O padrão ATA para dispositivos de armazenamento de 1994 – MCC

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Em 12 de maio de 1994, a ANSI, organização de padronização estadunidense, publicava a primeira versão da norma que mudaria pra sempre a história dos dispositivos de armazenamento, o Padrão ATA.

Esta história, marco histórico na tecnologia de armazenamento de dados para computadores pessoais, começaria 10 anos antes, lá no ano de 1984, quando a fabricante Western Digital criaria, por encomenda da empresa Compaq, o padrão que ficaria conhecido como IDE (Integrated Drive Electronics).

Concebido para uso nas interfaces de 16 bits dos então novos computadores IBM PC/AT, a IDE receberia o nome oficial de ATA (Advanced Technology Attachment ou AT Attachment), com as iniciais “AT” derivadas do computador IBM.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 2 — CONNER CP-342: primeiro modelo comercial

Três anos depois, este trabalho da Western Digital resultaria no primeiro disco rígido com interface ATA (IDE) comercialmente disponível, o Conner Peripherals CP341, lançado junto com o computador Compaq Portable III em fevereiro de 1987. A unidade de disco ganharia em seguida uma nova versão, o Conner Peripherals CP342, com disponibilidade para o público em geral em junho de 1987.

Em função das suas vantagens em relação aos padrões anteriores, a especificação foi rapidamente adotada por quase todos os fabricantes, cada um acrescentando seu próprio “diferencial”, tornando a interoperabilidade entre eles uma tarefa cada vez mais difícil.

Isso motivaria o início de um esforço de padronização em 1988, concluído no dia de hoje, 12 de maio de 1994, com a publicação do padrão ANSI X3.221-1994.

Nascia aí oficialmente o “Padrão ATA”, que ajudaria a estabelecer uma interface padronizada para comunicação entre as unidades de disco e suas interfaces controladoras, simplificando enormemente a integração, aumentando a velocidade de transferência de dados e a interoperabilidade dos dispositivos de armazenamento de fabricantes distintos.

Isso porque, antes do ATA, os discos rígidos tinham interfaces variadas e muitas vezes incompatíveis, o que tornava a expansão e a atualização dos sistemas de armazenamento uma tarefa complexa e cara.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 3 — Os elementos do sistema

Com o novo padrão, que usava um conector de 40 pinos e era capaz de suportar até dois dispositivos por canal, os fabricantes de hardware puderam desenvolver e comercializar discos rígidos e placas controladoras que se comunicavam de forma padronizada, garantindo a compatibilidade entre diferentes componentes e facilitando a instalação e o uso por parte dos usuários finais.

ATA-2

Mas as melhorias não acabariam por aí. Praticamente junto com o lançamento do novo padrão ATA, a Western Digital, que já estava voltando com o fubá enquanto outro colhiam o milho, lançava o Enhanced IDE (EIDE), que serviria de base para criação da próxima geração do padrão, o ATA-2 (ou Fast ATA), aprovado no ano de 1996 sob a norma ANSI X3.279-1996.

Dentre outras novidades, o ATA-2 teve sua taxa máxima de transferência de dados elevada de 8,3 MB/s (ATA Original) para 16,6 MB/s, ao mesmo tem que em que passou a suportar discos rígidos maiores, aumentando de 528 MB (ATA Original) para 8,4 GB, o tamanho máximo dos discos rígidos reconhecidos pelo BIOS na época.

O ATA-2 também introduziu os modos de transferência de dados “PIO Modes 3 e 4” (Programmed Input/Output Modes), que permitia taxas de transferência mais rápidas em comparação com os modos de transferência disponíveis no ATA original. Acrescentou também o suporte para modos DMA (Direct Memory Access), que possibilitava que os dados fossem transferidos diretamente entre o disco rígido e a memória do sistema, sem a necessidade de intervenção do processador.

