IDE

Tanto as interfaces MFM e RLL quanto a ESDI possuem uma característica em comum, que é o fato de a controladora fazer parte da interface (e não do próprio HD, como temos hoje em dia). Naturalmente, integrar a controladora ao HD oferece diversas vantagens, pois elimina os problemas de sincronismo causados pelo uso de cabos longos e simplifica todo o design.

Não demorou para que os fabricantes percebessem isso. Surgiu então o padrão IDE, abreviação de “Integrated Drive Eletronics” (que indica justamente o uso da controladora integrada), desenvolvido pela Quantum e a Western Digital.

Os primeiros HDs e interfaces IDE chegaram ao mercado em 1986, mas inicialmente não existia um padrão bem definido, o que fez com que os primeiros anos fossem marcados por problemas de compatibilidade entre os produtos dos diferentes fabricantes.

Em 1990 o padrão foi ratificado pelo ANSI, dando origem ao padrão ATA. Como o nome “IDE” já estava mais difundido, muita gente continuou usando o termo “IDE”, e outros passaram a usar “IDE/ATA” ou simplesmente “ATA”, fazendo com que os dois termos acabassem virando sinônimos.

As primeiras placas IDE traziam apenas uma ou duas portas IDE e eram instaladas em um slot ISA de 16 bits. Mas, logo os fabricantes passaram a integrar também outros conectores, dando origem às placas “super-ide”, que eram usadas na grande maioria dos micros 386 e 486. As placas mais comuns incluíam uma porta IDE, uma porta FDD (para o drive de disquete), duas portas seriais e uma paralela, além do conector do joystick:


Placa super-ide, usada em micros 386 e 486

Como você pode ver, estas placas eram configuradas através de um conjunto de jumpers, já que na época ainda não existia plug-and-play. Os jumpers permitiam configurar os endereços de IRQ, DMA e I/O usados, além de desativar os componentes individualmente. Se você precisasse de duas portas paralelas, por exemplo, utilizaria duas placas e configuraria uma delas para usar o IRQ 5 e endereço de I/O 378 e a outra para usar o IRQ 7 e o endereço de I/O 278.

A partir de um certo ponto, os fabricantes passaram a integrar os controladores diretamente no chipset da placa-mãe, dando origem às placas com conectores integrados que conhecemos. A exceção ficou por conta do conector do joystick, que passou a ser integrado nas placas de som. Uma curiosidade é que o conector inclui também os pinos usados por dispositivos MIDI (como teclados musicais), que também são ligados no conector do joystick, através de um adaptador:

Inicialmente, as interfaces IDE suportavam apenas a conexão de HDs. Devido a isso, os primeiros drives de CD utilizavam interfaces proprietárias, incorporadas à placa de som, ou mesmo controladoras SCSI. Na época eram comuns os “kits multimídia”, que incluíam o CD-ROM, placa de som, caixinhas e microfone.

Para solucionar o problema, foi desenvolvido o protocolo ATAPI (AT Attachment Packet Interface) que tornou-se rapidamente o padrão, riscando as interfaces proprietárias do mapa. É graças a ele que você pode comprar um drive de CD ou DVD e instalá-lo diretamente em uma das portas IDE, sem ter que comprar junto uma placa de som do mesmo fabricante. 🙂

Na placa-mãe você encontra duas portas IDE (primária e secundária). Mesmo com a popularização das interfaces SATA, as portas IDE ainda continuam sendo incluídas nas placas recentes (muitas placas passaram a trazer apenas uma porta IDE, mas deve demorar mais um pouco até que elas desapareçam completamente).

Cada uma das portas permite instalar dois drives, de forma que podemos instalar um total de 4 HDs ou CD-ROMs na mesma placa:

Existem casos de placas-mãe com 4 portas IDE (permitindo usar até 8 drives) e também controladoras IDE PCI, que incluem duas portas adicionais, que podem ser usadas em casos onde você precise usar mais do que 4 drives IDE no mesmo micro.

Para diferenciar os dois drives instalados na mesma porta, é usado um jumper, que permite configurar cada drive como master (mestre) ou slave.

Dois drives instalados na mesma porta compartilham o barramento oferecido por ela, o que acaba sempre causando uma pequena perda de desempenho. Por isso, quando são usados apenas dois drives (um HD e um CD-ROM, por exemplo), é preferível instalar cada um em uma das portas, deixando ambos jumpeados como master. Ao adicionar um terceiro, você poderia escolher entre instalar na primeira ou segunda porta IDE, mas, de qualquer forma, precisaria configurá-lo como slave, mudando a posição do jumper.

Instalar cada drive em uma porta separada ajuda principalmente quando você precisa copiar grandes quantidades de dados de um HD para outro, ou gravar DVDs, já que cada drive possui seu canal exclusivo com o chipset.

No Windows, os drives são simplesmente identificados de forma seqüencial. O HD instalado como master da IDE primária apareceria no Windows Explorer como “C:” e o CD-ROM, instalado na IDE secundária como “D:”, por exemplo. Se você adicionasse um segundo HD, instalado como slave da primeira IDE, ele passaria a ser o “D:” e o CD-ROM o “E:”.

