Discos Rígidos - Funcionamento, padrão PATA e SATA

Discos Rígidos ou Hard Disks (HDD - Hard Disk Drive), fazem parte dos componentes essenciais para o funcionamento de um computador, apesar de que podemos utilizar o computador temporariamente com um sistema rodando a partir do cd/dvd ou pendrive, mas dificilmente teremos um desempenho e segurança adequados para o uso diário.

É a parte do computador que é responsável pelo o armazenamento permanente dos dados, um hd tem internamente vários discos planos com superfície magnetizada, já que através do magnetismo que são gravadas as informações. Entre esses discos existem agulhas, de forma similar a uma vitrola de discos.

Platters (os discos internos) trabalham em uma rotação altíssima, por isso são polidos em salas especiais, isoladas, com um rígido controle de impurezas do ar. Normalmente são feitos de uma liga de alumínio ou discos de vidro. Feitos para serem usados em altitudes de até 3 mil metros, devido a pressão atmosférica. Existem hd's especiais que são pressurizados artificialmente para usos específicos - militar por exemplo.

O motor de rotação é um item que tem uma grande influência na performance do hd e por ser constante seu uso é também uma das partes que mais apresentam problemas. Antigamente fabricavam-se hds de 3,600 rotações por minuto (RPM), depois vieram mais rápidos 5,600 ou 7,000 RPM.

há velocidades altas usadas em servidores 10 à 15 mil RPM.  A leitura é feita através de uma cabeça de leitura e escrita. A cabeça não chega a encostar no disco, porém a distância é de centésimos de milímetros. Qualquer mínima quantidade de impureza pode causar problemas na leitura devido a altíssima velocidade e a precisão das medidas entre cabeça e eixo e disco.

Quem move a cabeça é o braço. Dentro de um hd, temos vários discos e cada disco tem dois lados. Cada lado tem sua própria cabeça de leitura e escrita.

O braço é movido pelo atuador, que tem bobinas que levam movimentação de forma bem precisa para a leitura eficiente do disco. Trilhas são as divisões dos discos, algo parecido com as faixas de disco de vinil. A quantidade de trilhas é igual em todos os pratos(discos) que compoem o dísco rígido.

Padrões PATA e SATA 

PATA - Parallel AT Attachment - Conexao Paralela AT - Onde AT (advanced tecnology) se refere aos antigos modelos de placa-mãe que foram substituídos pelo conhecido ATX.

IDE  - Integrated Drive Eletronics- Mais comumente conhecido, referia-se ao padrão PATA, no entanto como é um termo proprietário, se passou a usar o termo PATA.

EIDE - Ehanced IDE - IDE Avançado ou ATA2 veio com melhorias entre elas mais de um controlador de acesso ao disco ou seja agora poderíamos usar em uma porta IDE ou ATA2, tanto um disco como Master(Mestre) como outro como Slave(Escravo). Em placas-mãe comuns existiam duas entradas para HD IDE/ATA2, podendo fazer combinações de dispositivos como leitora/gravadora de CD/DVD e HD's.

Ultra DMA (Ultra Direct Memory Access) - Tecnologia do ATA2 - Como essa tecnologia acessava diretamente a memória, sem a necessidade obrigatória de processamento pelo processador, tornou a velocidade de acesso ao disco bem mais rápido refletindo no desempenho do disco. 

A alimentação elétrica é feita por um conector do tipo molex. Veja Figura

E os dados transferidos através do flat cable - conector ATA (Cabo Flexível) de 40 ou 80 vias.

Eles são conectados na placa-mãe, veja na figura que as cores diferenciam a entrada PATA/IDE primária e secundária. A primária é por padrão a primeira a ser verificada na hora de iniciar o sistema operacional - o boot. No entanto, isso pode ser alterado via SETUP (configuração básica da BIOS - Basic Input Output System - que é o sistema básico de entrada e saída, responsável por fazer os testes de dispositivos essenciais para o restante ser feito pelo sistema operacional).

Veja os encaixes de flat cable na placa-mãe e no hd.

