectores LOW / HIGHT
Quando é usado apenas um conector, significa que a placa está na extremidade da linha formada pelo cabo SCSI, portanto suas terminações devem
ficar activadas. Isto justifica as três primeiras linhas da tabela. Quando são
usados os dois conectores de 16 bits (interno e externo), significa que em
cada um dos cabos (o interno e o externo) existe um dispositivo SCSI de 16
bits com a sua terminação activada. Portanto, a placa deve ter as suas
terminações desactivadas (LOW=OFF e HIGH=OFF), como mostra a tabela.
Finalmente, quando são usados dois cabos, sendo um de 8 e outro de 16
bits, a placa é considerada no meio para os 8 bits menos significativos (e
portanto deve ser programada como LOW=OFF), mas é considerada na
extremidade em relação aos 8 bits mais significativos (e portanto deve ser
programada como HIGH=ON). É o que vemos na ilustração 12, a relação
entre terminações LOW/HIGH da placa e o uso dos cabos.
António Lopes
Paulo Matos
43 de 58
Ilustração 13 – Terminação da placa
Os dispositivos SCSI externos normalmente possuem em sua parte traseira
dois conectores. Isto facilita o encadeamento das ligações, como mostra a
figura 16. O último dispositivo da cadeia deve ter o seu terminador activado.
Muitas vezes este terminador já faz parte dos circuitos do dispositivo,
bastando activá-lo através de chaves ou jumpers. Podemos também optar
pelo uso de um terminador externo, como vemos no dispositivo da figura 16.
Neste caso, ao invés de utilizar o terminador que faz parte do circuito do
dispositivo, devemos deixá-lo desactivado e conectar o terminador externo no
seu segundo conector SCSI. Este terminador é idêntico a um conector
utilizado em cabos SCSI externos, excepto que não existe cabo, e em seu
interior encontramos as resistências de terminação.
António Lopes
Paulo Matos
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Ilustração 14 - Uso de um terminador SCSI externo
15. MISTURANDO DISPOSITIVOS DE 8 E 16 BITS
Muitas placas SCSI possuem conectores de 8 bits. Conectores internos de 8
bits (50 pinos) são comuns mesmo nas placas Ultra2 SCSI, mas os
conectores externos de 8 bits já são considerados raros. Não seria possível
desta forma conectar dispositivos externos de 8 bits quando o conector
externo da placa é de 16 bits. Felizmente existem soluções de conectividade
para todos os casos, graças ao uso de adaptadores e cabos especiais.
Para conectar dispositivos SCSI externos é preciso adquirir um cabo
apropriado. Verifique qual é o tipo de conector existente na parte traseira da
placa de interface, e qual é usado pelo dispositivo SCSI. Nesses casos é
preciso levar em conta não apenas o número de bits, mas o formato utilizado.
Já vimos neste capítulo que os conectores SCSI mais usados são:
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Centronics-50:
externo de 8 bits
HPDB50:
externo de 8 bits
IDC50:
interno de 8 bits
HPDB68:
interno ou externo de 16 bits
Tabela 11 – Conectores mais usados
Ilustração 15 - Principais conectores SCSI
Mesmo quando os dispositivos não são do mesmo tipo que os conectores
disponíveis na placa, podemos fazer a conexão através de cabos
apropriados. Vejamos alguns exemplos:
a) Dispositivo externo com conector DB-25, placa com conector externo
HPDB50 - Para esta conexão devemos usar um cabo SCSI externo com um
conector HPDB25 em uma extremidade e um conector DB-25 na outra.
b) Dispositivo externo com conector DB-25, placa com conector externo
HPDB68 - O cabo a ser usado para esta conexão possui um conector
HPDB68 em uma extremidade e um conector DB-25 na outra.