No Linux, os drives recebem endereços fixos, de acordo com a posição em que forem instados:

IDE primária

Master = /dev/hda

Slave = /dev/hdb

IDE secundária

Master = /dev/hdc

Slave = /dev/hdd

O cabo IDE possui três encaixes, onde um é ligado na placa-mãe e os outros dois são ligados cada um em um dos dois dispositivos. Mesmo que você tenha apenas um dispositivo IDE, você deverá ligá-lo no conector da ponta, nunca no conector do meio. O motivo para isto, é que, ligando no conector do meio, o cabo ficará sem terminação, fazendo com que os dados venham até o final do cabo e retornem na forma de interferência, prejudicando a transmissão.

Como de praxe, as interfaces IDE/ATA passaram por um longo caminho evolutivo. As interfaces antigas, usadas em micros 386/486 e nos primeiros micros Pentium, suportam (de acordo com seu nível de atualização), cinco modos de operação, que vão do PIO mode 0, ao PIO mode 4:

Modo de Operação

Taxa de transferência

PIO mode 0

3.3 MB/s

PIO mode 1

5.2 MB/s

PIO mode 2

8.3 MB/s

PIO mode 3

11.1 MB/s

PIO mode 4

16.6 MB/s

As mais recentes suportam também o Multiword DMA, que é um modo de acesso direto, onde o HD ou CD-ROM pode transferir dados diretamente para a memória, sem que o processador precise se envolver diretamente na transferência. O uso do DMA melhora bastante o desempenho e a responsividade do sistema, evitando que o micro “pare” enquanto um programa pesado está sendo carregado, ou durante a gravação de um CD, por exemplo.

Apesar disso, o Multiword DMA não chegou a ser muito usado, pois não era diretamente suportado pelo Windows 95 e os drivers desenvolvidos pelos fabricantes freqüentemente apresentavam problemas de estabilidade. Para piorar, muitos drives de CD e HDs antigos não funcionavam quando o DMA era ativado.

A solução veio com o padrão ATA-4, ratificado em 1998. Ele nada mais é do que o padrão Ultra ATA/33 (o nome mais popularmente usado) que é usado em placas para micros Pentium II e K6-2 fabricadas até 2000. Nele, a taxa de transferência máxima é de 33 MB/s e é suportado o modo UDMA 33, que permite transferências diretas para a memória também a 33 MB/s. É graças a ele que você pode assistir a filmes em alta resolução e DVDs no seu PC sem falhas

Você pode fazer uma experiência, desativando temporariamente o suporte a UDMA para o seu DVD-ROM para ver o que acontece. No Linux, use o comando “hdparm -d0 /dev/dvd” (como root). No Windows, acesse o gerenciador de dispositivos, acesse as propriedades do drive e desmarque a opção referente ao DMA.

Tente agora assistir a um DVD. Você vai perceber que tanto o vídeo quanto o som ficam cheios de falhas, tornando a experiência bastante desagradável. Isso acontece porque, com o UDMA desativado, o processador precisa periodicamente parar o processamento do vídeo para ler mais dados no DVD. Quanto mais rápido o processador, mais curtas são as falhas, mas elas persistem mesmo em um processador de 2 ou 3 GHz.

Para reverter, use o comando “hdparm -d1 /dev/dvd” ou marque novamente a opção do DMA, no caso do Windows.

Depois que o problema do DMA foi finalmente resolvido, os fabricantes se concentraram em aumentar a velocidade das portas. Surgiram então os padrões ATA-5 (Ultra ATA/66), ATA-6 (Ultra ATA/100) e ATA-7 (Ultra ATA/133), que é o usado atualmente. Eles suportam (respectivamente), os modos UDMA 66, UDMA 100 e UDMA 133, além de manterem compatibilidade com os padrões anteriores:

Modo de Operação

Taxa de transferência

ATA-4 (Ultra ATA/33, UDMA 33)

33 MB/s

ATA-5 (Ultra ATA/66, UDMA 66)

66 MB/s

ATA-6 (Ultra ATA/100, UDMA 100)

100 MB/s

ATA-7 (Ultra ATA/133, UDMA 133)

133 MB/s

As portas ATA/133 usadas nas placas atuais são uma necessidade, por dois motivos. O primeiro é que os HDs atuais já superam a marca dos 70 ou 80 MB/s de taxa de transferência ao ler setores contínuos, e a interface precisa ser substancialmente mais rápida que o HD para absorver também as transferências feitas a partir do cache, que são bem mais rápidas. O segundo motivo é que só a partir das interfaces ATA/100 foi introduzido o suporte a HDs IDE com mais de 137 GB (decimais) de capacidade, como veremos em detalhes a seguir.

Para que os modos mais rápidos sejam utilizados, é necessário que exista também suporte por parte do HD e que o driver correto esteja instalado.

