• Drano Rauteon

Hardware - A conexão SATA

Atualizado: 4 de jul.

Este artigo é sobre a conexão ponto-a-ponto SATA.

Portas SATA da placa-mãe ASUS M5A78L-M/USB3

Imagem 1


A codificação, a pinagem, os tipos, o controlador e exemplos de utilização divididas em quatro tópicos principais:


→ As versões;

As implementações;

Alimentação elétrica;

O controlador, o conector e a cablagem.


Introdução ao padrão SATA


A conexão SATA em sua primeira revisão foi lançada em 2003 para ser substituta da ultrapassada porta IDE, que foi renomeada para PATA após o lançamento da conexão ponto-a-ponto da qual estamos discutindo.


CURIOSIDADE: O padrão IDE, significa, em inglês, Integrated Drive Electronics, e também chamado de PATA (Parallel Advanced Technology Attachment) é um barramento que de forma paralela interliga até três dispositivos. Já o padrão SATA, do inglês Serial Advanced Technology Attachment, é uma conexão entre dois dispositivos e com transferências de dados em série. Para saber mais sobre o barramento IDE / PATA, CLIQUE AQUI!


Dispositivos com a interface SATA podem ser reconhecidos pelo símbolo mostrado abaixo:

Símbolo SATA

Imagem 2


Se você não leu sobre pares diferenciais e sobre comunicação em serie e paralelo, aconselho você a ler os artigos sobre estes assuntos para que fique mais fácil de entender o texto daqui para diante. Para acessa-los, clique aqui!


Para início de conversa, o cabo SATA é composto por 7 fios, sendo 2 pares diferenciais de dados e 3 fios de aterramento. A comunicação é Full-Duplex, ou seja, a placa-mãe pode enviar dados para o dispositivo conectado e ele pode enviar dados simultaneamente para a placa-mãe, pois como foi dito há dois pares de fios para comunicação. Assim como o PCI Express, a conexão SATA utiliza uma sinalização LVDS (Low Voltage Differential Signal) com apenas 500mV de diferença entre o sinal pico-a-pico (degrau de tensão entre 0 e 1) e modulação NRZ (Não Retorna a Zero).

Existem três revisões da conexão SATA, e todas são compatíveis entre si. O sistema de codificação utilizada em todas as versões é o 8B/10B, a mesma utilizada nas revisões 1.0 e 2.0 da conexão PCI Express, portanto, 20% da taxa de transferência é perdida com bits da codificação. Veja a tabela abaixo:

Tabela 1


Os valores teóricos de transferência com os 20% de dados inúteis para o SATA 1 é de 180 MB/s, SATA 2 é de 360 MB/s e SATA 3 é de 720 MB/s.

Na próxima tabela você vê a pinagem padrão para a interface SATA:

Tabela 2

 

AHCI


A interface SATA também trouxe um novo protocolo para padronização de acesso e gerenciamento de hardwares de armazenamento. Tal protocolo é denominado AHCI, sigla para "Advanced Host Controller Interface", que em português significa "Interface Controladora de Host Avançada", desenvolvido em conjunto por várias empresas sob a liderança da Intel.

A especificação descreve uma estrutura de memória de sistema para fornecedores de hardware para troca de dados entre memória do hospedeiro e dispositivos de armazenamento anexados. O AHCI fornece aos desenvolvedores de software e projetistas de hardware um método padrão para detectar, configurar e programar dispositivos que se utilizam de adaptadores SATA.


O AHCI foi desanexado a partir do padrão SATA 2, apesar de que ele expõe capacidades avançadas do SATA (como hot swapping e enfileiramento de comandos nativo) de forma que os sistemas hospedeiros possam utilizá-los. Desta forma, ao surgir novas versões do AHCI, não significa que outra versão do padrão SATA surgiu. Tanto que a última versão do SATA é a 3.2, de 2013, e, a última espec. do AHCI é a 1.3.1, de Março de 2014.