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c) Dispositivo externo com conector Centronics-50, placa com conector
externo HPDB50 - Usamos um cabo com um conector HPDB50 em uma
extremidade e um conector Centronics-50 na outra.
d) Dispositivo externo com conector Centronics-50, placa com conector
externo HPDB68 - O cabo a ser usado nesta conexão deve ter um conector
Centronics-50 em uma extremidade e um conector HPDB68 na outra.
Foto 9- Cabo HPDB68/CEN50.
e) Dispositivo externo com conector HPDB50, placa com conector externo
HPDB68 - Usamos um cabo com um conector HPDB50 em uma extremidade
e um conector HPDB68 na outra.
Observe que a passagem de HPDB68 para HPDB50 ou Centronics-50 é uma
conversão de 16 para 8 bits. Este cabo elimina os 8 bits mais significativos do
barramento SCSI. Como é o “fim da linha” para esses 8 bits, esses cabos
possuem terminações para os bits eliminados. A figura 18 mostra o aspecto
de um cabo SCSI externo, do tipo HPDB68/HPDB50. Observe como os
conectores são de tamanhos diferentes.
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Foto 10 - Cabo SCSI externo HPDB68/HPDB50
Podemos encontrar no mercado, cabos SCSI externos com praticamente
todos os tipos de conectores, como HPDB25/HPDB25, HPDB68/HPDB68
HPDB68/CEN50, etc.
Para conectar vários dispositivos SCSI externos usamos uma sucessão de
cabos. No último dispositivo externo devemos usar um terminador, que pode
ser interno, pertencente aos circuitos do próprio dispositivo ou então externo,
como o mostrado na ilustração 16.
Foto 11 - Terminador SCSI externo.
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Existem ainda certos cabos externos HPDB68/HPDB50, HPDB68/Centronics50 e HPDB68/DB25 que não possuem a terminação para o byte mais
significativo. Esses cabos não devem ser usados. Use apenas se tiver
certeza da existência da terminação. Em seu lugar você poderá usar
conversores, como os mostrados na figura 21. Esses conversores possuem
as terminações para os 8 bits mais significativos.
Foto 12- Conversores SCSI de 16 para 8 bits
A mistura de dispositivos internos de 8 e 16 bits também é possível. Quando
não são usados dispositivos externos, a mistura é muito fácil, pois poderemos
utilizar os dois conectores internos, um de 8 e outro de 16 bits. Quando
existem dispositivos externos não podemos usar os dois conectores internos,
pois a cadeia SCSI formaria um “Y”, o que não é permitido. Neste caso
devemos usar adaptadores como os mostrados na figura 21. Existem
conversores de 16 para 8 bits, internos ou externos:
15.1. CONVERSOR DE 16 PARA 8 BITS EXTERNO
Este conversor possui de um lado, um conector HPDB68 e do outro um
conector HPDB50. Observe que para que esta conversão funcione, o
conversor precisa ter terminações nos 8 bits mais significativos, já que ele
será o “fim da linha” para esses 8 bits. Antes de usar este conector, certifiqueAntónio Lopes
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se de que essas terminações estão presentes. Um conector que atende tal
condição é o modelo ACK-68P-50P, fabricado pela Adaptec (figura 22).
Foto 13 - Conversor externo de 16 para 8 bits (68 para 50 pinos).
O uso deste conector é bastante simples. A partir do conector HPDB68
externo da placa de interface SCSI, usamos cabos com conectores de 68
pinos para ligar todos os periféricos SCSI externos de 16 bits. No último
desses periféricos, usamos este conector, e daí em diante, utilizamos cabos
com conectores de 50 pinos para encadear os periféricos SCSI de 8 bits.
15.2. CONVERSOR DE 16 BITS PARA 8 BITS INTERNO.
Se for necessário instalar dispositivos SCSI internos de 8 bits e o conector de
50 pinos não puder ser usado (para não formar um “Y”), podemos usar
adaptadores internos de 16 para 8 bits, permitindo a ligação. Um conector
apropriado é o Adaptec ACK-68P-50P-IU.