Recursos de detecção automática de unidades (Auto-Detect), que simplificava a instalação e a configuração de discos rígidos também foram incorporados ao padrão, que passou ainda a prever que “outros dispositivos” (que não só discos rígidos) poderiam vir a ser conectados ao sistema, o que exigiria ainda uma nova versão para se concretizar.

ATA-3

Estabelecido por meio do padrão ANSI X3.298-1997, o ATA-3 foi uma atualização incremental do ATA-2, focada principalmente em melhorar a confiabilidade e a integridade dos dados.

Sua primeira grande novidade foi a introdução da tecnologia “S.M.A.R.T.” (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology), uma especificação escrita pela Fujitsu, Hewlett Packard, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate e Western Digital, que permitia que os discos rígidos monitorassem seu próprio desempenho e relatassem possíveis falhas iminentes. Isso ajudou a melhorar a confiabilidade e a durabilidade dos discos rígidos.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 4 — Exemplo de relatório de estatísticas S.M.A.R.T.

O padrão aumentou também o limite de capacidade dos discos rígidos suportados, elevando-a para 137GB.

Incluiu ainda aprimoramentos na detecção automática de unidades, simplificando ainda mais a instalação e a configuração de discos rígidos.

No quesito confiabilidade, o ATA-3 introduziu várias melhorias para garantir a integridade dos dados durante a transferência, acrescentando novos comandos e modos para lidar com erros e falhas.

Em relação à segurança, passou a contar com a capacidade de definir uma senha para bloquear o acesso ao disco rígido, evitando que possa ser usado em outros computadores.

Seguindo a onda verde, introduziu modos de economia de energia aprimorados para reduzir o consumo de energia quando o disco rígido não está em uso.

Não fugindo à regra, manteve também a retrocompatibilidade com as versões anteriores do padrão ATA.

ATAPI

Nesta altura o ATA permanecia ainda restrito ao uso em discos rígidos, não permitido a conexão de dispositivos como unidades de CD-ROM, fitas magnéticas, Zip Drives e SuperDisks, que utilizavam outras interfaces proprietárias, como as Placas de Som, para se comunicarem com os computadores.

A questão seria resolvida em 1998, quando o padrão ATA evoluiria para o ATAPI (ATA Packet Interface), um protocolo que permitiu que as interfaces ATA transportassem comandos de um outro conhecido padrão, o SCSI, possibilitando que aceitasse agora a conexão com uma nova gama de tipos de dispositivos.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 5 — Vista inferior de uma unidade de disco PATA típica

ATA-4/ATAPI-4

Apresentado por meio da especificação NCITS 317-1998 em 1998, o padrão ATA-4 integrava oficialmente ao padrão ATA a extensão ATAPI (suportando CD-ROMs, unidades de fita, etc), trazendo ainda algumas evoluções como o modo de transferência “Ultra DMA Mode” (Ultra ATA/33 ou UDMA/33), que oferecia velocidades ainda mais rápidas do que os modos disponíveis anteriormente, passando a suportar taxas de transferência de dados de até 33,3 MB/s.

ATA-5/ATAPI-5

Lançado no ano de 2000 por meio da especificação NCITS 340-2000, o ATA-5 incrementou a taxa de transferência de dados para 66,6 MB/s, por meio dos padrões Ultra ATA/66 (Ultra DMA 4 ou UDMA/66).

Visto que a nova taxa de transmissão não podia ser alcançada com cabo padrão de 40 vias até então usado, um novo cabo de 80 condutores foi desenvolvido, contendo 40 linhas de aterramento adicionais entre cada uma das 40 linhas de sinal, ajudando a proteger o sistema contra interferências.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 6 — Os dois modelos de cabos de 40 e 80 vias

O novo conector, contudo, permaneceu compatível com os cabos de 40 vias existentes, bem como com todos os padrões anteriores e equipamentos anteriores, mas que tinha sua velocidade máxima limitada quando utilizando os cabos antigos.

A especificação ATA-5 introduziu também o novo código de detecção de erro por verificação cíclica de redundância (CRC), adicionando os modos Ultra DMA 3 (44,4 MBps) e 4 (66,6 MBps) aos modos PIO anteriores 0-4.

