Barramento SATA (Serial Advanced Technology Attachment)

Introdução

Os computadores são constituídos por uma série de tecnologias que atuam em conjunto. Processadores, memórias, chips gráficos e outros dispositivos evoluem e melhoram a experiência do usuário. Com itens como discos rígidos, leitores de DVD ou Blu-ray e unidades SSD não poderia ser diferente. A interface SATA (Serial Advanced Technology Attachment) é prova disso.

Neste texto você saberá mais a respeito desta tecnologia, como seus diferenciais em relação ao padrão Paralell ATA (ou IDE), as diferenças básicas de suas versões, assim como suas principais características e suas vantagens.

Links diretos:

- SATA x PATA;
- SATA I;
- SATA II;
- SATA III;
- Tecnologias relacionadas ao SATA;
- Conectores e cabos SATA;
- mSATA;
- eSATA.


SATA x IDE (PATA)

O padrão SATA (Serial ATA) é uma tecnologia para discos rígidos, unidades ópticas e outros dispositivos de armazenamento de dados que surgiu no mercado no ano 2000 para substituir a tradicional interface PATA (Paralell ATA, somente ATA ou, ainda, IDE).

O nome de ambas as tecnologias já indica a principal diferença entre elas: o PATA faz transferência de dados de forma paralela, ou seja, transmite vários bits por vez, como se estes estivessem lado a lado. No SATA, a transmissão ocorre em série, tal como se cada bit estivesse um atrás do outro.

Por causa disso, você pode imaginar que o PATA é mais rápido, não? Na verdade, não é. A transmissão paralela de dados (geralmente com 16 bits por vez) causa um problema conhecido como "ruído", que nada mais é do que a perda de dados ocasionada por interferências. Para lidar com o problema, os fabricantes implementaram mecanismos nos HDs PATA para diminuir o ruído. Um deles é a recomendação de uso de cabos flat (o cabo que liga o HD à placa-mãe) com 80 vias (ou seja, com oitenta fios) em vez dos tradicionais cabos com 40 vias. As vias a mais atuam como uma espécie de blindagem contra interferências.

No caso do padrão SATA, o ruído praticamente não existe, mesmo porque seu cabo de conexão ao computador geralmente possui apenas 4 vias e também é blindado. Isso acaba trazendo outro ponto de vantagem ao SATA, pois como o cabo tem dimensões reduzidas, o espaço interno do computador é melhor aproveitado, facilitando inclusive a circulação de ar. O cabo também pode ser maior, podendo trabalhar sem problemas tendo 1 metro, por exemplo.

Além disso, a tecnologia SATA trabalha com frequências (clock) maiores em comparação ao PATA. Frequências maiores resultam em mais dados transmitidos por vez, mas abrem mais espaço para ruídos (interferência). Todavia, a transferência serial serve de proteção contra este problema.

Logotipo Serial ATA O padrão Paralell ATA tem sua velocidade de transmissão de dados limitada por causa do ruído. A última especificação desta tecnologia é o ATA 133 que permite, no máximo, uma taxa de transferência de 133 MB por segundo. O Serial ATA, por sua vez, pode utilizar velocidades muito maiores.

Há outra característica interessante no padrão SATA: HDs que utilizam esta interface não precisam de jumpers para identificar o disco master (primário) ou slave (secundário). Isso ocorre porque cada dispositivo usa um único canal de transmissão (o PATA permite até dois dispositivos por canal), atrelando sua capacidade total a um único HD.

Para não haver incompatibilidade com dispositivos Paralell ATA, é possível instalar HDs do tipo em interfaces SATA por meio de placas adaptadoras. Além disso, muitos fabricantes lançaram modelos de placas-mãe com ambas as interfaces. Isso ocorreu principalmente durante o período de transição de uma tecnologia para outra. Hoje, é bastante difícil encontrar dispositivos novos com interface PATA.

Outra característica interessante do SATA é a possibilidade de uso da técnica hot-swap, que torna possível a troca de um dispositivo Serial ATA com o computador ligado. Por exemplo, é possível trocar um HD sem ser necessário desligar a máquina para isso. Este recurso é muito útil em servidores que precisam de manutenção/reparos, mas não podem parar de funcionar.

Vale frisar também que é possível encontrar equipamentos do tipo port multiplier que permitem a conexão de mais de um dispositivo em uma única porta SATA, semelhante ao que acontece com os hubs USB.


Versões da interface SATA

Assim como acontece com outras tecnologias, o padrão SATA é aperfeiçoado com o passar do tempo, fato que resulta em novas versões. A seguir, uma breve descrição das versões existentes até o fechamento deste texto.

SATA I

A primeira versão do SATA trabalha com taxa máxima de transferência de dados de 150 MB por segundo (MB/s). Esta versão recebe também os seguintes nomes: SATA 150, SATA 1.0, SATA 1,5 Gb/s (1,5 gigabits por segundo) ou, como você já sabe, simplesmente SATA I.

