Descrição da ATA serial

ATA serial (SATA) é uma interface de armazenamento projetada para substituir a ATA paralela (i. é, tecnologia IDE). A interface SATA foi criada por uma variedade de razões como, mais capacidade para desempenho, problemas de cabo e requisitos de tolerância de voltagem. A SATA combina transparência de software, baixo custo, escalabilidade e flexibilidade de design. A SATA atraiu amplo suporte da indústria inteira através do Grupo de trabalho Serial ATA (www.serialata.org) SATA é definida como a conexão de armazenamento primária interna apenas, sem implementação externa. Trata-se de um dispositivo de armazenamento de tecnologia cêntrica e não suporta outros periféricos, como câmeras, scaners ou impressoras. A especificação Serial ATA 1.0 descreve os seguintes benefícios: Maior capacidade de desempenho: SATA oferece desempenho maior que ATA equivalente com uma escala de 150MB/seg disponível na Geração 1 a 300MB/seg na Geração 2 e projetada para alcançar 600MB/seg durante os planejados 10 anos. Transparência de software com a ATA paralela antiga: Isso habilita uma transição relativamente fácil para a nova tecnologia. Baixo custo: SATA tem custo baixo relativo às solução ATA paralela, o que inclui hosts, dispositivos e cabeamento em grande quantidade. A instalação de unidades de disco ATA serial (SATA) requer o uso de um cabo de dados SATA (7 pinos, 4 condutores) que suporta o protocolo ATA serial e um cabo de alimentação SATA. Qualquer uma das pontas do cabo de dados SATA pode ser conectada à unidade de disco ou à Desktop Board. Instalação de unidades de disco ATA serial Para a instalação correta do cabo** (consulte a ilustração abaixo): Conecte um dos conectores do cabo ao conector (A) da motherboard. Conecte a outro conector do cabo (B) à unidade de disco SATA. Nota: Os cabos de dados e de alimentação SATA são novos designs - não é possível usar os condutores antigos de 40 pinos 80 condutores IDE ou os cabos de alimentação IDE regular com unidades de disco SATA. ** É necessário seguir sempre as instruções do fabricante do disco rígido. Comparação de ATA serial com ATA paralelo (IDE)   SATA (Serial ATA) Taxa de transferência teórica (durante a vida da SATA) Geração 1 - 150 MB/seg; Geração 2 - 300 MB/seg; previsão 600 MB/seg Modo de transferência Geração 1 ou Geração 2 Cabo de dados SATA de 7 pinos Comprimento máximo do cabo de dados 1 metro (39 polegadas) Cabo de alimentação Cabo de alimentação SATA Consumo de energia 250 mV A ilustração seguinte é um exemplo de um cabo de dados SATA.   IDE ATA paralelo Taxa de transferência teórica 133 MB/seg Modos de transferência PIO - UDMA-6 Cabo de dados Cabo IDE de 40 pinos e 80 condutores Comprimento máximo do cabo de dados 45,72 cm Cabo de alimentação Cabo de alimentação IDE Consumo de energia 5 V A ilustração seguinte é um exemplo de um cabo de dados IDE.     Requisitos de sistema ATA serial Lógica compatível com SATA na motherboard ou numa placa adaptadora ATA serial BIOS compatível com SATA Driver de dispositivo compatível com SATA para o sistema operacional Dispositivo de SATA compatível com geração 1 ou geração 2 como, por exemplo, uma unidade de disco Cabo de dados SATA Cabo de alimentação SATA   Cabo de dados ATA serial Os cabos de dados ATA serial (SATA) têm 7 pinos. Qualquer uma das pontas do cabo SATA pode ser conectada à unidade de disco ou à Desktop Board. Os cabos de dados SATA podem ter até 1 metro (39 pol.) de comprimento. A ilustração seguinte é um exemplo de um cabo de dados SATA:   Cabo de alimentação ATA serial Os cabos de alimentação ATA serial, em geral, são de 4 ou 5 pinos com conectores de 15 pinos. Os cabos de alimentação SATA usam atualmente um adaptador de alimentação IDE/ATAPI para SATA. Uma das pontas do cabo de alimentação SATA é um conector de alimentação IDE/ATAPI típico de 4 pinos (que é conectado a um cabo de alimentação não usado da fonte de alimentação) e a outra ponta (conector de 15 pinos) é conectada à unidade de disco SATA. A ilustração seguinte é um exemplo de um cabo de alimentação SATA:           Introdução Serial ATA ou simplesmente SATA é o padrão de discos rígidos criado para substituir os discos ATA, também conhecidos como IDE. A taxa de transferência máxima teórica de um disco Serial ATA é de 150 MB/s ou 300 MB/s, contra os 133 MB/s de um disco rígido IDE. Neste tutorial explicaremos tudo o que você precisa saber sobre o padrão Serial ATA. A porta IDE tradicional transfere dados de forma paralela. A vantagem da transmissão paralela é que ela é mais rápida do que a transmissão em série, pois transmite vários