jeni duke lexuar...
Leksione, Literature, Raste Studimi

“Simbioza” SATA – HDD/SSD

Ndërfaqa SATA në “simbiozë” me perfomancën e “hard disk drive”

 

 SATA (akronim i Serial AT Attachment) është ndërfaqe e tipit bus, që shërben për komunikimin e njësisë qëndrore kompjuterike, ose  “host”, me pajisjet e kujtesave masive si p.sh. “hard disk drives” (shkurt HDD), DVD/CD ose SSD (Solid State Drives). Figura bashkangjitur tregon vendndodhjen e SATA në arkitekturën e një PC.

Në analizën e mëposhtëme do të perpiqemi të trajtojmë ecurinë e rritjes së performancave të ndërfaqes SATA si domosdoshmëri e ndryshimeve thelbësore në performancën e kujtesave masive.

Llogaritja e performancës së hard disk drive (HDD)

Për të kuptuar mënyrën e funksionimit të një hard disku dhe llogaritjeve të mëposhtëme, konsultoni referencat Ref1 dhe Ref2.

Perfomanca e një HDD, e shprehur me kohën e lexim/shkrimit të të dhënave në të, llogaritet nëpërmjet formulës:

T i/o = Tseek + T rotation + T transfer

ku :

T i/o – koha e lexim/shkrimit në HDD.

Tseek – koha mesatare e nevojshme për të pozicionuar kokën magnetike në pistën e duhur.

T rotation – koha mesatare e nevojshme për të pozicionuar kokën magnetike në sektorin e duhur brenda pistës.

T transfer – koha e nevojshme për tranmetimin e të dhënave prej host-it deri në shkrimin/leximin e tyre në siperfaqen e HDD.

Input/Output data rate ( R i/o ) do të llogaritej :

R i/o = Sizetranfert / T i/o

Ku :  Sizetranfert  është madhësia e të dhënave që lexohen/shkruhen të shprehura në Byte.

Për të ilustruar zabtimin e formulës, le të marrim shembullin e diskut model Seagate Barracuda me parametrat kryesore si më poshtë :

Lloji i diskut Kapaciteti RPM Average seek Max. Transfer Rate
Barracuda 1 TB 7.200 9 ms 105 MB/s

Për llogaritjen e performancës së HDD zakonisht përdoren dy modele aplikimi (workload):

  • Random workload 4 KB – të dhëna me madhësi 4 KB lexohen/shkruhen në pozicione (sektorë) të rastit në disk.
  • Sequential workload – të dhëna me madhësi të konsiderusheme psh. 100 MB, lexohen/shkruhen në sektorë të njëpasnjëshëm në disk.

Rasti Random workload 4 KB

T i/o = Tseek + T rotation + T transfer  =  9 ms + ½ (60/7200) + 39 *10-6 = 13.2 ms

R i/o = Sizetranfert / T i/o  =  4Kbyte / 13.2 ms = 0.31 MB/s

Shënim :

T rotation llogaritet si ½ e kohës së nevojshme që HDD të kryejë një rrotullim të plotë.

T transfert llogaritet si koha e nevojshme që  4 KB të transferohen në një kanal me debit 105 MB/s.

Rasti Sequential workload 100 MB

T i/o = Tseek + T rotation + T transfer  =  9 ms + ½ (60/7200) + 952 ms  ≈ 965 ms

R i/o = Sizetranfert / T i/o  =  100 MB / 965 ms = 103 MB/s

Nga llogaritjet e mësipërme mund të nxjerrim këto përfundime:

  • Në vartësi të mënyrës së përdorimit të HDD (random/sequential) ekziston një dallim shumë i madh në performancat e tij.
  • Ndërfaqja ndërmjet host/hdd duhet të garantojë një debit së paku 103 MB/s.

Shënim : në vitin 2017 disku magnetik më i shpejtë me ndërfaqe SATA rezulton të jetë WD Black 6TB (WD6001FZWX) që ofron këto performanca:

Read random workload 4 KB  : 3.86 MB/s

Read  sequential workload :  219 MB/s

Ecuria performancës së ndërfaqes SATA

SATA 1.0 (Serial ATA-150) , standartizuar në vitin 2003, transfer rate (bandwidth) = 1.5 Gbit/s.

Për transmetimin e të dhënave në ndërfaqe përdoret kodimi i tipit 8b/10b (8b/10b encoding). Sipas këtij kodimi, për transmetimni e një Byte të dhëna përdoren 10 bit. Rrjedhisht vlera efektive e “transfer rate” rezulton të jetë :

Effective transfer rate = 0.8 * 1.5 Gbit/s = 1.2 Gbit/s = 150 MByte/s.

SATA 2.0  (Serial ATA-300), standartizuar në 2004, transfer rate (bandwidth) = 3.0 Gbit/s

Effective transfer rate = 0.8 * 3 Gbit/s = 2.4 Gbit/s = 300 MByte/s.

Vihet re se “bandwidth” i dy versioneve të SATA është plotësisht i mjaftueshëm për të kënaqur kërkesat e HDD.

Me futjen në treg gjithnjë e më shumë të SSD (Solid State Drives) situata ndryshon: ndërfaqja SATA bëhet e pamjaftushme për këtë teknologji të re. Kështu p.sh. SSD i modelit Samsung 850 Pro 256GB, ofron këto performanca :

Read random workload 4 KB  : 33 MB/s

Read  sequential workload :  529 MB/s

Në këto kushte, kalimi në versionin e ri të SATA bëhet i domosdoshëm.

SATA 3.0  (Serial ATA-600), standartizuar në 2009, transfer rate (bandwidth) = 6.0 Gbit/s

Effective transfer rate = 0.8 * 6 Gbit/s = 4.8 Gbit/s = 600 MByte/s.

SATA 3.2  (SATA Express), standartizuar në 2013, transfer rate (bandwidth) = 16.0 Gbit/s

SATA Express është kombinim i teknologjive SATA dhe PCI Express.

Për transmetimin e të dhënave në ndërfaqen SATA 3.2  përdoret kodimi i tipit 128b/130b (128b/130b encoding). Rrjedhisht vlera efektive e transfer rate do të rezultonte:

Effective transfer rate = 128/130 * 16 Gbit/s = 15.754 Gbit/s = 1969 MByte/s.

Një nga tipet e konektorëve që po përdoret gjithnjë e më shpesh në standartin SATA Express është konektori M.2 , paraqitur në figurë.

Referencat

Ref1 – Chris Ruemmler and John Wilkes – An introduction to disk drive modeling

Ref2 –  Arpaci-Dusseau – Hard Disk Drives

Ref3 – Dave Anderson, Jim Dykes, Erik Riedel  – More Than an Interface SCSI vs. ATA

Diskutim

Ende pa komente.

Lini një Përgjigje

Ju lutemi, bëni hyrjen me një nga këto metoda që të postoni komentin tuaj:

Stema e WordPress.com-it

Po komentoni duke përdorur llogarinë tuaj WordPress.com. Dilni /  Ndryshoje )

Foto Google

Po komentoni duke përdorur llogarinë tuaj Google. Dilni /  Ndryshoje )

Foto Twitter-i

Po komentoni duke përdorur llogarinë tuaj Twitter. Dilni /  Ndryshoje )

Foto Facebook-u

Po komentoni duke përdorur llogarinë tuaj Facebook. Dilni /  Ndryshoje )

Po lidhet me %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Regjistroni adresën tuaj e-mail për të marrë artikujt e rinj nëpërmjet mesazheve ...

Kategori

Intel CPU Architectures

Procesore Apple Ax

Apple A12 Bionic
Këtë e pëlqejnë %d blogues: