Adrian Bente
Există mai multe moduri de a face un computer să functioneze mai rapid: putem schimba procesorul cu unul mai bun, putem cumpăra mai multă memorie, etc. O metodă rezonabilă si eficientă este de a afla ce anume îl încetineste si unde. În functie de domeniul unde îsi desfăsoară activitatea acel computer, se pot găsi diverse motive, cum ar fi un server care are o placă de retea prea lentă sau o statie de lucru cu interfata video lenesă. De cele mai multe ori se constată că o crestere a puterii de calcul este insuficientă (în afară de cazul când computerul e folosit doar pentru calcule matematice intensive) si asta pentru că o cauză frecventă a performantelor reduse se află în interfetele de intrare/iesire (pe scurt I/O). Cheia optimizării este găsirea unei interfete potrivite pentru un domeniu de activitate dat. Din fericire, în ultimii ani tehnologiile I/O s-au îmbunătătit simtitor, atât din punctul de vedere al performantelor, cât si al conectivitătii. Enhanced-IDE, SCSI sau tehnologiile "seriale" (P1394, SSA, Fibre Channel) sunt solutii pentru o interfată I/O rapidă. Întrebarea care se pune este: Ce si unde folosim?
Arhitectura standard IDE este astăzi perimată. Standardul AT a fost dezvoltat în 1982 ca o magistrală I/O iar IDE a apărut ceva mai târziu ca o interfată ieftină pentru aceasta. A fost foarte utilă pentru un timp, dar acum interfata IDE, cât si alte interfete proprietare de cuplare a perifericelor nu sunt suficiente pentru computerele actuale de la care se doresc performante, conectivitate si facilităti sporite. Printre limitările IDE putem aminti imposibilitatea de a accesa harddiscuri peste capacitatea de 528 MB, suport limitat la harddiscuri si rate reduse de transfer.
Aparitiile lui EIDE si a altor standarde asemănătoare (Fast-ATA) au rezolvat câteva din aceste inconveniente.
Una dintre limitările majore ale IDE a fost capacitatea maximă gestionată - de cel mult 528MB, eliminată în standardul EIDE (Vezi caseta "Bariera 528"). Această facilitate EIDE necesită însă suport atât din partea harddiscului cât si din partea BIOS-ului gazdă. Majoritatea harddiscurilor de astăzi suportă LBA, iar suportul în BIOS este prezent cu precădere la producătorii ce includ pe placa de bază si interfete EIDE.
Prin IDE se pot accesa maxim două harddiscuri (un master si un slave) cuplate printr-un cablu la un singur conector. EIDE a introdus încă o interfată, crescând numărul perifericelor la 4. Aceasta nu este o facilitate nouă, prezenta unei interfete secundare IDE apărând în specificatia din 1984 IBM AT-3.
Suportul pentru periferice a fost extins de EIDE prin aparitia ATAPI (ATA Packet Interface). Se pot conecta astfel în afară de harddiscuri si unităti CD-ROM sau, în viitor, unităti de bandă (tape streamer). Se mai lucrează la acest lucru pentru că nu există încă un standard clar si apar multe probleme de compatibilitate. Companiile "serioase" au prevăzut suportul ATAPI pentru unităti CD-ROM în BIOS-ul gazdă si există sisteme ce pot avea ca dispozitiv de boot un CD-ROM.
Cele mai spectaculoase îmbunătătiri aduse de EIDE sunt ratele de transfer ridicate. Există două moduri standard de transfer: PIO (Mode 3, 4) sau DMA (type F), ce pot asigura până la 16,6 MB/s. Pentru a beneficia efectiv de aceste viteze trebuie însă folosite si harddiscuri de tip EIDE (nu se mai fabrică harddiscuri fără capabilităti EIDE) iar suportul software trebuie prevăzut în BIOS-ul gazdă sau prin drivere ale sistemului de operare.