Muitos controladores SATA oferecem modos de operação selecionáveis através do Setup do BIOS da placa mãe:

Emulação do padrão Parallel ATA legado, em placas vendidas no período de transição entre IDE e SATA;

→ Modo padrão AHCI (também conhecido como modo nativo);

ou RAID específico do fornecedor (que geralmente permite AHCI, a fim de tirar proveito de suas capacidades).


CURIOSIDADE: A Intel recomenda escolher o modo RAID em suas placas-mãe (que também permite AHCI) em vez do modo AHCI/SATA para máxima flexibilidade.


O modo legado é uma extensão que visa manter compatibilidade com sistemas operacionais que não suportam SATA ou onde um driver não exista para permitir que o SO suporte um hardware SATA.

Quando um controlador SATA está configurado para operar em modo legado, o número de dispositivos de armazenamento por controlador é geralmente limitado a quatro (dois canais IDE, primário e secundário, com até dois dispositivos por canal), em comparação com o máximo de 32 portas quando configurado em modo AHCI.


O AHCI evoluiu para atender às necessidades de HDDs de alto desempenho do início do século até os dias atuais e atendeu bem a esse caso de uso, permitindo que dispositivos SATA sejam usados ​​de maneira onipresente, indo de laptops até servidores. O paralelismo embutido no AHCI, embora não permita totalmente o paralelismo disponível nas plataformas atuais, é mais do que suficiente para os dispositivos SATA relativamente mais rápidos aos quais se destina, sendo bom para SSDs de 1ª geração, especialmente em plataformas móveis relativamente inferiores, como tablets e laptops ultra-lite. Para os dispositivos de estado sólido atuais, somente o NVMe consegue extrair todo o potencial disponível, tornando o AHCI ultrapassado.


Em resumo, o AHCI foi desenvolvido quando o propósito de um adaptador de barramento de host (HBA) em um sistema era conectar o subsistema de CPU/memória com um subsistema de armazenamento muito mais lento baseado em mídia magnética rotativa. Funciona bem com HDDs, funcionou razoavelmente bem no início da onda dos SSDs, mas se tornou limitada com a constante evolução destes sistemas de armazenamento sólidos.

Para ter uma noção maior da aplicação do NVMe e também compreender a gambiarra do SATA Express (que será explicada adiante) utilizando como base o M.2 (que é uma especificação de conector pra SSD mais organizada e mais difundida no mercado), aconselho ler o terceiro Capítulo da série sobre PCI Express. Para acessar, CLIQUE AQUI!

Aqui são apresentadas as principais implementações da interface SATA:


SATA padrão


Abaixo você vê o desenho do conector SATA revisão 1, 2 e 3:

Diagrama do conector SATA padrão

Imagem 3

 

eSATA


Abaixo, você vê o diagrama do conector eSATA (a letra "e" é de "external"), que é a versão externa do conector padrão, ou seja, serve para ligar alguns modelos de HDDs e outros dispositivos de armazenamento externos:

Conector eSATA padrão

Imagem 4


Veja abaixo, um conector eSATA:

2 conectores eSATA

Imagem 5

 

Hybrid eSATA


Abaixo, uma variação do conector eSATA, chamada de Hybrid eSATA por juntar uma porta USB em uma porta eSATA. Você pode conectar um cabo USB, ou um cabo eSATA, ou um cabo hibrido contendo as duas interfaces. Isso faz com que menos espaço seja utilizado para os conectores e os dispositivos eSATA possam ter uma alimentação de 5 Volts fornecida pela interface USB. Lembrando que as revisões (clock, pinagem, codificação, taxa de transferência) são as mesmas para todos os modelos de conector SATA. Veja o diagrama do conector abaixo:

Conector Hybrid eSATA

Imagem 6


 

Hybrid eSATAp


Além da variação eSATA e Hybrid eSATA, há uma terceira menos utilizada chamada eSATAp (a letra "p" é de "power"). Esta versão também pode combinar uma porta USB. O diferencial dela é que foi incluído uma linha de 12 Volts para alimentação do dispositivo conectado. Veja o diagrama abaixo:

Conector Hybrid eSATAp

Imagem 7

 

SATA Express


Em 2013, com o lançamento da especificação SATA 3.2, foi anunciado uma interface chamada SATA Express, que combina dois conectores SATA 3 com um slot PCI Express x2 e pinos extras para configuração da interface e identificação de dispositivo.

