armazenamento e processamento.pdf

ARMAZENAMENTO E

PROCESSAMENTO

Armazenamento

Interface de comunicao

HD

SD

Processamento

Hyper-Threading

Turbo Boost

GPU

Comparativo entre CPUs

Estrutura

Interface de Comunicao

Serial ATA Parallel ATA

A especificao SATA (Serial Advanced Technology Attachment) oferece algumas

vantagens em relao ao PATA (Parallel Advanced Technology Attachment).

Vantagens:

Maiores taxas de transmisso de dados,

Dispensa de uso de jumpers,

Cabos de conexo e alimentao mais finos...

Taxa de transferncia de dados, taxas mximas tericas

PATA (IDE): at 133 MB/s; SATA I: at 150 MB/s; SATA II: at 300 MB/s; SATA III: at 600 MB/s.

Fontes:

http://www.infowester.com/hd.php#sata

http://pt.wingwit.com/Ferragens/computer-drives-storage/11792.html#.U_OfnMXIbd0

Interface de Comunicao (SATA)

Hard Disk

HD - Aspectos de desempenho

Tempo de Busca (Seek Time )

Indica o tempo que a cabea de leitura e gravao leva para se deslocar at uma

trilha do disco ou mesmo de uma trilha a outra.

Tempo de Latncia (Latency Time)

Medida que indica o tempo necessrio para que a cabea de leitura e gravao se

posicione no setor do disco que deve ser lido ou mesmo gravado.

Tempo de acesso (Access Time)

Corresponde a um clculo que combina os parmetros de tempo de latncia e

tempo de busca. Indica o tempo necessrio para se obter uma informao do HD.

Fonte: http://www.infowester.com/hd.php#sata

Taxa de Transferncia (Transfer Rate)

Taxa de Transferncia Interna: Indica a taxa que a cabea de leitura e gravao

consegue para gravar dados no disco;

Taxa de Transferncia Externa: Indica a taxa mxima que o HD atinge para

transferir os dados para fora e vice-versa, normalmente se limitando velocidade

da interface;

Taxa de Transferncia Externa Sustentada: Estabelece uma espcie de mdia

entre as taxas interna e externa, indicando qual a taxa mxima durante um

determinado intervalo de tempo.

Fonte: http://www.infowester.com/hd.php#sata


Rotao por Minuto (RPM):

a velocidade de rotao do HD. Entre suas velocidades pode-se destacar

4.500, 5.200, 7.200, 10.000 15.000.

A velocidade de rotao pode aumentar a taxa de transferncia, mas tambm

aumenta o rudo e o calor dissipado

Buffer

Permite controladora executar um conjunto de operaes teis para melhorar o

desempenho, tais como:

Ler uma sequencia de setores,

Armazenar informaes para gravar um arquivo posteriormente,

Manter os ltimos arquivos acessados, para que possam ser fornecidos mais

rpido, caso sejam requisitados novamente.

Fonte: http://crv.educacao.mg.gov.br/


Capacidade de Armazenamento

Para o uso bsico (acesso internet, criao de textos e planilhas),

um computador com HD de 250 GB d conta do recado.

Se for necessrio trabalhar com arquivos um pouco mais pesados, como

udio e imagens, pode-se investir em computadores com HD de 500GB ou

prximos de 750GB.

Computadores com HDs de 1TB ou mais so mais recomendados para

empresas que armazenam muitos dados, e que precisam de um computador

com configurao mais robusta, como estdio fotogrfico, estdios de

filmagens, servidores web, entre outros.

Obs.: Para os HDs 1 gigabyte considerado como sendo igual a 1000 megabytes Um HD de 120 GB (120.000.000.000 Bytes) vai ter, por sua vez, 186,26 GB.

Um HD de 500 GB ( 500000000000 Bytes ) vai ter, por sua vez, 465,66 GB.