No caso do HD, não existe muito com o que se preocupar, pois os fabricantes são os primeiros a adotar novos modos de operação, de forma a diferenciar seus produtos. Se você tem em mãos um HD antigo, que só suporta UDMA 33, por exemplo, pode ter certeza de que a taxa de transferência oferecida por ele é baixa, o que torna desnecessário o uso de uma interface mais rápida em primeiro lugar.

Ao contrário dos HDs, os drivers de CD e DVD ficaram estagnados no UDMA 33, pois como eles trabalham com taxas de transferência muito mais baixas, os padrões mais rápidos também não trazem vantagens. É possível que alguns fabricantes eventualmente passem a lançar drives “ATA/133”, usando a interface mais rápida como ferramenta de marketing, mas isso não faria diferença alguma no desempenho.

Como de praxe, devo insistir na idéia de que a velocidade da interface determina apenas o fluxo de dados que ela pode transportar e não a velocidade real do dispositivo ligado a ela. Um CD-ROM de 52x lerá as mídias a no máximo 7.8 MB/s, independentemente da velocidade da interface. Funciona como numa auto-estrada: se houver apenas duas pistas para um grande fluxo de carros, haverá muitos congestionamentos, que acabarão com a duplicação da pista. Porém, a mesma melhora não será sentida caso sejam construídas mais faixas.

Continuando, junto com as interfaces Ultra ATA/66, veio a obrigatoriedade do uso de cabos IDE de 80 vias, substituindo os antigos cabos de 40 vias. Eles são fáceis de distinguir dos antigos, pois os fios usados no cabo são muito mais finos, já que agora temos o dobro deles no mesmo espaço:


Cabo IDE de 80 vias (à esquerda) e cabo de 40 vias

A adição dos 40 finos adicionais é uma história interessante, pois eles não se destinam a transportar dados. Tanto os conectores quanto os encaixes nos drives continuam tendo apenas 40 pinos, mantendo o mesmo formato dos cabos anteriores. Os 40 cabos adicionais são intercalados com os cabos de dados e servem como neutros, reduzindo o nível de interferência entre eles. Este “upgrade” acabou sendo necessário, pois os cabos IDE de 40 vias foram introduzidos em 1986, projetados para transmitir dados a apenas 3.3 MB/s!

Os cabos de 80 vias são obrigatórios para o uso do UDMA 66 em diante. A placa-mãe é capaz de identificar o uso do cabo de 80 vias graças ao pino 34, que é ligado de forma diferente. Ao usar um cabo antigo, de 40 vias, a placa baixa a taxa de transmissão da interface, passando a utilizar o modo UDMA 33.

Veja que no caso dos CD-ROMs e DVDs, ainda é comum o uso dos cabos de 40 vias, simplesmente porque, como vimos, eles ainda utilizam o modo UDMA 33. Entretanto, se você precisar instalar um HD junto com o drive óptico, é interessante substituir o cabo por um de 80 vias, caso contrário o desempenho do HD ficará prejudicado.

Outra exigência trazida pelos novos padrões é o uso de cabos com no máximo 45 centímetros de comprimento, já que acima disso o nível de interferência e atenuação dos sinais passa a prejudicar a transmissão dos dados. O padrão ATA original (o de 1990) permitia o uso de cabos de até 90 centímetros (!) que não são mais utilizáveis hoje em dia, nem mesmo para a conexão do drive de CD/DVD.

Mais uma mudança introduzida pelos cabos de 80 vias é o uso de cores para diferenciar os três conectores do cabo. O conector azul deve ser ligado na placa-mãe, o conector preto é ligado no drive configurado com master da interface, enquanto o conector do meio (cinza) é usado para a conexão do segundo drive, caso presente.

Os cabos de 80 vias também suportam o uso do sistema cabe select (nos de 40 vias o suporte era opcional), onde a posição dos drives (master/slave) é determinada pelo conector do cabo ao qual eles estão ligados, eliminando a possibilidade de conflitos, já que instalar dois drives configurados como master na mesma interface normalmente faz com que ambos deixem de ser identificados no Setup.

Para usar o cable select é preciso colocar os jumpers dos dois drives na posição “CS”. Consulte o diagrama presente no topo ou na lateral do drive para ver a posição correta:


Diagrama da posição dos jumpers em um HD Maxtor

Os HDs IDE de 2.5″, para notebooks, utilizam um conector IDE miniaturizado, que possui 44 pinos (em vez de 40). Os 4 pinos adicionais transportam energia elétrica, substituindo o conector da fonte usado nos HDs para desktop.

Existem ainda adaptadores que permitem instalar drives de 2.5″ em desktops. Eles podem ser usados tanto em casos em que você precisar recuperar dados de um notebook com defeito quanto quando quiser usar um HD de notebook no seu desktop para torná-lo mais silencioso.

Estes adaptadores ao muito simples e baratos de fabricar, embora o preço no varejo varie muito, já que eles são um item relativamente raro:


Adaptador IDE 2.5″ > 3.5″

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