Imagem 8 - Portas SATA Express na placa-mãe


Se você leu o artigo sobre o slot PCI Express viu que cada "lane" (ou pista) possui dois pares diferenciais: um para recebimento e outro para envio de informações. O padrão SATA é de apenas 1 lane. Para aumentar a taxa de transferência entre dispositivos de armazenamento e placas-mãe foi somado 2 conectores SATA 3 e o controlador foi adaptado. Devido a diferença de clocks, codificação e protocolo dos padrões, você pode conectar 2 dispositivos SATA 3 ou um dispositivo SATA Express que ele se adapta sozinho através do conector extra de 4 pinos. Veja o diagrama do conector abaixo:

Imagem 9


O conector da imagem acima é para a ponta do cabo que será conectado na placa-mãe. No lado do dispositivo de armazenamento pode se aplicar outro tipo de conector SATA Express, denominado SFF-8639. A pinagem deste conector você vê abaixo:

Pinagem SATA Express

Imagem 9 - Diagrama de pinos do conector U.2

Este conector foi padronizado em meados de 2015 para placas-mãe e dispositivos de armazenamento, sendo chamado de "U.2" e tornando-se mais popular que o SATA Express incial (da Imagem 8 e 9), com apenas duas portas SATA ou dois lanes PCIe. O U.2 consegue implementar todas as quatro linhas PCIe ou quatro linhas SAS disponíveis.


Para o conector SATA Express apresentado acima, os pinos são explicados na tabela abaixo.

De acordo com a tabela, são 6 Lanes para trafego de informações. Dependendo da configuração utilizada pode-se usar a interface SAS (4 lanes - porta B e C), interface SATAe (2 lanes PCI Express - porta C) ou a interface PCI Express (4 lanes - porta A e B). Isto é configurável através do pino explicado na linha 22 da tabela.

Tabela de descrição de pinos SATA Express

Tabela 3


Observe que há duas portas SATA 3 comuns e os 4 pinos extras (P1, P2, P3, P4) que fazem o controle e a identificação do dispositivo conectado: quando o conector SATA Express é utilizado, pelos pinos de controle passa um sinal que ativa um controlador PCI Express, já quando as portas SATA são utilizadas individualmente, este controlador é desativado. Isso também acontece quando é utilizada a interface SAS (portas A e C) e PCI Express (portas A e B). Para alimentação elétrica é utilizado o mesmo conector de alimentação da porta SATA comum de leitores de CD/DVD, HDDs e SSDs.

Para a versão mais comum da porta SATA, apresentada na imagem do cabeçalho do artigo existe um conector de alimentação que deve ser utilizado junto do conector SATA. Este conector é apresentado no tópico "Alimentação elétrica".


O padrão SATA Express é tanto híbrido para interfaces (SATA, SAS e PCIe) quanto para protocolos de acesso aos hardwares de armazenamento. Como assim?

O SATA Express consegue unir o AHCI e o NVMe:

Diagrama 1 - A arquitetura de protocolo por trás de um conector SATA Express


Apesar do PCIe ser mais eficiente com o protocolo NVMe, ele consegue operar com o AHCI, no enanto, com desemepenho inferior.

O AHCI pode ser utilizado para SSDs PCI Express, fornecendo compatibilidade com sistemas que não operam com o NVMe, tal como ocorria quando o AHCI / SATA foi lançado e o IDE / PATA ainda era popular.