Note na figura, que existe no meio do conector PATA da placa-mãe alguns furos sem pinos. Isso é feito para que o cabo não seja encaixado de forma incorreta. O que poderia ocasionar danos no hd por curto circuito. 

São 40 ou 80 vias, a primeira via (listra) normalmente é pintada de uma cor diferente indicando qual o lado correto para se conectar na placa-mãe, chamado também de pino 1. Dificilmente você irá encontrar uma placa-mãe em que esse pino 1, não esteja apontando para a fonte de alimentação. A padronização entre empresas do setor proporcionou essa vantagem, dentre outras várias.

Veja agora os cabos de de 40 e depois de 80 vias, normalmente a ponta que está mais afastada é a da placa-mãe já as que estão mais juntas irão encaixar nos hd's ou dvd's do outro lado. Mas isso é um padrão que se invertido não traz problemas no funcionamento do disco.

No caso de 40 vias

Nesses dois conectores mais próximos, o da ponta normalmente colocamos como "slave" ficando com funções mais tranquilas, como um segundo hd somente para armazenamento de suas músicas, filmes, etc. Ou mesmo um gravadora ou leitora de cd/dvd. Já o "master", é usado para atividades que exigem mais desempenho como carga do sistema operacional e seu uso. 

No caso de 80 vias, essas pontas Master e Slave se invertem. É importante dizer que essas vias a mais na prática servem para isolar as 40 vias existentes e assim aumentar a velocidade de transferência, visto que com esse isolamento evita-se drasticamente os problemas de interferência de dados e a necessidade de correção de erros.

A configuração de Master e Slave é feita através de pinos que fica na parte de trás do hd, como você poder ver na figura abaixo. Este fica entre o conector IDE/PATA de comunicação e o molex - conector de alimentação.

Cada fabricante usa um padrão próprio, no entanto isso é muito bem documentado na etiqueta que fica acima do hd veja na figura abaixo. 

Jumper

Para fazer a configuração se usa jumpers, ou seja pecinhas normalmente pretas que servem para fechar curto, configurando assim o hd, para master ou slave. Ainda existe a configuração "cable select" - seleção por cabo, assim a configuração fica por conta de qual ponta está conectado o seu hd ao flat cable.

Padrão SATA

Padrão de conexão serial, ou seja em série, bit a bit. Diferentemente do padrão paralelo que existe a transmissão de um feixe de bits porém ineficiente pela dificuldade de isolamento e a inevitável perda de dados e alto nível de algoritmos para correção de erros.

Cima PATA/IDE. Embaixo SATA - Conectores de Alimentação e Transferência de dados.

Serial ATA (SATA)

É mais rápido que o PATA. Compatível com tecnologia hotswapping - essa tecnologia é ideal para conexão em servidores, visto que grandes servidores não podem parar, ou melhor dizendo não podem ser desligados para substituição dos discos. Então no caso de uma queima ou danificação por algum motivo a substituição de um hd sata é possível mesmo com o pc ligado. Isso é usado em servidores dos quais usa-se vários backups de banco de dados. Por exemplo no caso da bolsa de valores onde se tem várias cópias da mesma base de dados em vários locais e em vários discos rígidos como medida de segurança para casos acidentais. Possui também um disco por conector - aqui se diferencia por usar um canal dedicado, o que no fim do processo também dará melhor velocidade para o disco ou gravadora/leitora cd/dvd/bluray. 

Acima cabo SATA. Abaixo Porta de Conexão SATA na placa-mãe

Por usar um cabo fino, o cabo SATA facilita a circulação de ar dentro do gabinete.

O conector tanto de alimentação de energia, como para transferência de dados é diferenciado.

A primeira revisão 1.0 - chega 1.5 Gbps (Gigabits por segundo)

A segunda revisão 2.0 - Dobra chegando 3.0 Gbps. N

Já a terceira revisão alcança pico de 6.0 Gbps.

esse caso nem todas as placas-mãe suportam é necessário vê o manual ou alguma referência na caixa da placa que você estiver comprando, para você não perder dinheiro, literalmente falando.

Adaptador Molex para padrão SATA - Alimentação.

HD com os dois tipos de alimentação Molex - antigo e o padrão SATA atual na direita.