Teoricamente, esta versão do SATA pode trabalhar com taxas de transferência de até 1,5 Gb/s, resultando em um alcance máximo de 192 MB/s (megabytes por segundo). No entanto, a interface utiliza um esquema de codificação de nome 8B/10B que limita esta velocidade a 1,2 Gb/s, algo em torno de 150 MB.

A codificação 8B/10B tem este nome porque cada conjunto de 8 bits é tratado em um pacote de 10 bits. Os dois bits adicionais são utilizados para fins de sincronização, tornando a transmissão de dados mais segura e menos complexa.

A frequência do SATA I é de 1,5 GHz.

SATA II

Não demorou muito para surgir uma versão denominada SATA II (SATA 3 Gb/s, SATA 2.0 ou SATA 300) cuja principal característica é a velocidade de transmissão de dados de até 300 MB/s, o dobro do SATA I, não sendo um pouco maior por também utilizar codificação 8B/10B. Este ganho substancial de velocidade se deve principalmente ao clock desta versão, de 3 GHz.

Curiosamente, muitos discos rígidos que utilizam esta especificação podem contar com um jumper que limita a velocidade do dispositivo para 150 MB/s, uma medida aplicada para fazer com que estes HDs funcionem em placas-mãe que suportam apenas o SATA I.

Aqui vale a pena fazer uma observação: a entidade que controla o padrão SATA (formada por um grupo de fabricantes e empresas relacionadas) chama-se, atualmente, SATA-IO (SATA International Organization). O problema é que o nome anterior dessa organização era SATA-II, o que gerava certa confusão com a segunda versão da tecnologia.

Tirando proveito desta situação, muitos fabricantes inseriram selos da SATA-II em seus HDs SATA 1.0 em uma aparente tentativa de confundir os usuários menos atentos, fazendo-os pensar que tais discos eram, na verdade, da segunda geração de HDs SATA. Por isso é necessário olhar com cuidado as especificações técnicas do disco rígido no momento da compra.

Felizmente, poucos modelos de HDs se encaixaram neste contexto. De qualquer forma, esta situação evidencia o fato de que as denominações SATA I, SATA II e, posteriormente, SATA III, nunca foram oficialmente adotadas, apesar de seu uso no mercado ser comum.

SATA III

2009 foi o ano de lançamento do conjunto final de especificações da terceira versão da tecnologia Serial ATA, chamada de SATA III (SATA 6 Gb/s, SATA 3.0 ou SATA 600). Este padrão permite, teoricamente, taxas de transferências de até 600 MB por segundo.

O SATA III também utiliza uma versão melhorada da tecnologia NCQ (abordada no próximo tópico), possui melhor gerenciamento de energia e é compatível com conectores de 1,8 polegadas específicos para dispositivos de porte pequeno. O padrão SATA III se mostra especialmente interessante para uso em unidades SSD, que por utilizarem memória do tipo Flash podem alcançar taxas de transferência mais elevadas que os discos rígidos.

A especificação SATA III trabalha com frequência de até 6 GHz, também fazendo uso da codificação 8B/10B.

Vale a pena frisar que, quanto ao aspecto de velocidade, dificilmente os valores mencionados (150 MB, 300 MB e 600 MB) são alcançados. Estas taxas indicam a capacidade máxima de transmissão de dados entre o HD e o computador, mas dificilmente são utilizadas em sua totalidade, já que isso depende de uma combinação de fatores, como conteúdo da memória, processamento, outras tecnologias aplicadas ao disco rígido, etc.


Tecnologias relacionadas ao SATA

Os fabricantes podem adicionar tecnologias em seus produtos para diferenciá-los no mercado ou para atender a uma determinada demanda, o que significa que certos recursos podem não ser, necessariamente, obrigatórios em um disco rígido só por este ser SATA. Vejamos alguns deles:

- NCQ (Native Command Queuing): o NCQ é tido como obrigatório no SATA II e no SATA III, mas era opcional no padrão SATA I. Trata-se de uma tecnologia que permite ao HD organizar as solicitações de gravação ou leitura de dados em uma ordem que faz com que as cabeças se movimentem o mínimo possível, aumentando (pelo menos teoricamente) o desempenho do dispositivo e a sua vida útil. Entenda melhor o funcionamento do NCQ aqui;

- Link Power Management: este recurso permite ao HD utilizar menos energia elétrica. Para isso, o disco rígido pode assumir três estados: ativo (active), parcialmente ativo (partial) ou inativo (slumber). Assim, o HD recebe energia de acordo com sua utilização no momento;

- Staggered Spin-Up: este é um recurso muito útil em sistemas RAID, por exemplo, pois permite ativar ou desativar HDs trabalhando em conjunto sem interferir no funcionamento do grupo de discos. Além disso, a tecnologia Staggered Spin-Up também melhora a distribuição de energia entre os discos;

- Hot Plug: em sua essência, esta funcionalidade permite conectar o disco ao computador com o sistema operacional em funcionamento. Este é um recurso muito utilizado em HDs do tipo removível.