 

mSATA


Além destes conectores apresentados, existe um outro chamado de mSATA, ou micro SATA. Ele foi concebido para SSDs em tamanhos reduzidos e que são encaixados diretamente na placa-mãe. Veja a imagem abaixo:

Dispositivo mSATA

Imagem 11


Ele parece ser completamente diferente do conector SATA comum. Observe o diagrama do conector:

Diagrama 2


Veja agora a tabela de pinos do conector:

Tabela 4


Abaixo, a descrição dos pinos:

Pinagem mSATA

Tabela 5


Observe as linhas 14, 15, 16 e 17 da tabela acima e veja que há um lane SATA 3 de 600 MB/s (já que o padrão mSATA veio depois de 2009), os únicos pinos utilizados para transmissão de dados. Não é tão complexo, já que praticamente todos os pinos do slot mSATA não tem utilidade alguma, foram colocados neste conector para que futuramente pudesse ser adicionado funcionalidades sem perder a compatibilidade com os dispositivos atuais.


CURIOSIDADE: O mesmo slot para SSDs mSATA é utilizado para as placas ExpressMini, que possuem outra tabela de pinos, contemplando um lane PCIe e uma porta USB 2.0, sendo geralmente utilizadas para módulos Wi-Fi ou LTE em notebooks.


Mesmo podendo ser adicionado linhas de dados a este slot, a indústria de tecnologia resolveu criar outro padrão parecido (porém, mais eficiente), chamado de M.2, que possui linhas PCI Express e USB junto de uma interface SATA, portanto, o slot mSATA já não é mais utilizado.

Abaixo, a tabela de pinos do conector de energia padrão para a interface SATA:

Pinagem do conector de alimentação

Tabela 6


Veja abaixo uma foto dos conectores SATA e de alimentação de um HDD comum:

Conectores no HDD

Imagem 12


Os fios de energia do conector MOLEX para HDDs IDE são os mesmos utilizados para HDDs SATA, mudando apenas a ponta do conector.


Dispositivos SATA Express utilizam o mesmo conector de energia, porém, utilizam apenas um fio preto (Terra), um vermelho (+5 Volts) e um amarelo (+12 Volts).

Abaixo, um HDD com interface SATA Express:

HD SATAe

Imagem 13


Abaixo, você vê o cabo SATA Express:

Cabo SATAe

Imagem 14


Agora, um HDD SATA Express:

HDD SATAe

Imagem 15


Conectores mSATA utilizam apenas linhas de 3.3V distribuídas em alguns pinos do conector.

NA PLACA-MÃE


OBSERVAÇÃO: Daqui pra frente, torna-se essencial ler sobre o funcionamento do PCI Express.

→ Para acessar o Capítulo 1, CLIQUE AQUI!

→ Para acessar o Capítulo 2, CLIQUE AQUI!


O controlador SATA atualmente é integrado ao chipset ponte sul ou o chipset principal da placa mãe, e seu diagrama de blocos é mostrado abaixo:

Diagrama de blocos do controlador SATA

Diagrama 3


FIFO: Tanto no hardware quanto no software existem sistemas de enfileiramento de processos. O FIFO, sigla para First In, First Out que em português significa "Primeiro Entrar, Primeiro Sair" é um buffer, ou seja, uma memória RAM do tipo cache (formada por flip-flops) que permite enfileirar pacotes (sequências de dados) para que os dados fiquem armazenados temporariamente enquanto outros estão sendo tratados pelos circuitos;


Packet processing : É o processador de pacotes, isto é, as sequências de dados que chegam ao controlador SATA;


DMA: É a sigla para Direct Memory Access, que em português significa Acesso Direto a Memória. Este circuito é o responsável por intermediar a movimentação de dados do controlador SATA para a memória RAM do computador sem que haja a criação e execução de um processo pelo processador. Basicamente, ao invés de a CPU comandar a movimentação dos dados, que faz isso é o circuito DMA que está ligado a todas as portas SATA existentes no controlador;


SATA Link: Para cada porta SATA há um circuito chamado SATA Link. Nele que são executados os protocolos de comunicação entre o emissor e o receptor;


SATA Controller: Responsável pela identificação da conexão, de modo que o dispositivo conectado saiba com quem ele está se comunicando;


SATA PHY: PHY é a abreviação de Physical, que é a camada física, a parte do circuito responsável pela preparação dos dados para serem enviados pelo meio analógico, ou seja, as trilhas da placa-mãe. Este processo de preparação é a modulação ou codificação. Como já foi dito anteriormente, a sinalização utilizada é do padrão LVDS. No caso do padrão SATA, como já foi dito, os dados também são codificados com o padrão 8B/10B. Acesse o artigo sobre a conexão PCI Express e veja como funciona este sistema de codificação;


