O serial ATA (IDE e EIDE)

Maio 2017

O que é o padrão ATA

O padrão ATA (Advanced Technology Attachment) é uma interface padrão que permite a conexão de periféricos de armazenamento nos computadores tipo PC. O padrão ATA foi lançado no dia 12 de Maio de 1994 pelo ANSI (documento X3.221-1994).

Apesar da denominação oficial ser ATA, o serial é também, e mais comumente, conhecido no comércio, como IDE ((Extended) Integrated Drive Electronics) ou EIDE (Enhanced IDE) ou, ainda, E-IDe.

O padrão ATA foi criado originalmente para conectar discos rígidos, contudo uma extensão dita ATAPI (ATA Packet Conversão) foi desenvolvida para converter outros periféricos de armazenamento (leitores de CD-ROM, leitores de DVD-ROM, etc.) para ATA.

Desde o surgimento do serial Serial ATA (S-ATA ou SATA) é possível transferir os dados em série, o termo Parallel ATA (PATA ou P-ATA) substitui, às vezes, a denominação 'ATA' para marcar o contraste entre os dois padrões. Assim, pode-se dizer que, o serial ATA é baseado na tecnologia de transferência de dados em série.

Qual o princípio do padrão ATA

O padrão ATA permite, então, conectar periféricos de armazenamento diretamente à placa-mãe graças a uma cobertura IDE (ribbon cable - Cabo de fita), geralmente composta por 40 fios paralelos e três conectores (um conector para a placa-mãe, geralmente azul, e os conectores restantes para dois periféricos de armazenamento, respectivamente preto e cinzento):



Na cobertura, um dos periféricos deve ser definido como mestre (master), o outro como escravo (Eslavo). Por padrão, o conector na extremidade (preto) é reservado para o periférico mestre e o conector do meio (cinzento) para o periférico escravo. Um modo chamado cabo select (CS ou C/S) permite definir automaticamente o periférico mestre e o escravo para que o BIOS do computador suporte esta funcionalidade.

Modos CIM

A transmissão dos dados faz-se graças a um protocolo chamado CIM (acrônimo de Computer Integrated Manufacturing - Entrada/Saída programada, é o processo de fabricação com apoio de processos de computação integrados) que permite, aos periféricos, compartilhar dados com a memória viva com a ajuda de comandos geridos diretamente pelo processador. Contudo, grandes transferências de dados aumentam consideravelmente a carga de trabalho do processador e provoca lentidão no conjunto do sistema. Existe 5 modos CIM que definem a taxa de transferência máxima:


Modo PIO Débito (MB/s)
Modo 03.3
Modo 15.2
Modo 28.3
Modo 311.1
Modo 416.7

Modos DMA

A técnica do DMA (Direct Memory Access) permite descongestionar o processador, pois permite a cada um dos periféricos, acessar diretamente a memória. Distinguem-se dois tipos de modos DMA: o DMA dito individual Word que permite transmitir uma palavra simples (2 bytes são16 bits) a cada sessão de transferência e o DMA dito multi-word (palavras múltiplas) que permite transmitir sucessivamente várias palavras a cada sessão de transferência.

O quadro, abaixo, lista os diferentes modos DMA e as taxas de transferência associadas:


Modo DMA Débito (Mo/s)
0 (Single word - palavra simples)2.1
1 (Single word)4.2
2 (Single word)8.3
0 (Multiword - palavra múltipla)4.2
1 (Multiword)13.3
2 (Multiword)16.7

Ultra DMA

O padrão ATA baseia-se originalmente em um modo de transferência assíncrono, ou seja, os envios de comandos e os envios de dados, são cadenciados na frequência do canal e fazem-se a cada rising edge (borda ascendente) do sinal do relógio (strobe - estroboscópico). Contudo, o envio de dados e comandos não se faz simultaneamente, quer dizer, um comando não pode ser enviado enquanto o dado não for recebido e vice-versa.

Para aumentar a taxa de transferência dos dados pode-se aumentar a frequência do sinal do relógio. Contudo, numa interface onde os dados são enviados em paralelo o aumento da frequência provoca problemas de interferência eletromagnéticas.

Assim, o Ultra DMA (ou UDMA) foi pensado com o objetivo de otimizar ao máximo a interface ATA. A primeira ideia do Ultra DMA consiste em utilizar o rising edge (borda ascendente), bem como, os falling edges (borda descendente) do sinal para as transferências, o que resulta num lucro de velocidade de 100% (com um débito que passa de 16.6 MB/s a 33.3 MB/s). Além disso, o Ultra DMA utiliza os códigos CRC (Cyclic redundancy check, ou verificação de redundância cíclica) para detectar os erros de transmissão. Assim, os diferentes modos Ultra DMA definem a frequência de transferência dos dados. Quando um erro é encontrado (quando o CRC recebido não corresponde aos dados) a transferência passa para um modo Ultra DMA inferior, ou mesmo, sem Ultra DMA:


Modo Ultra DMADébito (MB/s)
UDMA 016.7
UDMA 125.0
UDMA 2 (Ultra-ATA/33)33.3
UDMA 344.4
UDMA 4 (Ultra-ATA/66)66.7
UDMA 5 (Ultra-ATA/100)100
UDMA 6 (Ultra-ATA/133)133



A partir do Ultra DMA, modo 4, um novo tipo de cobertura foi introduzido para limitar as interferências. Trata-se de uma cobertura que acrescenta 40 fios de massa (ou seja, um total de 80), intercalados com os fios de dados isolando-os e possuindo os mesmos conectores que a cobertura de 40 fios:

IDE 80


Só os modos Ultra DMA 2,4,5 e 6 são aplicados realmente pelos discos rígidos.