Conectores e cabos SATA

Os conectores e cabos utilizados na tecnologia SATA oferecem duas grandes vantagens ao usuário: ocupam menos espaço dentro do computador; e possuem encaixe mais fácil e mais seguro (é praticamente impossível conectar um cabo SATA de maneira invertida). O mesmo vale para o conector de alimentação elétrica do HD (ou de outro dispositivo compatível). A imagem a seguir mostra um cabo SATA convencional e seus conectores:

Cabo SATA

Agora observe a foto abaixo. Ela mostra um conector SATA em um HD. Perceba que há também um conector maior, onde deve ser encaixado o cabo de alimentação elétrica. Este conector é mais fácil de ser manipulado que o encaixe de energia dos discos rígidos PATA:

Conectores SATA e de energia em um HD

A foto a seguir mostra os cabos SATA e de alimentação elétrica conectados em um HD:

Cabo SATA e cabo de energia conectado ao HD

Por fim, a imagem abaixo mostra conectores SATA em uma placa-mãe:

Conectores SATA em uma placa-mãe

O conector SATA é formado por sete vias:

  1. Ground (terra)
  2. A+ (envio de dados)
  3. A- (envio de dados)
  4. Ground (terra)
  5. B+ (recepção de dados)
  6. B- (recepção de dados)
  7. Ground (terra)

Os canais A e B servem para o tráfego de dados em si. Os canais com símbolo de negativo (A- e B-) são "replicas invertidas" usadas como proteção contra interferências: na recepção dos dados, os sinais + e - são comparados e, a partir das diferenças, é possível identificar "ruídos" na transmissão. Os demais pinos servem para o aterramento.

Perceba que, como há vias para envio e recebimento de dados, a transmissão em uma conexão SATA ocorre nos dois sentidos, ou seja, trata-se de uma tecnologia full-duplex, onde é possível receber e enviar informações ao mesmo tempo.

mSATA

É possível que você veja a denominação mSATA (mini-SATA) em algum lugar. Não se trata necessariamente de uma especificação nova do SATA, mas sim de um padrão de conexão desenvolvido especialmente para unidades SSD de pequeno porte que pode ser utilizado, por exemplo, em ultrabooks (notebooks com espessura pequena) ou mesmo tablets.

Neste caso, a unidade SSD normalmente é fornecida no formato de uma placa, tendo dimensões semelhantes a de um cartão de crédito. A ideia aqui é a de amenizar o problema da fragmentação de formatos de conectores, uma vez que cada fabricante adotava um padrão diferente.

Na figura a seguir, uma unidade SSD mSATA (imagem por Intel):

SSD mSATA (imagem por Intel)


eSATA

Proveniente do termo external SATA, o eSATA é um tipo de porta que permite a conexão de dispositivos externos a uma interface SATA do computador. Esta funcionalidade é particularmente interessante aos usuários que desejam aproveitar a compatibilidade de HDs externos com a tecnologia SATA para obter maiores taxas de transferência de dados.

A foto a seguir mostra uma entrada eSATA:

eSATA


Muitos fabricantes oferecem placas-mãe e notebooks que contam com uma porta que funciona tanto como eSATA quanto como USB, além, é claro, de uma porta que é apenas eSATA. Para os casos onde não há esta porta, pode-se utilizar adaptadores que são instalados em slots PCI Express, por exemplo.

Na imagem abaixo, uma porta USB de um notebook compatível com eSATA:

eSATA com USB

O eSATA oferece a vantagem de permitir o aproveitamento da velocidade da versão do SATA em uso, por outro lado, não fornece alimentação elétrica, o que significa que somente dispositivos com uma fonte de alimentação externa é que conseguem utilizá-lo.

Uma das soluções encontradas pela indústria para superar esta limitação é o eSATAp, que nada mais é do que um esquema que utiliza uma porta USB compatível com eSATA em conjunto com dois pinos de energia, normalmente de 12 V. Se for necessário o uso de pinos de 5 V, pode-se utilizar o que é já fornecido pela porta USB.


Finalizando

O padrão Serial ATA começou a ser desenvolvido oficialmente no ano de 1997 e surgiu a partir de uma iniciativa da Intel junto a 70 empresas, aproximadamente. A ideia foi formada pela previsão de que tecnologias futuras de armazenamento de dados exigiriam taxas de transferência até então não suportadas. A tecnologia SATA se mostrou como uma solução para esta questão sem, no entanto, ter custos de produção maiores como consequência, um dos fatores que foram determinantes para a sua ampla aceitação no mercado.

Caso queira obter mais detalhes sobre a tecnologia, basta acessar o site da SATA International Organization. Saiba mais sobre HDs neste link.

Veja também:

Escrito por - Publicado em 07_03_2006 - Atualizado em 12_05_2013