O PLL (Phase Locked Loop) você já deve saber, se leu o artigo sobre clock. O clock base do padrão SATA, que é 100 MHz, é recebido pelo PLL e ele faz a multiplicação deste sinal por 15 vezes (revisão 1), 30 vezes (revisão 2) ou 60 vezes (revisão 3) para sincronizar o emissor com o receptor de dados, além de gerar o sinal de sincronismo dos circuitos internos do controlador PCIe.

Caso não tenha lido o artigo sobre clock e o PLL, CLIQUE AQUI!

Para fazer com que todos estes circuitos se relacionem e funcionem há o firmware, conjunto de instruções que faz o hardware funcionar. No caso do padrão SATA, não temos acesso ao firmware, a prova disso é que não podemos alterar o multiplicador de clock do PLL;


TCB: Target Cycle Block (Configuration Space & Register): É neste circuito que estão as instruções de configuração de registro que o processador de pacotes utiliza para funcionar;


SMBus: Onde passam os parâmetros de funcionamento e informações sobre o controlador. É mais utilizada em controladores SATA de placas adaptadoras com interface PCI Express ou PCI para a identificação do dispositivo conectado. Para saber mais sobre a interface SMBus, CLIQUE AQUI!

OBSERVAÇÃO: Vale lembrar que a conexão SATA também utiliza o modelo OSI, o mesmo sistema de camadas de protocolos utilizado na rede mundial de computadores para efetuar a comunicação entre emissor e receptor de dados. O modelo OSI consiste em 7 camadas de protocolos (neste caso, os protocolos são específicos para o padrão SATA). Estas 7 camadas são divididas entre as camadas da arquitetura do padrão SATA, onde a camada 1 do modelo OSI é a mais baixa, ou seja, a camada física (SATA PHY) e a camada 7 a mais alta, ou seja, a camada de software (aplicativo que vai gravar, ler ou apagar dados no dispositivo que utiliza a interface SATA).


Vamos nos concentrar no PHY, o bloco de hardware onde se encontram o Buffer elástico, o CDR e o PLL para recuperação do clock incorporado aos dados, bem como o sistema de codificação. Veja o diagrama abaixo:

Diagrama 4 - Diagrama de blocos do PHY SATA


Note sua extrema semelhança com o PCI Express. Perceba que se faz uso do buffer elástico, que aqui é imprescindível, já que não há nenhuma linha fornecendo se quer um clock de referência, tornando-a uma interface assíncrona em sua essência.


CURIOSIDADE: Observe que a Serial ATA também faz uso do PIPE para conectar o PHY e o MAC (chamado de "SATA Controller" no Diagrama 3). A interface PIPE têm sinalização SSTL, a mesma utilizada para os barramentos de memória RAM DDR. Versões antigas podeM utilizar o SSTL_2 (2,5 Volts, o mesmo do padrão DDR2). Obviamente, na atualidade, o padrão SSTL utilizado deve ser mais moderno, tal como o SSTL_12, utilizado nas memórias RAM DDR4 (que operam com 1,2 Volts).


CURIOSIDADE: Ao invés de utilizar o PIPE, pode ser implementado um SerDes com barramento de 10, 20, 40 ou 80 bits de largura entre o PHY e o MAC, porém, esta forma de interconectar estes blocos de hardware dentro do chip é opcional.


O chipset ponte sul nVidia nForce 630a, por exemplo, possui um controlador com 4 lanes SATA 2 de 300 MB/s. O controlador SATA também é responsável por controlar um RAID (Redundant Array of Independent Disks - Conjunto Redundante de Discos Independentes) ou JBOD (Just a Bunch Of Disks - Apenas Um Monte De Discos) que serão estudados futuramente quando falarmos de HDDs e SSDs.