Din cele prezentate mai sus se observă clar că EIDE a reusit, printr-o crestere de cost destul de mică, să îmbunătătească semnificativ functionalitatea vechiului IDE. Dar la fel cum standardul EISA s-a dovedit a fi până la urmă foarte diferit de ISA, EIDE se îndepărtează si el destul de mult de IDE. Sunt necesare multe upgrade-uri corelate: drivere software, noi versiuni de BIOS, noi implementări hardware si mai este destul de lucru la rezolvarea problemelor de compatibilitate. Mai mult, performanta unui computer implică acum posibilitatea de multi-tasking, spre exemplu accesul simultan la un harddisc si la un CD-ROM. Este cunoscut faptul că dacă un CD-ROM ATAPI este conectat pe acelasi cablu cu un harddisc EIDE, accesul la dispozitivul mai lent (CD-ROM-ul) va scădea viteza de transfer de la si către harddisc, întrucât interfata suportă o singură comandă pe canal. La fel, accesul la două harddiscuri cuplate pe un singur canal se face pe rând. Timpul necesar efectuării mai multor operatiuni I/O intensive se poate reduce dramatic în cazul folosirii unei interfete multi-tasking/multi-threading (de exemplu SCSI).
Dacă putem considera trecerea de la IDE la EIDE ca o "revolutie", alta este situatia cu interfetele SCSI, aflate în continuă "evolutie". Apărute chiar înaintea IDE, în 1979, interfetele SCSI sunt solutii mult mai bune de conectare a dispozitivelor periferice la un computer, fie el un simplu PC sau o statie grafică sofisticată. În cadrul computerelor obisnuite PC-AT, interfata SCSI poate fi inclusă pe placa de bază sau poate fi un adaptor care se cuplează pe unul din sloturile libere ISA, EISA, VL sau PCI. Perifericele ce se pot utiliza pot fi de cele mai diverse tipuri, de la harddiscuri până la imprimante sau biblioteci optice, iar functiile de control fizic al unui astfel de periferic sunt procesate intern de acesta si nu de către un controller extern. Adaptorul SCSI are rolul de a asigura procesul de coordonare si transfer a datelor între magistrala SCSI si memoria computerului. Din 1979 si până în prezent, interfetele SCSI au evoluat continuu, apărând noi standarde cu performante si facilităti superioare. Pe scurt, de la SCSI-1 pe 8 biti ce avea o rată de transfer de până la 5 MB/s, s-a ajuns astăzi la Ultra Wide SCSI-3 pe 16 biti ce poate transfera 40 MB/s. Actualmente, cele mai răspândite sunt adaptoarele si perifericele Fast-SCSI-2, ce functionează la 10 MB/s. Există si adaptoare cu 2 sau chiar 3 canale SCSI ce se cuplează pe acelasi "slot" de PCI, acestea fiind dedicate în mod obisnuit serverelor.
Câteva din părtile bune si rele ale interfetelor IDE, EIDE si SCSI sunt prezentate în tabelul de mai jos.
Sunt de făcut câteva recomandări în legătură cu alegerea unei interfete I/O.
S-ar putea ca pe primul plan să fie pretul de cost (scăzut în cazul EIDE), dar nu trebuie uitat că în afară de un cost direct reprezentat de noile componente hardware ale interfetei există si un cost indirect ce poate apărea când va fi nevoie de upgrade sau de cresterea numărului pe-rifericelor. Trebuie avută în vedere si standardizarea ca o sigurantă a compatibi-litătii si a stabilitătii (în cazul SCSI ge-
neratiile noi sunt "superset"-uri ale celor anterioare). Pentru o mai simplă orientare, se pot defini câteva scenarii ale domeniilor de activitate, pentru fiecare existând un mod specific de abordare.
'Am nevoie de un PC ieftin si nepretentios.'Acest lucru înseamnă că nu îmi trebuie conectivitate externă, îmi ajunge un singur harddisc lent si nu folosesc Windows 95 sau OS/2 ca să comunic pe Internet în timp ce lucrez la un spreadsheet. Aici este suficientă si vechea interfată IDE.
'Am nevoie de un PC obisnuit dar cu CD-ROM .'Dacă utilizez unitatea CD-ROM doar pentru a asculta muzică, pentru a instala software sau pentru jocuri, nu are rost să mă gândesc la o interfată SCSI. Unitătile CD-ROM de tip proprietar au cam dispărut, majoritatea producătorilor migrând către standardul ATAPI. Viteza unui CD-ROM ATAPI este astăzi destul de mare pentru că au apărut unităti quad, six sau eight speed iar pretul lor de cost continuă să scadă. O interfată secundară EIDE/ATAPI de bună calitate este în acest caz satisfăcătoare.