Anlise HDs Seagate SATA

Preo R$ 332,90 R$ 346,47

R$ 130,90

Fonte: http://www.seagate.com/docs/pdf/pt-BR/datasheet/disc/barracuda-7200-12-ds1668-6-1101pt.pdf

Discos de estado slido (SSD)

Histrico dos SSD

Desde o comeo da computao

pessoal existia o interesse em

armazenamento sem partes

mveis;

Bubble memory flashing (70s e 80s)

Os primeiros drive SSDs surgiram com os netbooks (2000s)

Em 2007, OLPC XO-1 j tinha 1GB SSD; Asus Eee PC 700 j tinha 2GB SSD;

Atualmente, 1TB a maior capacidade atingida para um disco SSD de 2.5 polegadas

Intel 7110 magnetic-bubble memory module

(1 Megabit capacity)

O que so discos SSD?

Dispositivo de armazenamento no voltil (memria flash)

Memria regravvel

Pode ser usado como substituto a um HD tradicional

Tambm chamados de memria flash NOR flash: transistores alinhados em paralelo

Ideal para discos com baixa capacidade de armazenamento e alta

velocidade (read only)

NAND flash: transistores alinhados em srie

Mais barato, maior capacidade de armazenamento

NOR flash X NAND flash

(Fonte: http://goo.gl/e3CN6s)

Tipos de SSD


Compatvel com os slots atuais de HDDs

Cartes de estado slido

Normalmente uma placa de circuito impresso

Em padres como PCIe (Peripheral Component Interconnect

Express)

Mdulos de estado slido (SSMs)

Presentes em placas DIMM (Dual In-line Memory Module)

Podem usar uma interface SATA (Serial Advanced Technology

Attachment)

Cartes de estado slido

Mdulos de estado slido

(SSMs)

Usado em tablets Asus

32 e 64 GB.

Qual a diferena entre SSD e

HD?

Discos SSD no possuem nenhuma parte mvel

envolvida, ele possui um vetor de memrias

semicondutoras organizadas como um disco;

Utiliza circuitos integrados no lugar de armazenamento

magntico ou tico;

Comparativo SSDs e HDDs

Samsung

32GB SATA

SLC SSD

Intel 32GB

SATA SLC SSD

Intel 250GB

SATA MLC

SSD

Fujitsu 160GB

SATA

5400RPM HDD

Seagate 80GB

PATA

Extended

Temp HDD

Average

Sequential Read

Rate

79.9 MB/s 176.7 MB/s 171.0 MB/s 56.2 MB/s 33.5 MB/s

Average

Sequential Write

Rate

72.5 MB/s 155.6 MB/s 153.1 MB/s 56.2 MB/s 33.4 MB/s

Average Access

Time 4.4 ms 0.15 ms 0.21 ms 12.6 ms 12.2 ms

(Fonte: http://www.ni.com/white-paper/7482/en/)

Como os discos SSD

funcionam? Composto de transistores organizados em grade com

colunas e linhas

Cada interseco na grade entre dois transistores forma uma clula: Control gate e Floating gate

Quando a corrente atinge o control gate, eltrons fluem para o floating gate, criando uma carga positiva

Se a celula conduz corrente, ele corresponde a o valor binrio 1, caso contrrio 0

Podem armazenar 1 bit por clula (SLC - Single-level cell) ou ainda dois bis por clula (MLC - Multi-level cell)

MLC mais usado, por ter custo menor por gigabite, mesmo tendo vida til mais curta

Vantagens de discos SSD

Transferncia de dados muito mais rpida do que discos

eletromagnticos;

Tempo de busca, latncia e boot tipicamente mais

rpidos que HDDs;

Mais durveis e silenciosos, j que no possui partes

mveis que possam quebrar;

No possuem problemas de fragmentao, j que no

existe uma leitura mecnica, no importa aonde o dado

est salvo;

Desvantagens de discos SSD

Expectativa de vida limitada, j que eles possuem um

nmero finito de ciclos de escrita;

Cada vez que o contedo de uma clula apagada, um pouco de

carga fica no transistor floating-gate, aos poucos esta carga aumenta, at chegar ao ponto onde ela no pode mais ser

modificada, deixando o SSD em um permanente estado de leitura;

Custo:

HD tradicional: $0.26 por gigabyte;

SSD: $1.17 per gigabyte;

Como justificar o custo de um disco

SSD? Se no est quebrado... no concerte!

