Análise
O padrão ATA (Advanced Technology Attachments) é um interface standard que permite a conexão de periféricos de armazenamento nos computadores de tipo PC. O padrão ATA foi criado a 12 de Maio de 1994 pelo ANSI (documento X3.221-1994).
Apesar da denominação oficial "ATA", este padrão é mais conhecido sob o termo comercial IDE (Integrated Drive Electronics) ou Enhanced IDE (EIDE ouE-IDe).
O padrão ATA foi criado originalmente para conectar discos duros, contudo uma extensão nomeada ATAPI (ATA Packet Conversão) foi desenvolvida a fim de poder converter outros periféricos de armazenamento (leitores de CD-ROM, leitores de DVD-ROM, etc.) sobre uma conversão ATA.
Desde a emergência da norma Serial ATA (notado S-ATA ou SATA), permitindo transferir os dados em série, o termo "Parallel ATA" (notado PATA ou P-ATA) substitui às vezes a denominação "ATA" a fim de marcar o contraste entre as duas normas.
Princípio
A norma ATA permite ligar periféricos de armazenamento diretamente à placa-mãe graças a uma cobertura IDE (em inglês ribbon cable) 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 declarado como mestre (master), o outro escravo (Eslavo). Por convenção, o conector na extremidade (preto) é reservado para o periférico soberano e o conector do meio (cinzento) para o periférico escravo. Um modo chamado cabo select (notado CS ou C/S) permite definir automaticamente o periférico soberano e o escravo para que oBIOS do computador suporte esta funcionalidade.
Modos CIM
A transmissão dos dados faz-se graças a um protocolo chamado CIM (Programmed Entrada/Saída) que permite aos periféricos trocar dados com a memória viva com a ajuda de comandos geridos directamente pelo processador. Contudo, grandes transferências de dados podem impôr uma considerável carga de trabalho ao processador e rapidamente retardar o conjunto do sistema. Existe 5 modos CIM que definem a taxa de transferência máxima:
| Modo PIO | Débito (Mo/s) |
|---|---|
| Mode 0 | 3.3 |
| Mode 1 | 5.2 |
| Mode 2 | 8.3 |
| Mode 3 | 11.1 |
| Mode 4 | 16.7 |
Modes DMA
A técnica do DMA (Direct Memory Access) permite descongestionar o processador permitindo a cada um dos periféricos aceder diretamente à memória. Distinguem-se dois tipos de modos DMA :
- O DMA dito "individual Word" que permite transmitir uma palavra simples (2 bytes são 16 bits) a cada sessão de transferência,
- O DMA dito "multi-word" (em franceses palavras múltiplas) que permite transmitir sucessivamente várias palavras a cada sessão de transferência.
O quadro seguinte lista os diferentes modos DMA e as taxas de transferência associadas :
| Modo DMA | Débito (Mo/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 num modo de transferência assíncrono, ou seja, os envios de comandos e os envios de dados são cadenciados à frequência do canal e fazem-se a cada rising edge do sinal do relógio (strobe). Contudo, o envio de dados e comandos não se faz 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 por conseguinte parecer lógico aumentar a frequência do sinal de relógio. Contudo, num interface onde os dados são enviados em paralelo o aumento da frequência coloca problemas de interferência electromagnéticos.
Assim, o Ultra DMA (às vezes notado UDMA) foi pensado com o objectivo de optimizar no máximo o interface ATA. A primeira ideia do Ultra DMA consiste em utilizar o rising edge bem como os falling edges do sinal para as transferências, o que resulta num lucro de velocidade de 100% (com um débito que passa de 16.6 Mo/s a 33.3 Mo/s). Além disso, o Ultra DMA introduz a utilização de códigos CRC 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 DMA | Débito (Mo/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 cobertura foi introduzido a fim de 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 a fim de os isolar e possuindo os mesmos conectores que a cobertura de 40 fios.