bits por vez. Sua grande desvantagem, porém, é em relação ao ruído. Como terão de existir muitos fios (pelo menos um para cada bit a ser transmitido por vez), um fio gera interferência no outro. É por esse motivo que os discos rígidos ATA-66 e superiores precisam de um cabo especial, de 80 vias. A diferença entre esse cabo de 80 vias e o cabo IDE comum de 40 vias é que ele possui um fio de terra entre cada fio original, funcionando como uma blindagem contra interferências. Em nosso tutorial Tudo que você precisa saber sobre discos rígidos ATA-66, ATA-100 e ATA-133 abordamos em mais profundidade este assunto. Atualmente a taxa de transferência máxima que temos no padrão IDE é de 133 MB/s (ATA-133). No Serial ATA, por outro lado, a transmissão dos dados é feita de modo serial, ou seja, transmitindo um bit por vez. A maioria das pessoas pensa que a transmissão serial é mais lenta que a transmissão em paralelo. Acontece que isto só é verdade se compararmos os dois tipos de transmissão usando a mesma taxa de clock. Neste caso a transmissão paralela será pelo menos oito vezes mais rápida, já que pelo menos oito bits (um byte) serão transmitidos por pulso de clock, enquanto que na transmissão serial apenas um bit será transmitido por pulso de clock. No entanto, se um clock maior for usado na transmissão serial, ela pode ser mais rápida do que a transmissão paralela. Isto é exatamente o que acontece com o Serial ATA. O problema em aumentar a taxa de transferência na transmissão paralela é ter que aumentar o clock, já que quanto maior o clock maiores são os problemas relacionados à interferência eletromagnética. Como a transmissão serial utiliza apenas um fio para transmitir os dados, ela sofre menos com problemas de ruído o que permite obter clocks elevados, resultando em uma taxa de transferência maior. A taxa de transferência do padrão Serial ATA é de 1.500 Mbps. Como este padrão utiliza o esquema de codificação 8B/10B (o mesmo esquema de codificação usado nas redes Fast Ethernet) ? onde cada grupo de oito bits é codificado em um sinal de 10 bits ? sua taxa de transferência efetiva é de 150 MB/s. Dispositivos Serial ATA trabalhando nesta velocidade são também conhecidos como SATA-150. O padrão Serial ATA II traz novos recursos como a tecnologia Native Command Queuing (NCQ), além oferecer a taxa de transferência de 300 MB/s, o dobro do padrão SATA original. Dispositivos que podem trabalhar nesta velocidade são também conhecidos como SATA-300. O próximo padrão a ser lançado será o SATA-600. É importante notar que o SATA II e SATA-300 não são sinônimos. Você pode construir um dispositivo que trabalhe apenas a 150 MB/s mas que use pelo menos um dos novos recursos oferecido pelo padrão SATA II, como o NCQ. Este seria um dispositivo SATA II, apesar de não trabalhar a 300 MB/s. A tecnologia Native Command Queuing (NCQ) aumenta o desempenho do disco rígido reordenando os comandos de leitura enviados pelo computador. Clique aqui para saber mais sobre esta tecnologia. Em resumo, se sua placa-mãe tem portas SATA II com suporte a tecnologia NCQ, compre um disco rígido que também tenha suporte a esta tecnologia. É também muito importante notar que o Serial ATA implementa dois caminhos de dados separados, um para a transmissão e outro para recepção dos dados. Na transmissão paralela apenas um caminho é usado, que é compartilhado tanto para transmissão quanto para recepção. O cabo Serial ATA é formado por dois pares de fios (um para transmissão e outro para recepção) usando transmissão diferencial (clique aqui para aprender como a transmissão diferencial funciona). Além dos fios de transmissão e recepção, três fios terra são utilizados. O cabo Serial ATA usa, portanto, sete fios. Outra vantagem da utilização da transmissão serial é que poucos fios são necessários no cabo. Portas IDE tradicionais utilizam um conector de 40 pinos e um cabo de 80 vias. As portas Serial ATA utilizam um conector de sete pinos e um cabo com sete fios. Isto ajuda e muito no fluxo de ar dentro do micro, já que cabos mais finos não obstruem a passagem do ar. Nas figuras abaixo você pode comparar o padrão Serial ATA ao padrão IDE paralelo: como o cabo Serial ATA se parece, o seu tamanho em comparação ao cabo IDE de 80 vias e o aspecto físico da porta Serial ATA (em vermelho na Figura 3) em relação a porta IDE (em verde limão na Figura 3).               Figura 1: Cabo Serial ATA.               Figura 2: Comparação entre um cabo Serial ATA e um cabo IDE de 80 vias.               Figura 3: Portas Serial ATA (em vermelho) e portas IDE paralelas (em verde limão).