Mesmo em uma grande compania, quando voc est dizendo Eu posso melhorar a performance de IO em 400% eles vo perguntar: O que isso realmente significa na prtica? " (Mike Brooks)

Historicamente, SSDs so mais caros que HDDs, devido a problemas de limitao de capacidade dos chips e tecnologia necessria para fabricao;

HDDs podem falhar frequentemente: MTBF - mean time between failures

Em mdia 500.000 horas (57 anos)

A mdia para SSDs de 2.5 milhes de horas


SSD? Velocidade!!!!

Tempo de boot: (Windows 7):

22 segundos (SSD)

40 segundos (HDD)

Leitura/Escrita de dados:

510-550 megabytes por segundo (SSD)

50-150 megabytes por segundo (HDD)

Velocidade para abrir um arquivo de excel:

4 segundos (SSD)

14 segundos (HDD)


SSD? Energia!!!

Discos SSD consomem menos energia e aquecem menos que

HDs tradicionais

Barulho!!!

Discos SSD so silenciosos, mais conforto para quem no gosta

de ouvir o HD tradicional e seu tradicional barulho...

Comparao de preos

HD Sandisk Extreme SDSSDX-240G-G25

Peso: 80g

Conexo: SATA III

Capacidade: 240 GB

Preo por GB: R$ 3,95

Velocidade mxima de transferncia: 550 Mbps http://www.buscape.com.br/prod_unico?idu=429402&eids=1131722#precos

Comparao de preos

HD SSD Samsung 840 MZ-7TE250BW 250 GB

Peso: 84g

Conexo: SATA III

Capacidade: 250 GB


Velocidade mxima de transferncia: 540 Mbps http://www.buscape.com.br/samsung-840-evo-mz-7te250bw-250-gb-interno.html

Comparao de preos

HD SSD Seagate SATA III Serie 600 240GB

Peso: 77g

Conexo: SATA III

Capacidade: 240 GB


Velocidade mxima de transferncia: 530 Mbps http://goo.gl/mXkXYa

GPU GRAPHICS PROCESSING UNITY

O que GPU?

basicamente um processador responsvel pela

renderizao de grficos 3D.

utilizada em Video Games, Computadores Pessoais,

Celulares, entre outros.

GPU em PCs

Em Computadores Pessoais:

Pode estar presente na placa de vdeo

Pode estar embutida na placa-me (on-board)

Como Funciona uma GPU

Basicamente:

Recebem informaes da CPU

Realizam o processamento da informao

Geram as imagens que o usurio v na tela

Ex: Execuo do jogo Battlefield 4

60 FPS em Full HD = 60 imagens de 2.073.600 px a cada segundo.

Utilizaes

Sua utilizao vai alm da renderizao de imagens

Utilizada atualmente para resoluo de algoritmos

complexos (paralelismo)

CPU x GPU

CPU = menos ncleos com maior poder de

processamento

GPU = mais ncleos com menor poder de processamento

Histrico - GPUs

Primeiramente:

Fixamente utilizadas para renderizao de imagens.

Aps algum tempo:

Foi adicionada uma pequena forma de programao.

Personalizao da renderizao dos objetos.

Atualmente:

So altamente programveis.

Utilizaes em diversas reas de pesquisa e at mesmo em

clusters.

Histrico Era Pr-GPU

ANTIC (Alpha-Numeric Television Interface Controller)

Criado especialmente para mapeamento.

Utilizado em microcomputadores e no videogame Atari 5200.

Commodore Amiga

Projetado para ser um videogame.

Reprojetado para ser um computador pessoal.