Há ainda controladores SATA independentes, utilizados em placas muito antigas, lançadas durante a primeira revisão da interface SATA e outros controladores feitos para serem encaixados em slots PCI Express, como o da imagem abaixo:

Adaptador SATA miniPCIe

Imagem 16 - Este é um adaptador SATA miniPCI Express

Durante o período de transição entre SATA e PATA, surgiram alguns adaptadores SATA 1 de 150 MB/s para PATA de 133 MB/s, o que obviamente era um gargalo para o sistema. Veja a imagem abaixo:

Adaptador SATA para IDE

Imagem 17


Adaptadores SATA para slots PCI também são um problema de desempenho, já que o padrão PCI é de transferência de dados em paralelo e de apenas 133 MB/s (ou 264 MB/s em algumas versões mais atuais). Vale lembrar que era um barramento, portanto podia ser compartilhado com vários dispositivos e ter uma taxa de transferência menor ainda. Veja um adaptador desses abaixo:

Adaptador SATA para slot PCI

Imagem 18


 

CONECTOR e CABLAGEM


Não podemos esquecer das características elétricas da interface SATA!

As placas-mãe possuem capacitores SMD entre o chipset controlador e os conectores!

Separamos três esquemas elétricos de placas-mãe para você ver estes estes capacitores, que possuem características padronizadas, com capacitância na faixa de 0,01 microFarad.

As três placas selecionadas são da marca Gigabyte, porém, isto vale para todas as outras. Observe:

Esquema elétrico da GBT GA-M59SLI S4 Rev.: 1.01

Diagrama 4 - Esquema elétrico da GBT GA-M59SLI S4 Rev.: 1.01

Esquema elétrico da GBT GA-M61PM S2 Rev.: 1.00

Diagrama 5 - Esquema elétrico da GBT GA-M61PM S2 Rev.: 1.00

Esquema elétrico da GBT GA-M55S S3 Rev.: 2.02

Diagrama 6 - Esquema elétrico da GBT GA-M55S S3 Rev.: 2.02

Estes capacitores são de desacoplamento e devem ser aplicados em todas as interfaces SATA. Se você não sabe o que são e como funcionam capacitores, acesse este artigo do Hardware Central!


Quanto ao cabo, como já foi dito, são sete fios, um ao lado do outro.

Os fios de aterramento são posicionados nas laterais e entre os dois pares diferenciais. Além da transmissão ser diferencial, as linhas de aterramento ainda ajudam no isolamento deles, fazendo com que não haja interferências eletromagnéticas externas e internas ao cabo.

Cada fio possui um isolamento polimérico e os sete são envoltos em outra capa, também de estrutura polimérica. O cabo SATA pode ter até um metro de comprimento, sendo que os fios de Cobre não são maciços, isto é, são vários fios trançados, e geralmente possuem a numeração 26AWG, como mostra a imagem abaixo:

Imagem 19 - Cabo SATA e suas especificações impressas na capa


Para finalizar o tópico:


CURIOSIDADE: Na Imagem 1, Imagem 5, Imagem 8, Imagem 13, Imagem 14 e Imagem 16 é possível notar de forma mais clara que a estrutura do conector SATA é plástico, mais especificamente LCP, sigla para Liquid Crystal Polymer, um material muito utilizado em slots e conectores de placas de circuito devido a sua boa rigidez dielétrica e resistência a altas temperaturas. Para saber mais sobre polímeros, comece CLICANDO AQUI!

 

O DISPOSITIVO CONECTADO


Um HDD, SSD, leitor de CD/DVD/Bluray, são as principais utilidades da interface SATA. Neles há um controlador com arquitetura ARM (a mesma arquitetura utilizada em chipsets de Smartphones) com uma interface SATA idêntica á da placa-mãe. Veja a imagem de um controlador de um HDD abaixo:

Controlador SATA de um HDD

Imagem 19


Para o padrão SATA existem vários comandos: Leitura, gravação, exclusão de dados, envio de informações do dispositivo conectado, enfim, é assim que os controladores SATA se comunicam: há um conjunto de comandos (cada comando é uma sequência de pulsos elétricos) que a placa-mãe manda para o dispositivo conectado (ou vice-versa), para que ele busque, apague, grave informações.