'Am nevoie de un PC cu o mare capacitate de stocar, eventual mai multe harddiscuri.'EIDE mă poate ajuta în acest caz folosind ambele interfete si pot pune astfel 4 harddiscuri. Un harddisc EIDE mare are acum în jur de 2 GB, deci pot ajunge la 8 GB. Există si efecte secundare: practic am eliminat posibilitatea cuplării unui CD-ROM. Dacă nu sunt satisfăcut, alternativa SCSI este în acest caz o solutie evidentă. Orice adaptor SCSI-2, chiar si unul mai simplu, îmi asigură o conectivitate mult mai mare decât solutia EIDE si harddiscurile SCSI, chiar cele cu performante mai slabe, au capacităti individuale mai mari decât cele clasice. Din punct de vedere al expandabilitătii, doar SCSI îmi poate asigura cuplarea multor dispozitive, având si posibilitatea cuplării externe.
'Îmi trebuie si alte dispozitive în afară de harddisc si de CD-ROM.'În viitor, ATAPI se va extinde si va asigura suport pentru unităti de bandă. Dacă sunt suficient de sigur de acest lucru sau folosesc un floppy-streamer nepretentios îmi este suficientă interfata clasică. La acest capitol însă, SCSI este o variantă mult mai sigură si mai fiabilă. Pe o interfată SCSI pot cupla harddiscuri, unităti CD-ROM sau de bandă, unităti DAT sau CD Recordable, imprimante, scannere etc. Si asta fără a afecta semnificativ performantele I/O, datorită modului mult mai inteligent de acces la aceste dispozitive. Totusi SCSI mai este cunoscut ca punând destule bătăi de cap. Există încă diverse probleme de implementare fizică a unei magistrale SCSI corectă: asignarea ID-urilor pentru dispozitive, verificarea terminatorilor, găsirea diverselor tipuri de cabluri etc. Tehnologiile de tip "Plug and Play" si-au găsit însă adepti si în rândurile producătorilor de echipamente SCSI. Firma Adaptec este un pionier si în acest domeniu, iar acum adaptoarele sale pentru ISA sau PCI implementează aceste tehnologii, oferind două facilităti extrem de utile: terminatie automată si SCAM 1 (SCSI-ID Configuring AutoMatically), pe lângă conformarea cu standardele Plug and Play ISA si PCI. Acestea functionează, bineînteles si cu periferice SCSI non-Plug-and-Play, dar astfel rămân problemele de configurare pentru dispozitive.
'Am nevoie de performante superioare pentru DOS sau Windows 3.11'Vorbim aici strict de harddiscuri. S-au făcut diverse teste de comparatie a performantelor sau a ratelor de transfer pentru IDE, EIDE sau SCSI. Noile standarde EIDE sau Fast ATA arată o crestere semnificativă a vitezei fată de IDE. Într-adevăr, prin EIDE se pot transfera 16,6 MB/s în mod burst, ceea ce depăseste si standardul Fast-SCSI pe 8 biti, care are 10 MB/s. Atentie însă: testele de performantă au arătat diferente clare în cazul când nu se folosea nici un fel de software pentru caching. În situatia folosirii programului SmartDrive din DOS, performantele în cele trei cazuri devin comparabile. Dacă intrăm putin în mediul pseudo-multi-tasking din Windows 3.11 folosind "32-bit File & Disk Access", balanta vitezei înclină putin către Fast-SCSI, iar în cazul Wide-SCSI diferenta este si mai mare. Pentru acces direct pe 32 biti trebuie folosite drivere noi atât în cazul harddiscurilor EIDE (Windows 3.11 are driverul intern *WDCTRL care nu suportă LBA sau rate ridicate de transfer), cât si în cazul SCSI unde producătorul adaptorului trebuie să furnizeze drivere pe 32 biti pentru acces direct la disc. Înclin să cred că upgrade-ul unui PC ce utilizează încă DOS sau Windows 3.11 la un harddisc Fast sau Wide SCSI nu este pe deplin justificat.