Através desses adaptadores podemos conectar dispositivos de 8 bits (50
pinos) em conectores de 16 bits (68 pinos). A figura 19 mostra como esses
conectores são empregados. Utilizamos o cabo SCSI interno de 68 pinos
para ligar todos os dispositivos de 16 bits. O último dispositivo da cadeia deve
ter os terminadores activados. Nos conectores nos quais queremos ligar
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dispositivos de 8 bits, usamos o adaptador ACK-68P-50P-IU. Note que este
adaptador não pode ser usado na extremidade do cabo, pois isto deixaria os
8 bits mais significativos do barramento SCSI sem terminação.
Ilustração 16 - Ligando dispositivos SCSI de 8 bits em um cabo de 16 bits.
Existem no mercado algumas placas SCSI que utilizam conectores de 80
pinos. Caso seja necessário, podemos ligar no cabo de 80 pinos, dispositivos
SCSI de 8 ou 16 bits, usando adaptadores apropriados, como os mostrados
na foto 9.
Foto 14 - Adaptadores de 80 pinos para 68 e 50 pinos.
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15.3. CONVERSORES DE BARRAMENTO INTERNO
PARA EXTERNO
A formação de um “Y” no barramento SCSI não é permitida. Não podemos
portanto usar o cabo SCSI externo simultaneamente com os dois cabos SCSI
internos. Quando é preciso utilizar os três cabos (por exemplo, um dispositivo
SCSI externo, um interno de 8 bits e um interno de 16 bits) podemos ligar o
dispositivo interno de 8 bits no cabo de 16 bits, usando adaptadores como o
apresentado no item B. Uma outra forma de evitar a formação do “Y” é deixar
sem uso o conector externo da placa e ligar a extremidade de um dos cabos
internos em adaptadores. Um conector interno é ligado ao cabo SCSI interno.
Um cabo flat liga este conector interno a outro conector externo, preso a uma
lâmina de metal. Esta lâmina é fixada na parte traseira do gabinete do
computador. Desta forma temos uma secção SCSI externa, formada pela
continuação de um cabo interno. Existem conversores deste tipo com
conexões de 50 e de 68 pinos. O adaptador da foto 10 é ainda mais versátil.
É na verdade um cabo SCSI interno, contendo na sua extremidade, um
conector externo para a continuação da cadeia SCSI.
Foto 15 - Conversor de SCSI interno para externo.
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16. PLACAS SCSI COM MÚLTIPLOS CANAIS
Controladoras SCSI já oferecem taxas de transferência bastante elevadas.
Mais sofisticadas ainda são as placas equipadas com múltiplos canais. A foto
11 mostra uma placa SCSI de canal duplo. Observe que existem dois
conectores externos de 16 bits, e dois externos também de 16 bits, além de
um interno de 8 bits. Os dois canais operam de forma independente, e a taxa
de transferência total é duas vezes mais elevada, já que pode aceder a dois
dispositivos ao mesmo tempo. Observe que esta é uma placa PCI de 64 bits
(veja o tamanho do seu conector PCI), já que os 133 MB/s oferecidos pelo
barramento PCI de 32 bits e 33 MHz é uma taxa baixa para este tipo de
aplicação.
Foto 16 - Placa SCSI com 2 canais.
Existem ainda as controladoras RAID, que permitem a conexão de vários
discos em paralelo, funcionando como um único disco com taxa de
transferência 4 vezes maior (é preciso que a placa tenha 4 canais, como a da
figura 27). Também é possível criar sistemas redundantes, com operações
simultâneas em dois discos. Desta forma, se um disco apresenta pane, os
dados são preservados no outro disco.
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Foto 17 - Controladora RAID SCSI.