O envio de arquivos ocorre da mesma forma que nas redes de internet: há diversas camadas de protocolos. em outros artigos você verá que o barramento PCI, PATA, Wi-Fi, a conexão PCI Express, SATA, Ethernet utilizam o modelo OSI para a transmissão de informações.


Você já deve ter notado que NÃO HÁ uma trilha de sincronismo (clock) entre os controladores SATA, e isso se deve pelo próprio projeto, que já inclui um sistema de codificação para que os próprios lanes de dados imitem um sinal de clock. Sobre esse clock assíncrono você pode ler no artigo "Hardware - Pares diferenciais", que também explica sobre o LVDS e outros padrões de sinalização. Também é bom ler o artigo sobre clock, portanto, se você não leu, clique aqui!

No caso de comunicações sem uma trilha para o sinal de sincronismo, os próprios dados enviados são codificados de uma forma que não fique longas sequências de uns ou de zeros consecutivos. Isso é para que o circuito consiga mandar os dados de um jeito que o receptor consiga recuperar o sinal de clock. E isso gera aquela mesma questão discutida nos artigos sobre PCI Express: Os domínios de clock!

O controlador possui um PLL com um cristal de quartzo ou um multivibrador para a geração do sinal de sincronismo que é usado exclusivamente pelo circuito do dispositivo com interface SATA.


Como já foi dito anteriormente, em placas-mãe, o clock base (ou clock de referência) para a interface SATA é de 100 MHz. Para as portas SATA 1 de 150 MB/s o multiplicador de clock é de 15 vezes, para as portas SATA 2 o multiplicador é de 30 vezes e para as portas SATA 3 o multiplicador é de 60 vezes.


CURIOSIDADE: Chipsets como o SiS 964 e o VIA VT8237 que trabalham com a revisão 1 da interface SATA tinham problemas de compatibilidade com dispositivos SATA 2: além destes chipsets serem mixurucas, ao conectar um HDD com taxa de 300 MB/s eles não conseguiam se sincronizar. O problema foi resolvido, pois as fabricantes de HDDs incluíram um jumper que quando habilitado fazia com que o dispositivo reduzisse a taxa de transferência para 150 MB/s.


CURIOSIDADE: Em vários fóruns de tecnologia, há pessoas que dizem que se fizer overclock na conexão PCI Express, a porta SATA também vai ter o clock aumentado. Isso não é verdade! É importante ressaltar que, apesar de a interface PCI Express utilizar um mesmo nível de clock de referência que a interface SATA, se você "overclockar" a conexão PCI Express a interface SATA vai continuar nos 100 MHz. As duas interfaces utilizam PLLs diferentes, apesar de terem o mesmo clock base.

O padrão SATA não evoluiu bem como os outros. Em termos de taxa de transferência, estagnou nos 600 MB/s anunciados na versão 3, em 2009. No entanto, em reconhecimento à evolução dos requisitos de armazenamento, e devido aos desafios técnicos envolvidos em levar o PHY de seu atual máximo de 600 MB/s para 1200 MB/s, o SATA-IO optou por adotar o PCIe, com seu link de 1000 MB/s por lane (PCIe 3.0), e capacidade de implementação de várias vias.

SATA e PCIe surgiram no mercado no mesmo ano (2003), com controladores muito semelhantes. Talvez, se na época tivessem criado o SATA como uma simples extensão do PCIe para conectar HDDs, teria sido mais fácil essa migração para os SSDs, sem a necessidade de dois grupos de interesse especial atuando em paralelo (PCI-SIG e SATA-IO) e dessas gambiarras estilo SATA Express.


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CRÉDITOS e REFERÊNCIAS

Desenhos, tabelas, imagens: Leonardo Ritter

Fontes: Micron Technology; SATA IO Organization; Clube do Hardware; InfoWester; Guia do Hardware; Livro de Redes de Computadores, de Gabriel Torres; Biblioteca de diagramas do Hardware Central; Trabalho de engenharia reversa feito pelo autor do texto.

Última atualização: 03 de Julho de 2022.

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