'Am trecut la Windows 95(sau OS/2)'Referitor la acest domeniu, discutiile sunt un pic mai delicate. În primul rând trebuiesc revăzute motivele pentru care am trecut la Windows 95: am nevoie de acest mediu si îl folosesc la adevărata valoare? Sau lucrez în MS-DOS Prompt cu un program de contabilitate în mod text, iar din când în când mai fac un document în Word? Acest din urmă caz nu cred că necesită multe comentarii. Rămâne în discutie situatia următoare: calculatorul meu are un procesor rapid, memorie suficientă si se apropie cât mai mult de specificatiile "The PC 95" ce implică anumite cerinte strict necesare si altele recomandate. Problema alegerii între SCSI si EIDE din punctul de vedere al performantelor unui harddisc este dictată de aplicatiile pe care le voi rula. Diverse teste au arătat o crestere semnificativă fată de Windows 3.11 în ambele cazuri. Performantele de I/O sunt determinate atât de tipul de transfer: PIO, DMA sau Bus Master cât si de caracteristicile harddiscului. Presupunând că harddiscurile au fizic aceleasi caracteristici, viteza transferului depinde de modul de "încărcare" a interfetei I/O. (Aici dau eventual un exemplu de test personal- 2920, 2940, Triton EIDE cu harddiscuri Pegasus). În medii multi-tasking, magistrala de tip SCSI devine cu atât mai bună ca performante cu cât vor fi adaptorul împreună cu driverele mai sofisticate sau mai bine realizate. De asemeni, posibilitatea de a avea mai multe comenzi suprapuse pe canalul SCSI creste semnificativ performanta în medii intensive din punct de vedere I/O si pot avea rate de transfer sustinute mai mari. Microsoft recomandă folosirea interfetei SCSI pentru usurinta expandabilitătii sau pentru sistemele de performantă/multimedia.
'Ce folosesc pentru un server?'Orice server trebuie văzut în primul rând din punctul de vedere al performantelor I/O. Destinatia lui principală este de a partaja resursele proprii pentru clienti si, cum acestia lucrează simultan pe aceleasi dispozitive, sistemul de operare împreună cu interfata I/O trebuie să fie multi-tasking/multi-threading. Diverse teste pe Novell Netware au arătat că un sistem FastSCSI-2 este mai performant decît unul EIDE în medie cu 41%, iar în cazul Fast&Wide SCSI-3 diferenta este mult mai mare (80%). Pentru servere trebuie folosite adaptoare SCSI ce functionează Bus-Master si implică astfel cât mai putină "atentie" din partea microprocesorului gazdă. Oricum, interfata SCSI asigură cuplarea mult mai multor dispozitive, cum e cazul serverelor ce au nevoie, în afară de harddiscuri, de unităti CD-ROM, streamere sau DAT-uri. O solutie cu Wide SCSI poate părea la prima vedere scumpă, pentru că harddiscurile Wide SCSI au încă un pret de cost ridicat, însă varianta "wide" pentru un adaptor SCSI presupune un cost suplimentar relativ mic (10-20%) iar Adaptec a înlocuit -la acelasi pret de cost- adaptorul AHA-2940W PCI cu AHA-2940UW (Ultra-Wide) care poate asigura o rată de transfer de 40 MB/s. Interfata SCSI implică si o sigurantă mult mai mare a datelor: în afară de semnalul de paritate al bus-ului, solutia SCSI este singura ce poate implementa cu succes sisteme de tip RAID ce protejează în permanentă datele. Răspunsul la întrebarea "ce folosesc pentru servere?" este clar: O interfată Fast sau Wide SCSI performantă.
Privind în viitor, putem afirma că datorită evolutiei continue a performantelor computerelor personale, interfetele SCSI se vor extinde din ce în ce mai mult, ele fiind o modalitate eficientă pentru ca dispozitivele periferice să tină pasul cu viteza de calcul în continuă crestere a unitătii centrale. Noile sisteme de operare au cerinte crescute de spatiu de stocare si viteze de transfer pe care doar magistrala SCSI le poate oferi cu succes.