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A FOTOS
Foto 1 – Fitas de controlador dos ST506/412 ..................................................8
Foto 2 – Disco ST-125 visto por dentro ...........................................................8
Foto 3 – Disco ST 125 visto por baixo .............................................................9
Foto 4 – Pormenor das alhetas de ligação das fitas e do terminador. .............9
Foto 5 – Controladora, fita e disco .................................................................10
Foto 6 - Placa de interface SCSI...................................................................22
Foto 7 – Placa SCSI simplificada para periféricos que não exige alta
velocidade................................................................................................24
Foto 8 - Adaptador USB/SCSI ......................................................................27
Foto 9- Cabo HPDB68/CEN50.......................................................................47
Foto 10 - Cabo SCSI externo HPDB68/HPDB50 ...........................................48
Foto 11 - Terminador SCSI externo. ..............................................................48
Foto 12- Conversores SCSI de 16 para 8 bits ...............................................49
Foto 13 - Conversor externo de 16 para 8 bits (68 para 50 pinos).................50
Foto 14 - Adaptadores de 80 pinos para 68 e 50 pinos. ................................51
Foto 15 - Conversor de SCSI interno para externo........................................52
Foto 16 - Placa SCSI com 2 canais. ..............................................................53
Foto 17 - Controladora RAID SCSI. ...............................................................54
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B TABELAS
Tabela 1 – De comparações de tempo e transferência de dados..................19
Tabela 2 – Características de dispositivos SCSI e IDE .................................21
Tabela 3 - Os nomes recebidos em cada modalidade de comunicação:.......25
Tabela 4 – As classificações SCSI-1, SCSI-2 e SCSI-3 ................................26
Tabela 5 - Características de alguns modelos de discos SCSI produzidos pela
Seagate....................................................................................................28
Tabela 6 – Conectores SCSI .........................................................................31
Tabela 7 -Comprimentos máximos para cabos SCSI ....................................33
Tabela 8 - Diversas opções de interface........................................................34
Tabela 9 - Oções de interface.......................................................................35
Tabela 10 – Configuração dos conectores LOW / HIGHT .............................43
Tabela 11 – Conectores mais usados............................................................46
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C ILUSTRAÇÕES
Ilustração 1 – Cablagem de um disco da série de interfaces ST- 505/412 ......7
Ilustração 2 - Conectores de uma placa Adaptec Ultra2 SCSI. .....................29
Ilustração 3 - Uma placa SCSI e seus conectores.........................................29
Ilustração 4 – Configuração SCSI ID através de jumpers..............................37
Ilustração 5 - Configuração de SCSI ID por chave rotativa............................37
Ilustração 6 - Configuração do SCSI ID de um disco rígido SCSI.................38
Ilustração 7 - Resistências terminais ou terminadores...................................39
Ilustração 8 - Configurando os terminadores em dispositivos internos ..........39
Ilustração 9 - O último dispositivo SCSI externo deve ter o terminador ativado.
.................................................................................................................40
Ilustração 10 - Placa ligada a dispositivos internos e externos ......................40
Ilustração 11 - Cadeia SCSI. .........................................................................41
Ilustração 12 - Setup de uma placa SCSI Adaptec. .......................................42
Ilustração 13 – Terminação da placa .............................................................44
Ilustração 14 - Uso de um terminador SCSI externo......................................45
Ilustração 15 - Principais conectores SCSI ....................................................46
Ilustração 16 - Ligando dispositivos SCSI de 8 bits em um cabo de 16 bits. 51
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Paulo Matos
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D.BIBIOGRAFIA
http://wired.hard.ru/data/co_ST506.shtml (Dez. 2003)
http://marina.mfarris.com/theref/tech_talk/tech_talk_contents.html (Dez. 2003)
Salvador Espinosa Aragon,
http://www.ipn.mx/sitios_interes/sanlovdra/dduro.htm (Dez. 2003)
http://www.inf.unisinos.br/~cbi/intr2.html (Dez. 2003)
http://www.laercio.com.br/site2/artigos/hardware/hard-006/hard-006.htm (Dez. 2003)
http://www.mfarris.com/hard/Jasmine.html (Dez. 2003)
Paulo Matos, “Apontamentos Dispersos”, 2001
António Lopes
Paulo Matos
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