Instalação

A instalação de dispositivos Serial ATA difere um pouco da instalação de dispositivos IDE convencionais, já que o Serial ATA é uma conexão ponto-a-ponto, ou seja, você pode conectar apenas um dispositivo por porta (as portas IDE permitem a instalação de dois dispositivos por porta usando a configuração master/slave). Portanto, a instalação de um dispositivo Serial ATA é mais fácil do que a instalação de um dispositivo IDE: conecte uma ponta do cabo na porta Serial ATA (normalmente localizada na placa-mãe) e encaixe a outra ponta no dispositivo que você deseja conectar (um disco rígido, por exemplo). Como este conector tem um chanfro, a instalação não pode ser feita de maneira errada. O padrão Serial ATA também define um novo tipo de conector de alimentação de 15 pinos. Este conector tornou-se padrão a partir da especificação ATX 1.3. Portanto, se o seu micro tem uma fonte de alimentação ATX 1.3 ou superior, ela terá este conector. Apesar de um conector de 15 pinos ser usado, esta conexão usa apenas cinco fios (um de +12 V, um de +5 V, um de +3,3V e dois fios terra). Alguns discos Serial ATA ainda utilizam o antigo conector de alimentação de 4 pinos, que deve ser usado caso você esteja instalando o seu disco rígido em um micro com uma fonte de alimentação inferior a especificação ATX 1.3. Você deve usar este conector apenas se sua fonte de alimentação não tiver cabo de alimentação Serial ATA. A instalação de um disco rígido SATA é, portanto, muito simples: basta conectar o cabo de dados Serial ATA e o cabo de alimentação com o seu micro desligado. Isto é tudo o que você precisa fazer.             Figura 4: Conectores encontrados em um disco rígido SATA.                 Figura 5: Conectores de alimentação Serial ATA encontrados em uma fonte de alimentação ATX revisão 1.3 ou superior.               Figura 6: Disco rígido SATA conectado à placa-mãe.             Figura 7: Disco rígido padrão IDE ?convertido? para Serial ATA através da instalação de um adaptador.

Multiplicador de Porta

O multiplicador de porta (port multiplier) é um dispositivo que permite que você instale até 15 dispositivos Serial ATA em uma única porta SATA. O multiplicador de porta tem várias aplicações, como permitir um usuário doméstico instalar mais de um disco rígido em uma porta SATA e permitir montar um rack de armazenamento usando poucos cabos. Com o Serial ATA é fácil conectar discos rígidos externos ao micro mantendo uma alta taxa de transferência por causa do cabo utilizado (que é mais fino do que o tradicional cabo de 80 vias). Mas se precisarmos instalar um rack contendo 16 discos rígidos a um servidor, 16 cabos Serial ATA sairão do rack para o servidor, e o servidor deverá ter 16 portas SATA. Ilustramos esta idéia na Figura 8. clique para ampliar Figura 8: Conectando 16 discos rígidos SATA a um servidor. Usando o multiplicador de porta é possível conectar os discos rígidos usando menos cabos. Por exemplo, um multiplicador de porta conectado a uma porta SATA permite a você conectar até 15 discos rígidos e você precisaria apenas de um cabo para conectar o rack ao servidor. Mas neste caso existe um grande problema de desempenho. Se uma porta SATA-150 for usada, a taxa de transferência de 150 MB/s será dividida entre os 15 dispositivos, criando um grande gargalo. Para resolver este problema uma outra solução pode ser usada. Em vez de usar apenas um chip multiplicador de porta, você poderia usar quatro, conectando o rack ao servidor através de quatro cabos (em vez de 16). A taxa de transferência máxima entre o servidor e o rack seria de 600 MB/s (4 x 150 MB/s) se portas SATA-150 fossem usadas ou de 1.200 MB/s (4 x 300 MB/s) caso portas SAT-300 fossem usadas. Dentro do rack, você poderia instalar até 60 discos rígido (15 x 4), mas para obter um melhor desempenho você deve instalar quatro discos rígidos em cada chip multiplicador de porta, o que daria os seus 16 discos rígidos. Ilustramos esta idéia na Figura 9. ?PM? (Port Multiplier) é o chip multiplicador de portas. clique para ampliar Figura 9: Conectando um servidor a 16 discos rígidos usando multiplicadores de porta.