Primeiro computador vendido em massa que continha um blitter

em seu hardware de vdeo.

Histrico Primeira Era GPU

IBM PC

GPU Pioneira IBM MDA (Monochrome Display Adapter).

Apenas modo texto.

Exibia 25 linhas e 80 colunas de caracteres em alta resoluo.

Histrico - Primeira Era GPU

Acelerao 2D:

S3 Trio: Primeira GPU para acelerao grfica 2D.

Acelerao 3D:

Em 1995: S3 ViRGE:

Incrvel processamento 2D

Desempenho 3D pouco melhor que a CPU


Nvidia surge no mercado:

Nvidia lana o NV1:

Acelerador 3D, Processador Sonoro e VRAM (memria de vdeo)


3dfx Aparecimento, ascenso e queda.

Em 1996 a 3dfx surge no mercado com a Voodoo 1:

Bom preo e bom processamento grfico, deixando para trs suas

concorrentes.

Em 1998 a 3dfx segue no controle com a Voodoo 2:

A Voodoo 2 superou adversrias como a Nvidia Riva 128 e as placas

da Famlia Rage II da ATI.


A primeira gerao de GPUs tem fim em 1998:

GPUs apenas enviavam dados para o monitor.

No havia a possibilidade de algum tipo de programao na GPU.

Histrico Segunda Era GPU

Trs Grandes Competidores:

ATI, Nvidia e 3dfx.

3dfx comeou a ruir e foi vendida para a Nvidia.

Na segunda era de GPUs muitas funcionalidades foram passadas

da CPU para a GPU.

Ex: Transformaes Geomtricas e aplicao de iluminao.

Histrico Terceira Era GPU

Nvidia x ATI

As duas empresas disputam o mercado.

A partir desta era comea a ser possvel realizar implementaes

que executaro na GPU.

Primeiramente apenas programas que realizam alterao nos

vrtices dentro da GPU.

Implementaes em Assembly.

Histrico Quarta Era GPU

Nvidia e ATI seguem competindo

ATI leva vantagem com seu chip R300.

Consegue a faanha de ser a primeira empresa a ter o melhor

custo benefcio e o melhor chip, com os modelos 9600 PRO e

9800 XT.

Nvidia fracassa com a srie FX.

Mesmo assim FX5200 foi a placa mais vendida da histria at

aquele momento.

Histrico Quarta Era GPU

Esta era marcada por ser a era onde deslancha verdadeiramente

a programao em placas de vdeo.

Programador j podia realizar transformaes nos pixels a serem

desenhados.

Comearam a surgir linguagens para programao em GPU: Cg,

GLSL e HLSL.

Histrico GPU Aps a Quarta Era

Nvidia e ATI continuam disputando o mercado de placas

de vdeo

Geraes como a srie 7 da Nvidia e a srie X1000 da

ATI proporcionam empate em vrios quesitos.

Nvidia desponta novamente com a srie 8 em 2006.

Com o avano das GPUs comeou a ser introduzido o

conceito de programao genrica na GPU.

Linguagens como: Sh, Brook e Cuda.

Histrico GPU Aps a Quarta Era

Aps ser superada pela Nvidia a ATI volta a briga em

2007 aps ser comprada pela AMD.

Atualmente ATI e Nvidia seguem disputando o mercado

de GPUs.

Preo Atual das GPUs

Em uma pesquisa realizada no site: www.kabum.com.br

Placas de Vdeo Nvidia:

Mais barata: Nvidia GeForce 8400 GS (R$ 97,67 vista)

Mais cara: Nvidia GeForce Titan Z (R$ 11.990,90 vista)

Placas de Vdeo ATI:

Mais barata: ATI Radeon HD 5450 (R$ 95,12 vista)

Mais cara: ATI Sapphire Radeon R9 295 X2 (R$ 5.949,90 vista)

TOP 500 Utilizao de GPUs

Segundo a lista de novembro de 2011:

1 Colocado = Computador K do Japo (no utiliza GPUs).

Computadores colocados nas posies 2, 4 e 5 utilizam GPUs da

Nvidia nos clculos.