ATA-6/ATAPI-6

Também conhecido como Ultra DMA mode 5 (UDMA5 ou UDMA/100), foi apresentado em 2002 por meio da especificação NCITS 361-2002, aumentando as taxas de transferência de dados para um máximo de 100 MBps, reduzindo a tensão (voltagem) do sinal de 5V para 3,3V.

Aumentou o tamanho teórico máximo das unidades de disco para espantosos 144 PB (petabytes, ou um milhão de gigabytes), embora discos de até 250GB fossem mais comumente encontrados no mercado.

Introduziu também a tecnologia Automatic Acoustic Management – AAM (Gerenciamento Acústico automático), que permitia aos usuários escolher entre maior desempenho e menor produção de ruído.

ATA-7/ATAPI-7

Apresentado em 2005 por meio da especificação INCITS 397-2005, passou a permitir taxas de transferência de até 133MBps, sendo também conhecida como Ultra ATA/133, Ultra DMA mode 6, UDMA6 ou UDMA/133.

Manteve a mesma capacidade máxima teórica de 144PB, com unidades entre 300 e 500GB sendo comumente produzidas pelos fabricantes.

SATA

Nascido a partir dos trabalhos desenvolvidos durante a produção do padrão ATA-7, que incorporou em seu texto a proposta de uma versão com comunicação serial, o “Serial Transport Protocols and Physical Interconnect for AT Attachment devices”, ou simplesmente Serial ATA (nosso popular SATA) é capaz de oferecer velocidades de transferência de dados ainda mais rápidas, enquanto usa um conector bem menor e mais simples, com apenas 7 pinos.

padrão ATA para dispositivos de armazenamento 7 — Diferença entre os padrões PATA e SATA

Com o lançamento de sua primeira versão, conhecida como SATA 1.0, SATA I, U150 ou ainda SATA150, os padrões ATA anteriores foram rebatizados como Parallel ATA (PATA), como forma de diferenciá-los da nova especificação.

Mas embora fisicamente diferente, do ponto de vista do software, seus drivers são retrocompatíveis com versões anteriores do padrão, uma vez que é simplesmente uma implementação específica do ATA/ATAPI-7, de forma que os sistemas operacionais não tiveram muita dificuldade na adaptação.

Atualmente figurando como o padrão de interface de discos mais popular, abandona a arquitetura master-slave (com duas unidades de disco por cabo), dedicando apenas um cabo de 7 vias para cada disco rígido, capazes de transmitir dados à velocidades de 1,5Gbps (SATA I), 3Gbps (SATA II), e 6Gbps (SATA III).

ATA-8/ATAPI-8

Introduzido em 2008 pela especificação INCITS 452-2008, o padrão ATA-8, emora tenha contemplado pequenas revisões nas interfaces PATA, apresentou as novas versões SATA II e SATA III.

Nas últimas décadas, mais de 80% de todos os HDDs comercializados usavam alguma versão da interface ATA. O nível de inteligência e confiabilidade dos HDDs tem aumentado significativamente a cada ano, com a adição de métodos de codificação de dados mais sofisticados, sistemas modernos de verificação e correção de erros (ECC), gerenciamento de falhas, gravação por zona, etc. Ainda assim, todas as unidades ATA ainda suportam o conjunto de comandos ATA original, garantindo compatibilidade entre gerações.

E você, qual era a capacidade do seu primeiro disco rígido?

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Vídeo(s):

*legendas disponíveis nos controles do Youtube, na opção “⚙ >> Legendas/CC >> Traduzir automaticamente”.

Antigo HD IDE/ATA em operação

Edição do programa Computer Chronicles sobre discos rígidos (1985)

Unidade de disco Conner inicializando

Testes em um antigo HD Conner de 121MB

Mais em:

*As imagens utilizadas nesta postagem são meramente ilustrativas e foram obtidas da internet.

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