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A questão da velocidade e performance dos discos rígidos

A velocidade do hard disk influi bastante na performance do micro, principalmente para aplicações críticas como servidores de rede, jogos e programas gráficos. Para analisar a performance de um disco precisamos separar dois aspectos distintos: sua performance física e a interface com a placa-mãe, conforme mostramos a seguir.

No final das contas, o que conta mesmo para avaliar a performance de um disco, para um usuário comum, e não para servidores de rede, é a sua taxa de transferência de dados, que depende da somatório de diversos fatores. Para facilitar a análise destes fatores, precisamos dividi-los em dois aspectos distintos: sua performance física e a interface com a placa-mãe.

• Performance física – É a capacidade em ler e gravar dados entre a controladora interna do HD e sua mídia, onde os dados realmente ficam, e aqui precisamos analisar diversos parâmetros, entre eles o tempo de acesso. Este é o quanto as cabeças demoram, em ms (milisegundos), para deslocar as cabeças de leitura de um setor para outro ao fazer leituras ou gravações.

Os primeiros HDs tinham tempos de acesso muito grandes, de 150 ms ou até maiores. Na pré-histórica época dos micros baseados nos chips 80286, o tempo ficava entre 25 a 40 ms. Nos HDs modernos os tempos de acesso ficam ao redor de 10 ms. Grande melhora mas esta medida, em si, não é decisiva para definir se um HD é rápido ou não, servindo apenas como referência, porque existem outros parâmetros envolvidos: a velocidade de rotação dos discos e disk buffer.

A velocidade de rotação pode ser de 5.400, 7.200 ou 10.000 rpm, sendo mais comuns os discos de 7.200 rpm. A princípio, quanto maior a rotação maior a velocidade do conjunto, mas não necessariamente. Isto porque existem outros detalhes como qualidade e tipo dos discos e cabeças de leitura que também influem para atingir o parâmetro mais importante, a chamada “taxa de transferência”. Ainda em relação à rotação, lembre-se de que quanto maior for, proporcionalmente maiores também serão a geração de ruídos e a dissipação de calor. Provavelmente, a vida útil também tenderá a ser menor.

Para melhorar a performance da parte física do HD, os fabricantes lançam mão de uma memória cache interna (também chamada de “disk buffer”) e de um sistema lógico dentro da controladora do HD.

O disk buffer é usado para armazenar os resultados dos dados lidos recentemente, e também para fazer um “pre-fetch”, isto é, para tentar “adivinhar” o que será pedido para ler no futuro próximo.

O uso do disk buffer melhora a performance do disco por reduzir a quantidade de acessos físicos a mídia física. A maioria dos HDs modernos têm entre 512 KB e 2 MB de memória cache interna, enquanto que nos discos SCSI e SATA de alta performance a memória cache (“disk buffer”) pode chegar a 32 MB.

Note que o próprio Windows tem seu cache de disco e também seu pre-fetch, mas é um recurso externo ao disco e não integrado à parte eletrônica do mesmo.

• Velocidade da interface – Nos sistemas atuais, em que os arquivos são grandes, a taxa de transferência é um parâmetro mais confiável da performance que um HD terá num microcomputador. A taxa de transferência depende do conjunto de todos os fatores que vimos aqui, ou seja: tempo de acesso, rotação dos discos, memória cache (“disk buffer”) e também do tipo e qualidade do cabeçote de leitura e das mídias.

Assim, a velocidade de transmisão de dados é expressa na chamada “taxa de transmissão”, medida em MegaBytes/s (MB/s) ou Mbits/s, lembrando que 1 byte é igual a 8 bits.

A taxa de transmissão é o resultado final da capacidade de transferir dados entre a controladora interna do HD e o chipset na controladora de discos na placa-mãe, através do cabo de dados, que pode ser do tipo SATA ou IDE.

Os primeiros HDs tinham taxas de transferência entre 10 a 20 KB/s. Atualmente, dificilmente se acha um HD com taxa menor que 100 MB/s. Os de alta qualidade chegam a mais de 200 MB/s ficando a média numa faixa de 100 a 150 MB/s.

Alguns fabricantes especificam, em suas fichas técnicas, taxas de transferência extremamente altas, como 250 MB/s, mas deve ser ressaltado que esta é uma velocidade de pico, válida para alguns poucos milissegundos. O que vale, mesmo, é a velocidade média de transferência, que pode ser facilmente medida com aplicativos como o HDTach (www.simplisoftware.com) e similares.

Em resumo, a velocidade máxima de transmissão de dados de um HD será o menor resultado entre a performance física (discos + cabeçote), a controladora lógica, os circuitos de interligação com a controladora na placa-mãe e a performance desta controladora. Por isto, nem sempre comprando um HD mais rápido resultará em performance melhor, é preciso que a controladora da placa-mãe também tenha a mesma capacidade e vice-versa.

Por curiosidade e para efeito de comparação, o gráfico acima mostra as capacidades máximas dos diversos tipos de interface IDE e SATA. Foi excluída a nova interface SATA 3, que chegará a 600 MB/s, pois ainda não existe no comércio, em Outubro/2008.

Note que houve uma enorme evolução. Os discos SATA 1 chegam aproximadamente à mesma velocidade dos UDMA 133, mas os SATA 2 chegam a mais do dobro (300 MB/s) e está vindo por aí o SATA 3, que chegará a 600 MB/s.

Este texto foi enviado no boletim nº 82 da Thecnica Sistemas para todos os leitores cadastrados em nosso site.
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Publicado em 15/11/2008 às 00:00 hs


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