39 Supercomputadores da lista utilizam GPUs como aceleradores.

Apenas 17 utilizavam na verso anterior.

Dos 39 Supercomputadores com GPUs:

35 Utilizam placas da Nvidia, 2 utilizam placas da ATI e 2 utilizam

processadores Cell.

TOP 500 Utilizao de GPUs

Segundo a lista de novembro de 2011:

39 Computadores equivalem a apenas 7,8% do total da lista.

O poder de clculo destes 39 computadores corresponde a mais

de 15% do poder total de toda lista.

Hyper-Threading

Tecnologia de Multithread da Intel;

1 ncleo fsico o SO reconhece como 2 ncleos lgicos;

Suporte: Windows XP ou posterior, Linux 2.4.X ou

posterior;

Aumento de at 30% no desempenho;

Aumento de 5% no consumo de energia;

http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/hyper-threading/hyper-threading-

technology.html

Hyper-Threading

http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/pentium4-

3066_2.html#

Turbo Boost

Tecnologia de Overclock da Intel;

Permite que o Processador rode a uma frequncia maior

do que a especificada;

Aumenta dinamicamente a frequncia de acordo com o

SO;

http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/turbo-boost/turbo-boost-

technology.html

Turbo Boost

http://www.tomshardware.com/reviews/turbo-boost-overclocking,2512-

4.html

Turbo Boost

http://www.tomshardware.com/reviews/turbo-boost-overclocking,2512-

10.html

Turbo Core

Tecnologia de Overclock da AMD;

Permite que o Processador rode a uma frequncia maior

do que a especificada;

Se metade ou mais dos ncleos esto ociosos

1) Diminui o clock dos ncleos ociosos;

2) Aumenta a voltagem de todos os ncleos;

3) Aumenta o clock dos ncleos ativos.

http://www.amd.com/en-gb/innovations/software-technologies/turbo-

core

Turbo Core

http://www.tomshardware.com/reviews/fx-8150-zambezi-bulldozer-990fx,3043-

8.html

Comparativo entre CPUs

Processador

O processador a parte fundamental de um

computador. Um circuito integrado que rene:

Unidade lgica e aritmtica (ULA)

Unidade de controle (UC)

Unidade de Gerenciamento de Memria

(MMU)

Unidade de ponto flutuante (FPU)

Registradores

Intel

Fundada em 1968 Robert Noyce e Gordon

Earle Moore, foi a primeira empresa a

desenvolver microprocessadores.

Responsvel pelo inicio da famlia de

processadores com arquitetura x86.

AMD (Advanced Micro Devices)

Fundada em 1969 por Jerry Sanders.

Atualmente a maior concorrente da Intel na

rea de microprocessadores para

computadores pessoais.

Aps Intel ter lanado seu processador

8086, a AMD fez a engenharia reversa do

mesmo, lanando como AMD 8086.

Processadores mais populares

(nos ltimos 30 dias): Intel Core i7-4790K @ 4.00GHz

AMD FX-8350 Eight-Core

Referncias

VIANA, Jos R. M. Programao em GPU: Passado, presente e futuro. Disponvel em: . Acesso em: ago. 2014.

STRINGHINI, Denise; GONALVES, Rogrio A.; GOLDMAN, Alfredo. Introduo Computao Heterognea. Disponvel em: . Acesso em: ago. 2014.

GARRET, Filipe. O que GPU e como funcionam os modelos existentes no mercado? Disponvel em: . Acesso em: ago. 2014.

ROUSE, Margaret. Solid-state drive (SSD). . Acesso em: ago. 2014.

National Instruments. Advantages of Solid State Drives (SSD) in PXI Systems. . Acesso em: ago. 2014.

DACHIS, Adam. The Complete Guide to Solid-State Drives. . Acesso em: ago. 2014.

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