O serial ATA (IDE e EIDE)
- O que é o padrão ATA
- Qual o princípio do padrão ATA
- Modos PIO
- Modos DMA
- Ultra DMA
- Os padrões ATA
- ATA-1
- ATA-2
- ATA-3
- ATA-4
- ATA-5
- ATA-6
- ATA-7
- Quadro recapitulativo dos padrões
O que é o padrão ATA
O padrão ATA (Advanced Technology Attachment) é uma interface padrão que permite a conexão de dispositivos 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, este padrão é mais conhecido no comércio como IDE (Integrated Drive Electronics), EIDE (extended IDE) ou E-IDE.
O padrão ATA foi criado originalmente para conectar discos rígidos. Contudo, uma extensão chamada ATAPI (ATA Packet Interface) foi desenvolvida para converter outros dispositivos de armazenamento (leitores de CD-ROM e DVD-ROM) em uma interface ATA.
Desde o surgimento do Serial ATA (S-ATA ou SATA) é possível transferir dados em série. O termo Parallel ATA (PATA ou P-ATA) também pode substituir a denominação ATA para diferenciar 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 conectar dispositivos de armazenamento diretamente à placa-mãe graças a um cabo fita, geralmente composto por 40 fios paralelos e três conectores (um conector azul para a placa-mãe e um preto e outro cinza para os dispositivos de armazenamento):
No cabo, um dos dispositivos deve ser definido como mestre (master) e o outro como escravo (slave). Por padrão, o conector distante (preto) é reservado para o dispositivo mestre e o conector do meio (cinzento) para o escravo. Um modo chamado seleção de cabo (CS ou C/S – Cable select) permite definir automaticamente o dispositivo mestre e escravo para que o BIOS do computador suporte esta funcionalidade.
Modos PIO
A transmissão dos dados é feita graças a um protocolo chamado PIO (Programmed Input/Output), que permite que os dispositivos compartilhem dados com a memória RAM com a ajuda de comandos geridos diretamente pelo processador. Contudo, transferências volumosas de dados podem aumentar consideravelmente a carga de trabalho do processador e desacelerar o conjunto do sistema. Existem cinco modos PIO que definem a taxa de transferência máxima:| Modo PIO | Débito (MB/s) |
|---|---|
| Modo 0 | 3.3 |
| Modo 1 | 5.2 |
| Modo 2 | 8.3 |
| Modo 3 | 11.1 |
| Modo 4 | 16.7 |
Modos DMA
A técnica DMA (Direct Memory Access) permite que os equipamentos descongestionem o processador, permitindo a cada dispositivo acessar diretamente a memória. Distinguem-se dois tipos de modos DMA: o DMA de palavra única, que permite a transferência de uma única palavra (2 bytes ou 16 bits) durante cada sessão de transferência; e o DMA de palavras múltiplas, que permite a transferência sucessiva de várias palavras em cada sessão de transferência.O quadro abaixo lista os diversos modos DMA e suas taxas de transferência associadas:
| Modo DMA | Débito (MB/s) |
|---|---|
| 0 (Single word) | 2.1 |
| 1 (Single word) | 4.2 |
| 2 (Single word) | 8.3 |
| 0 (Multiword) | 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 dados são cadenciados na frequência do barramento e são feitos a cada rising edge (subida) do sinal do relógio. Contudo, o envio de dados e comandos não ocorre simultaneamente, ou seja, um comando não pode ser enviado enquanto o dado não for recebido e vice-versa.Para aumentar a taxa de transferência dos dados pode parecer lógico aumentar a frequência do sinal do relógio. No entanto, numa interface onde dados são enviados em paralelo o aumento da frequência provoca problemas de interferência eletromagnética.
Desta maneira, o Ultra DMA foi pensado com o objetivo de otimizar ao máximo a interface ATA. A primeira ideia consiste em utilizar as subidas e descidas do sinal para realizar as transferência de dados, o que significa aumento da velocidade de 100% (com débito que passa de 16.6 MB/s para 33.3 MB/s). Além disso, o Ultra DMA incorpora o uso dos códigos CRC (Verificação de Redundância Cíclica) para detectar erros de transmissão. Assim sendo, os diferentes modos Ultra DMA definem a frequência de transferência dos dados. Quando ocorre um erro (quando o CRC recebido não corresponde aos dados) a transferência passa para um modo Ultra DMA inferior ou até sem Ultra DMA:
| Modo Ultra DMA | Débito (MB/s) |
| UDMA 0 | 16.7 |
| UDMA 1 | 25.0 |
| UDMA 2 (Ultra-ATA/33) | 33.3 |
| UDMA 3 | 44.4 |
| 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 cabo fita foi introduzido para limitar as interferências. Esse tipo de cabo acrescenta 40 fios (ou seja, um total de 80), entrelaçados com os fios de dados para poder isolá-los e ter os mesmos conectores que a cabo de fita de 40 fios:
Só os modos Ultra DMA 2, 4, 5 e 6 são realmente aplicados pelos discos rígidos.