As normas ATA
ATA-1
O padrão ATA-1, conhecido sob o nome de 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 Mo/s. ATA-1 define e suporta os modos PIO (Programmed Input/Output) 0,1 e 2 bem como o modo DMA multiword (Direct Memory Acesso) 0.
ATA-2
O padrão ATA-2, conhecido sob o modes 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 Mo/s.
ATA-2 permite o apoio dos modos modes PIO 0,1,2,3 e 4 e modos DMA multiword 0,1 e 2. De mais, ATA-2 define permite afastar o limite da dimensão máxima de disco de 528 Mo imposta pela norma ATA-1 à 8.4 Go graças aoLBA (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 é publicado em 1997 sob o padrão X3.298-1997. O padrão ATA-3 traz as melhorias seguintes :
- Fiabilidade melhorada: L'ATA-3 permite aumentar a fiabilidade das transferências a elevada velocidade.
- O S.M.A.R.T (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology): trata-se de uma função destinada a melhorar a fiabilidade e a prevenir as avarias.
- Função de segurança : os periféricos podem ser protegidos com uma senha acrescentada no BIOS. Aquando do arranque do computador, este verifica que a senha codificada no BIOS corresponde à armazenada no disco. Isto permite nomeadamente impedir a utilização do disco noutra máquina.
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 Go.
Com efeito, o modo LBA permite um endereçamento codificado por um número binário de 28 bits. Ora, cada sector representa 512 bytes, assim a capacidade máxima exacta de um disco duro em modo LBA é a seguinte :
228*512 = 137 438 953 472 octets 137 438 953 472/(1024*1024*1024)= 128 Go
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) permitindo 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 sectores do disco duro das 48 bits, chamado LBA48 (Logical Block Addressing 48 bits). Graças ao LBA48, é possível utilizar discos duros de 2^48 sectores de 512 bytes, ou seja uma capacidade máxima de 2 Péta-octets.
ATA-7
ATA-7 define o suporte do Ultra DMA/133 (também chamado Ultra DMA modo 6 ou UltraATA133) que permite atingir débitos teóricos de 133 Mo/s
Quadro sumário
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| Nome | Norma ANSI | Sinónimo | Modo (PIO/DMA) | Débito (Mo/s) | Comentários |
|---|---|---|---|---|---|
| ATA-1 | ANSI X3.221-1994 | IDE | PIO mode 0 | 3,3 | |
| PIO mode 1 | 5,2 | ||||
| PIO mode 2 | 8,3 | ||||
| DMA mode 0 | 8,3 | ||||
| ATA-2 | ANSI X3.279-1996 | EIDE, Fast ATA, Fast ATA-2 | PIO mode 3 | 11,1 | LBA 28 bits |
| PIO mode 4 | 16,7 | ||||
| DMA mode 1 | 13,3 | ||||
| DMA mode 2 | 16,7 | ||||
| ATA-3 | ANSI X3.298-1997 | PIO mode 3 | 11,1 | SMART, LBA 28 bits | |
| PIO mode 4 | 16,7 | ||||
| DMA mode 1 | 13,3 | ||||
| DMA mode 2 | 16,7 | ||||
| ATA-4/ATAPI-4 | ANSI NCITS 317-1998 | Ultra-ATA/33, UDMA 33, Ultra DMA 33 | UDMA mode 0 | 16,7 | Ultra DMA 33 e suporta CD-ROM (ATAPI) |
| UDMA mode 1 | 25,0 | ||||
| UDMA mode 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, utilização de um cabo de 80 pinos |
| UDMA mode 4 | 66,7 | ||||
| ATA-6/ATAPI-6 | ANSI NCITS 347-2001 | Ultra-ATA/100, UDMA 100, Ultra DMA 100 | UDMA mode 5 | 100 | Ultra DMA 100, LBA48 et norme AAC (Automatic Acoustic Management) |
| ATA-7/ATAPI-7 | ANSI NCITS 361-2002 | Ultra-ATA/133, UDMA 133, Ultra DMA 133 | UDMA mode 6 | 133 | Ultra DMA 133 |
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