Pinagem

Nas tabelas abaixo listamos a pinagem dos cabos de dados e de alimentação Serial ATA. Como mencionamos anteriormente, o Serial ATA utiliza dois canais de dados separados, chamados A e B, usando transmissão de dados diferencial, por isso os sinais de + e -. Nos fios marcados com sinal de menos o dado é uma cópia invertida do que está sendo transmitido no fio correspondente com sinal de mais. Clique aqui para saber mais como funciona a transmissão de dados diferencial. Conector de Dados Serial ATA Pino Função 1 Terra 2 A+ 3 A- 4 Terra 5 B- 6 B+ 7 Terra Conector de Alimentação Serial ATA Pino Função 1 +3,3 V 2 +3,3 V 3 +3,3 V 4 Terra 5 Terra 6 Terra 7 +5 V 8 +5 V 9 +5 V 10 Terra 11 Reservado/Terra 12 Terra 13 +12 V 14 +12 V 15 +12 V

APÊNDICE - A

HD's / CASES EXTERNOS

eSATA?  O que é esta NOVA TECNOLOGIA?

Os cases externos para HDs estão se tornando cada vez mais comuns, seja para usuários de notebooks seja para o usuário de desktop que quer portabilidade para uma grande quantidade de arquivos.

Os modelos mais comuns de cases externos são destinados a HDs PATA (Parallel ATA) - que usam cabos de 80 vias - e se conectam ao pc/mac através de portas USB, Firewire400 ou ainda Firewire800. Cases mais recentes, acomodam HDs SATA (Serial ATA) - que utilizam cabo flat de 7 vias - ou ambos os tipos de HDs. Aos HDs SATA é oferecida ainda uma nova opção de conectividade, através de portas eSATA (external SATA).

A vantagem das conexões eSATA sobre as demais é a velocidade. Teoricamente portas USB 2.0 alcançam 480Mb/s, as portas Firewire400 e 800 alcançam 400MB/s e 800MB/s respectivamente, já as portas eSATA são capazes de aferecer taxas de 1.5GB/s (padrão SATA I) e 3.0GB/s (padrão SATA II).

Na prática as taxas de transferência de dispositivos USB 2 são inferiores as de dispositivos que utilizam interface Firewire. A interface eSATA supera ambas em velocidade, mostrando-se uma boa aposta para sucedê-las. Como qualquer padrão recente, é mais difícil encontra-la, sendo baixa sua portabilidade atual.

Como solução para esse problema e a fim de disseminar a nova tecnologia muitos fabricantes estão criando cases externos híbridos, dotados de uma pequena placa lógica, capaz de converter o tráfego de dados SATA também para as portas USB2. Há ainda modelos de cases externos que aceitam tanto discos SATA como discos PATA, neste caso o disco PATA conecta-se obrigatoriamente pela interface USB2 do dispositivo. Outros modelos apresentam apenas interface eSATA, obviamente destinados apenas a discos com interface SATA.

Para uma escolha correta de um case externo para HD é necessário considerar alguns fatores:
1- A interface do disco (PATA, SATA I ou SATA II)
2- A necessidade atual de portabilidade
3- O desempenho esperado / O uso a que se destina este disco

1- Os primeiros cases eSATA lançados não suportam SATA II, alcançam portanto velocidade máxima de transferência de 1.5GB/s. Discos SATA II devem utilizar necessariamente cases compatíveis com discos SATA II. É necessário entrar no site do fabricante e checar a compatibilidade do modelo com o padrão SATA II. Já um disco SATA I operará, pelo meos em teoria, sem qualquer problema em um case compatível com SATA II - dificuldades para reconhecimento do drive devem estar associadas com problemas de outra natureza. Cases híbridos (para PATA e SATA) geralmente suportam apenas SATA I.

2- Caso a portabilidade seja essencial, o ideal é optar por modelos que também apresentem interface USB2. A menos, é claro, que o usuário tenha poder para inserir cartões de expansão ou "brackets" capazes de adicionar portas eSATA aos micros ao qual o case externo deverá se conectar.

3- Caso o drive destine-se a tarefas como edição de vídeo, audio ou ao backups de grande volume de dados as interfaces mais rápidas são não só recomendadas como muitas vezes necessárias. Para casos onde o desempenho é um fator determinante é recomendado o uso de conexões Firewire800, eSATA (I ou II).

A padronização do SATA contribuiu para sua adoção e produção em escala. Fabricantes de placas-mãe adicionam cada vez mais portas e capacidades RAID aos novos modelos, assim como já surgem diversos cartões de expansão que acrescentam portas eSATA a desktops e notebooks. Essa popularização contribui para a queda dos preços, aumento das velocidades de transferência, leia-se economia de tempo, e ainda para o aumento da portabilidade de nossos dados. Abrace o SATA!