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Desde o começo de 2003 o padrão Serial ATA (ou SATA) está rolando no mercado. Só que muitos técnicos e principalmente usuários ainda não viram a tal portinha que se prestaria, á princípio, a substituir o ATA paralelo com uma alta performance e baixo custo.

“Imagina que conheço alguns técnicos que nunca ouviram falar nessa tal revolução ou, se já ouviram, não sabem descrevê-la!”

O padrão PATA

O padrão ATA – Advanced Technology Attachment – é um conjunto de normas responsável pela comunicação entre dispositivos de armazenamento IDE – Integrated Device Electronics – e o restante do sistema. O que ele faz é promover uma troca de dados confiável entre sistemas de armazenamento mecânico e principalmente a memória do PC.

Acontece que a comunicação dos dispositivos IDE ocorre de forma paralela. Isso significa o trafego de dados pelo cabo que liga o dispositivo de armazenamento à placa mãe é feito com 16 bits de cada vez (ou 2 bytes).

Barramentos paralelos apresentam um excelente desempenho e boa largura de banda (taxa ou velocidade de transferência muito alta), porém tem uma desvantagem: são altamente susceptíveis a perdas de dados causadas por ruídos e interferências externas e principalmente internas.Veja as imagens:

Comunicação em paralelo: um byte de cada vez

Comunicação em série: um bit de cada vez

O problema é que um bit trafega pelo fio na forma de uma corrente ou impulso elétrico de alta freqüência. Isso gera campos magnéticos intensos o suficiente para serem captados pelos fios adjacentes que transportam os outros bits, modificando-os e gerando erros nos dados transportados. Além disso, esses cabos têm uma baixa imunidade a ruídos gerados dentro do próprio computador.

Bit 1 interfere nos bits 0 adjacentes

Essas características limitam o comprimento do cabo paralelo a pouco mais de 40 centímetros. Os cabos também são chatos, rígidos e difíceis de organizar dentro do gabinete, dificultando até mesmo a ventilação do sistema.

Para aumentar as velocidades e manter o padrão mais um tempo em um mercado cada vez mais faminto por desempenho, um novo cabo foi implementado para as interfaces IDE de 66, 100 e 133 MiB/s.

Esse cabo nada mais é do que um cabo IDE paralelo com o dobro de fios, ou seja, ao invés de 40 temos 80 linhas. Os fios adicionais nada mais são do que terras ligados ao gabinete do micro. Esses fios-terra ficam entre cada um dos bits e têm a função de absorver parte da interferência gerada pelos bits adjacentes, desviando-as para a terra.

Terra desviando as interferências

Cabo IDE de 80 vias: 40 delas são terra

Essa implementação (ou gatilho para os mais íntimos) melhora bastante o desempenho da interface, permitindo saltar de 33 MB/s para algo perto de 133 MB/s de transferência, mas para por aí. Alguns ainda tentaram ir além, chegando a 166 MB/s, mas não funcionou bem.

Resumindo: a tecnologia PATA (Paralell ATA – ATA Paralelo) chegou ao seu limite técnico e algo precisava ser feito.

Finalmente, o SATA

A comunicação serial foi deixada de lado nos primórdios do PC, onde reinava praticamente soberana a boa e lenta porta serial padrão RS232; a famosa portinha do mouse! Os fabricantes desenvolviam barramentos paralelos cada vez mais velozes e eficientes, porém cada vez mais curtos e críticos. Daí surgiu a família AGP, PCI e companhia.

Isso durou até a aparição do famoso e hoje já bastante popular USB – Universal Serial Bus e também das redes de computadores modernas, de alta performance como as Fast Ethernet e Gigabit Ethernet, entre outros padrões.

Cabo e portas USB. Já bastante populares.

Então, só a algum tempo atrás os tecnólogos viram que o futuro da comunicação dos PCs está na comunicação serial, onde apenas um bit é transportado de cada vez. Essa característica permite a implementação de técnicas de proteção desse bit, de forma mais eficiente do que no barramento paralelo, permitindo grandes velocidades e por distâncias bem maiores.

Esse também foi o rumo adotado para as novas interfaces de disco de alta velocidade. O Serial ATA implementa uma comunicação bit a bit com uma velocidade de 1,2 gigabits por segundo, equivalendo a aproximadamente 150 megabytes por segundo. A versão mais recente é capaz de dobrar esta velocidade, chegando a 300 megabytes por segundo, apenas melhorando os protocolos de comunicação e a qualidade dos conectores e cabos.

As possibilidades do SATA não param por aí. Além de flexível, o cabo pode ter até 1 metro de comprimento, permitido uma melhor organização e ventilação do gabinete. O padrão também suporta o “Hotplug”, o que significa dizer que é possível substituir o dispositivo SATA mesmo com o PC ligado, mas isso depende do chip controlador; característica essencial para servidores e estações de alta performance. Essa interface já está disponível em muitas placas mãe modernas e chama-se E-SATA.

Interface de um HD Serial ATA

Conectores PCI-Express e um PCI tradicional (dir).

Outras interfaces paralelas também já tiveram seus dias contados. É o caso da velha PCI e do AGP que já estão sendo substituídos pela PCI Express. Advinha! O PCI Express é serial.

Ao lado você vê três slots PCI Express. Da esquerda para a direita temos um PCI Express 16X, dois PCI Express 1X e um PCI paralelo tradicional.

Vale também citar a evolução do SCSI, interface para discos usada em servidores. Já está rolando no mercado o SCSI serial, mais conhecido como Serial Attached SCSI ou SAS.

O segredo do sucesso!

São dois os segredos para se conseguir essas altas taxas de transferência: a blindagem que faz o aterramento do cabo e a simetria do bit transferido.

Comparação entre um cabo IDE paralelo, acima e um SATA

A primeira já e bem conhecida, mas só ajuda realmente se o computador estiver corretamente aterrado. Por isso a ajuda de um bom eletricista para fazer a instalação elétrica que receberá o computador é uma boa idéia.ou você corta o pino do meio da tomada?

A segunda foi herdada das redes de computadores e também é usada no USB. Nesse método, dois bits, um oposto ao outro, são enviados ao mesmo tempo por dois fios no mesmo cabo. A interação entre esses dois bits opostos causa um “cancelamento” das interferências de um no outro e cria uma espécie de barreira de alta freqüência que impede que ruídos externos afetem o dado que está sendo transferido pelo cabo.

Veja como funciona na imagem abaixo onde TX corresponde ao transmissor ou remetente e RX ao receptor ou destinatário dos bits:

Dados simétricos sendo transferidos

Além disso, a comunicação ocorre em modo “Full duplex”, ou seja, a troca de dados ocorre em mão dupla e ao mesmo tempo. Para isso, temos duas linhas de comunicação opostas entre o dispositivo e a controladora, o que permite dobrar a banda de um único canal.

Comunicação em Full duplex

Construção do cabo SATA 40 delas são terra

Abaixo temos a aparência do conector e do cabo serial ATA adotado atualmente. No futuro, com o aumento das especificações técnicas, pode ser necessário usar outros tipos de conectores.

Conector SATA na placa mãe

Conectores SATA

Cabo SATA

Após tudo isso, deixo pra vocês uma pergunta: porquê, com mais de um ano de vida, o SATA ainda não se popularizou?

Por enquanto é o que temos, aproveita para discutir o assunto no nosso Fórum CataBits.

Até a próxima…