Os padrões ATA

O padrão ATA declina-se em várias versões, criadas sucessivamente:

ATA-1

O padrão ATA-1, conhecido como IDE, permite a conexão de dois periféricos a uma cobertura de 40 fios e propõe uma transmissão 8 ou 16 bits com um débito de aproximadamente 8.3 MB/s. ATA-1 define e suporta os modos PIO (Programmed Input/Output) 0,1 e 2, bem como, o modo DMA multiword 0 (Direct Memory Acesso) .

ATA-2

O padrão ATA-2, conhecido como modo PIO (às vezes Fast ATA, Fast ATA-2 ou Fast IDE), permite a conexão de dois periféricos a uma cobertura de 40 fios e propõe uma transmissão 8 ou 16 bits com um débito de aproximadamente 16.6 MB/s.

ATA-2 permite o suporte dos modos PIO 0,1,2,3, 4 e os modos DMA multiword 0,1 e 2. Além do mais, ATA-2, a norma permite alargar o limite da dimensão máxima de disco de 528 Mo imposta pela norma ATA-1 à 8.4 GB graças ao LBA (Large Block Addressing).

ATA-3

O padrão ATA-3 (igualmente chamado ATA Attachment 3 Interface) representa uma revisão menor de l'ATA-2 (com uma compatibilidade descendente) e foi publicado em 1997 com o padrão X3.298-1997. O padrão ATA-3 traz melhora: a fiabilidade melhorada com a norma ATA-3 que permite aumentar a fiabilidade das transferências a elevada velocidade; o S.M.A.R.T (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) que é uma uma função destinada a melhorar a fiabilidade e a prevenir as avarias; a função de segurança para proteger os periféricos com uma senha acrescentada no BIOS. Durante o arranque do computador, este verifica que a senha codificada no BIOS corresponde à armazenada no disco. Isto impede a utilização do disco por outra máquina.

A padrão ATA-3 não introduz um novo modo, mas suporta os modos PIO 0,1,2,3 e 4, bem como, os modos DMA 0,1 e 2.

ATA-4

O padrão ATA-4, ou UltraATA/33, foi definido em 1998 sob o padrão ANSI NCITS 317-1998. ATA-4 altera o modo LBA a fim de levar a capacidade máxima dos discos a 128 GB.

Com efeito, o modo LBA permite um endereçamento codificado por um número binário de 28 bits. Ora, cada setor representa 512 bytes, assim a capacidade máxima exata de um disco duro em modo LBA é a seguinte:
228*512 = 137 438 953 472 bytes 137 438 953 472/(1024*1024*1024)= 128 GB

ATA-5

Em 1999, o padrão ATA-5 define dois novos modos de transferência: UltraDMA modo 3 e 4 (o modo 4 também é chamado Ultra ATA/66 ou Ultra DMA/66) e propõe a detecção automática do tipo de cobertura utilizada (80 ou 40 fios).

ATA-6

Desde 2001 ATA-6 define o apoio do Ultra DMA/100 (também chamado Ultra DMA modo 5 ou UltraATA100) que permite atingir débitos teóricos de 100 Mo/s.

Por outro lado, ATA-6 define uma nova funcionalidade (chamada Automatic Acoustic Management AAM) que permite ajustar automaticamente a velocidade de acesso aos discos que suportam esta função a fim de reduzir o barulho de funcionamento. Por último, a norma ATA-6 permite um modo de endereçamento dos setores do disco duro das 48 bits, chamado LBA48 (Logical Block Addressing 48 bits). Graças ao LBA48, é possível utilizar discos duros de 2^48 setores de 512 bytes, ou seja uma capacidade máxima de 2 Peta Bytes (Peta significa cinco, pois ele é igual a 10005).

ATA-7

ATA-7 define o suporte do Ultra DMA/133 (também chamado Ultra DMA modo 6 ou Ultra ATA133) que permite atingir débitos teóricos de 133 MB/s


Quadro recapitulativo dos padrões:


NomeNorma ANSISinônimoModo (PIO/DMA)Débito (MB/s)Comentários
ATA-1 ANSI X3.221-1994 IDEPIO mode 03,3
PIO modo 15,2
PIO modo 28,3
DMA modo 08,3
ATA-2 ANSI X3.279-1996 EIDE, Fast ATA, Fast ATA-2PIO mode 311,1 LBA 28 bits
PIO modo 416,7
DMA modo 113,3
DMA modo 216,7
ATA-3 ANSI X3.298-1997PIO mode 311,1 SMART, LBA 28 bits
PIO modo 416,7
DMA modo 113,3
DMA modo 216,7
ATA-4/ATAPI-4 ANSI NCITS 317-1998 Ultra-ATA/33, UDMA 33, Ultra DMA 33UDMA modo 016,7 Ultra DMA 33 e suporta CD-ROM (ATAPI)
UDMA modo 125,0
UDMA modo 233,3
ATA-5/ATAPI-5 ANSI NCITS 340-2000 Ultra-ATA/66, UDMA 66, Ultra DMA 66UDMA mode 344,4 Ultra DMA 66, utilização de um cabo de 80 pinos
UDMA modo 466,7
ATA-6/ATAPI-6ANSI NCITS 347-2001Ultra-ATA/100, UDMA 100, Ultra DMA 100UDMA modo 5100Ultra DMA 100, LBA48 et norma AAC (Automatic Acoustic Management)
ATA-7/ATAPI-7ANSI NCITS 361-2002Ultra-ATA/133, UDMA 133, Ultra DMA 133UDMA mode 6133Ultra DMA 133



Pode encontrar todas as especificação técnicas no site do T13, organismo encarregado de manter o padrão ATA, clique aqui.

Veja também


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Última modificação: 27 de abril de 2017 às 15:59 por ninha25.
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