Os padrões ATA
O padrão ATA declina-se em várias versões, criadas sucessivamente:ATA-1
O padrão ATA-1, mais conhecido como IDE, permite a conexão de dois dispositivos em um cabo de 40 fios e oferece taxa de transferência de 8 ou 16 bits com débito de aproximadamente 8.3 MB/s. O ATA-1 define e suporta os modos PIO 0, 1 e 2, assim como o modo DMA de palavra múltipla.ATA-2
O padrão ATA-2, mais conhecido como EIDE (ou Fast ATA, Fast ATA-2 e Fast IDE), permite a conexão de dois dispositivos em um cabo de 40 fios e oferece transmissão de 8 ou 16 bits com débito aproximado de 16.6 MB/s.O ATA-2 é compatível com os modos PIO 0, 1, 2, 3, 4 e os modos DMA de palavra múltipla 0, 1 e 2. Além do mais, o ATA-2, permite aumentar o tamanho máximo do disco de 528 MB imposto pelo padrão ATA-1 a 8.4 GB graças ao LBA (Large Block Addressing).
ATA-3
O padrão ATA-3 (também chamado de ATA Attachment 3 Interface) representa revisão do ATA-2 (com compatibilidade descendente) e foi publicado em 1997. O padrão ATA-3 trouxe as seguintes melhorias:A fiabilidade melhorada: a norma ATA-3 permite aumentar a fiabilidade das transferências com velocidade elevada;
O S.M.A.R.T (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology): que é uma função destinada a melhorar a fiabilidade e a prevenir avarias;
A função de segurança: para proteger dispositivos com senha acrescentada no BIOS. Durante o arranque do computador, este verifica que a senha codificada no BIOS corresponde à armazenada no disco. Isso impedirá a utilização do disco por outra máquina.
O padrão ATA-3 não introduz um novo modo, mas suporta os modos PIO 0, 1, 2, 3 e 4, assim como os modos DMA 0, 1 e 2.
ATA-4
O padrão ATA-4 ou UltraATA/33 foi definido em 1998. O ATA-4 altera o modo LBA para aumentar a capacidade máxima dos discos para 128 GB. Os endereços LBA no ATA-4 são de 28 bits. Cada setor representa 512 bytes, de modo que a capacidade máxima exata de um disco no 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 definiu dois novos modos de transferência: os modos UltraDMA 3 e 4 (o modo 4 também é chamado Ultra ATA/66 ou Ultra DMA/66). Além disso, ele oferece detecção automática do tipo de cabo fita utilizado (80 ou 40 fios).ATA-6
Desde 2001, o ATA-6 define o Ultra DMA/100 (também chamado Ultra DMA modo 5), que permite atingir débitos teóricos de 100 MB/s. Por outro lado, o ATA-6 define uma nova funcionalidade, chamada Automatic Acoustic Management (AAM), que permite ajustar automaticamente a velocidade de acesso aos discos que suportam a função a fim de reduzir o ruído de funcionamento.Para completar, a norma ATA-6 permite modo de endereçamento dos setores do disco rígido de 48 bits, chamado LBA48. Graças a ele, é possível utilizar discos rígidos de 2^48 setores de 512 bytes, ou seja, capacidade máxima de 2 petabytes.
ATA-7
O padrão ATA-7 define o Ultra DMA/133 (também chamado Ultra DMA modo 6), que permite atingir débitos teóricos de 133 MB/s.Quadro recapitulativo dos padrões
| Nome | Padrão ANSI | Sinônimo | Modo (PIO/DMA) | Débito (MB/s) | Comentários |
|---|---|---|---|---|---|
| ATA-1 | ANSI X3.221-1994 | IDE | PIO mode 0 | 3,3 | |
| PIO modo 1 | 5,2 | ||||
| PIO modo 2 | 8,3 | ||||
| DMA modo 0 | 8,3 | ||||
| ATA-2 | ANSI X3.279-1996 | EIDE, Fast ATA, Fast ATA-2 | PIO mode 3 | 11,1 | LBA 28 bits |
| PIO modo 4 | 16,7 | ||||
| DMA modo 1 | 13,3 | ||||
| DMA modo 2 | 16,7 | ||||
| ATA-3 | ANSI X3.298-1997 | PIO mode 3 | 11,1 | SMART, LBA 28 bits | |
| PIO modo 4 | 16,7 | ||||
| DMA modo 1 | 13,3 | ||||
| DMA modo 2 | 16,7 | ||||
| ATA-4/ATAPI-4 | ANSI NCITS 317-1998 | Ultra-ATA/33, UDMA 33, Ultra DMA 33 | UDMA modo 0 | 16,7 | Ultra DMA 33 e suporta CD-ROM (ATAPI) |
| UDMA modo 1 | 25,0 | ||||
| UDMA modo 2 | 33,3 | ||||
| ATA-5/ATAPI-5 | ANSI NCITS 340-2000 | Ultra-ATA/66, UDMA 66, Ultra DMA 66 | UDMA mode 3 | 44,4 | Ultra DMA 66, com cabo de 80 fios |
| UDMA modo 4 | 66,7 | ||||
| ATA-6/ATAPI-6 | ANSI NCITS 347-2001 | Ultra-ATA/100, UDMA 100, Ultra DMA 100 | UDMA modo 5 | 100 | Ultra DMA 100, LBA48 e função AAC (Automatic Acoustic Management) |
| ATA-7/ATAPI-7 | ANSI NCITS 361-2002 | Ultra-ATA/133, UDMA 133, Ultra DMA 133 | UDMA modo 6 | 133 | Ultra DMA 133 |
Você pode encontrar todas as especificação técnicas no site do T13, organismo encarregado de manter o padrão ATA. Clique aqui.
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