III. Les normes ATA

a/ ATA-1

Première norme mise en place, elle fut présentée à l´ANSI en 1990, mais ne fut définitivement approuvée qu´en 1994 sous le code X3.221-1994. Appelée à l´époque AT Attachment Interface for Disk Drives, elle est souvent désignée par le terme ATA-1 pour la distinguer de ses successeurs.

Le standard ATA-1 a mis en place les propriétés et modes de transferts suivants :

- Deux disques durs configurés en tant que maître et esclave sur un canal.
- Modes PIO 0, 1 et 2.
- Modes DMA simple mot 0, 1 et 2.

Les spécifications mises en place sont très basiques. Aucune fonction avancée n´a été implémentée et pour ces raisons, la norme ATA-1 fut déclarée obsolète et retirée des standard ANSI en 1999.

b/ ATA-2

La première version de la norme ATA montra très vite ses limites. La rapide évolution des disques durs nécessitait des interfaces plus rapides avec des caractéristiques améliorées. Malheureusement, au lieu d´attendre l´émergence d´une nouvelle norme, certains constructeurs prirent les devants et développèrent leurs propres extensions à la norme ATA originale, mais évidemment incompatibles entre elles. Ainsi Seagate mis en place le "Fast ATA", suivi rapidement par le "Fast ATA 2". Cette extension fut également utilisée par Quantum. Western Digital créa de son côté l´"Enhanced IDE" ou "EIDE", une extension encore différente. Tout ceci se produisit vers 1994.

Pour mettre un terme à la confusion grandissante, la norme ATA-2 officielle fut mise sur les rails et pour l´essentiel regroupe les caractéristiques et les dénominations introduites par Seagate, Quantum et Western Digital. Le standard fut publié en 1996 sous le standard X3.279-1196, et appelé AT Attachment Interface with Extensions.

L´ATA-2 a mis en place des avancées majeures par rapport au premier standard ATA. Il offre une compatibilité descendante avec ce dernier et a apporté les propriétés suivantes :

- Ajout des modes PIO 3 et 4 et des modes DMA multimots 1 et 2.
- Transfert par blocs (Block Transfers) : Ces commandes permettant les transferts par blocs pour de meilleures performances.
- Adressage par bloc logique (Logic Block Addressing). Défini au niveau du disque lui-même, l´utilisation du LBA nécessite que le BIOS de l´interface (la carte mère ou la carte contrôleur donc) le supporte également.
- Commandes d´identification des disques plus performantes. Ces commandes permettent aux disques de fournir des informations plus précises sur leurs caractéristiques et paramètres.

Malgré la mise en place de l´ATA-2, les termes définis par Seagate et Quantum ont quelques peu perduré dans le temps. Ils n´ont absolument rien d´officiel et ne doivent donc pas être utilisés pour classifier les périphériques.

c/ ATA-3

Le standard ATA-3 représente une révision mineure de l´ATA-2 et fut publié en 1997 sous le standard X3.298-1997, et appelé ATA Attachment 3 Interface. Assurant une compatibilité descendante avec l´ATA-2, voici les nouveautés apportées :

- Fiabilité améliorée : L´ATA-3 augmente la fiabilité des transferts à haute vitesse.
- Le SMART : Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (Technologie d´auto surveillance, d´analyse et de rapport), encore une fonction destinée à améliorer la fiabilité et à prévenir les pannes.
- Fonction de sécurité : les périphériques peuvent être protégés à l´aide d´un mot de passe.

L´ATA-3, bien qu´il fut vite approuvé, n´eut guère d´échos au niveau grand public vu qu´il n´introduisait pas de modes de transfert plus rapides. Toutefois les fabricants ajoutèrent les nouvelles fonctions (notamment le SMART) dans leur disques.

d/ ATA-4, Introduction de l´ATAPI

Depuis le début il est question des disques durs, mais quid des lecteurs/graveurs ? La réponse est simple, à l´origine, l´ATA/IDE fut conçu uniquement pour les disques durs. Les lecteurs CD (et les lecteurs de bandes) utilisaient à leurs débuts des interfaces propriétaires (souvent présentes sur les cartes son), l´interface du lecteur de disquettes (avec à la clé des performances catastrophiques) ou le SCSI. Au début des années 90, à la vue de la diffusion de l´ATA, de ses performances et de sa relative simplicité de mise en oeuvre; il devint clair qu´il y aurait de grands avantages à adapter la norme ATA à d´autres périphériques que les disques durs, et ainsi se débarraser des interfaces propriétaires, le SCSI restant dans son coin.

Malheureusement, il n´était pas possible de simplement connecter un tel périphérique sur un canal ATA et de le voir fonctionner directement. Et donc un protocole spécial a été développé : l´AT Attachment Packet Interface ou ATAPI (Technologie Avancé d´Interface d´Attachement par Paquet). Il permet de brancher un lecteur/graveur de CD ou de bande à l´aide d´une nappe ATA classique, de le configurer en maître ou en esclave, etc, exactement comme un disque dur. Tout périphérique qui n´est pas un disque dur et qui se connecte à un contrôleur ATA utilise obligatoirement le protocole ATAPI. Le terme "packet" du protocole ATAPI vient du principe que les commandes envoyées aux périphériques sont groupées par paquet. L´ATAPI est une interface beaucoup plus complexe que l´ATA et en certains points se rapproche du SCSI, notamment en ce qui concerne les commandes et le mode opératoire. (A l´époque, le SCSI était l´interface la plus utilisée pour les périphériques optiques.)

Un pilote spécfique doit être utilisé pour communiquer avec les périphériques ATAPI, mais les systèmes d´exploitation récents intégrent leur propre pilote. Par contre on connaît bien la situation de bricoler les fameux fichiers config.sys et autoexec.bat pour pouvoir utiliser un lecteur CD sous un bon vieux DOS... Niveau transferts, les modes PIO ou DMA sont utilisés et la cohabitation avec des disques durs se fait sans problème.

Pour la petite histoire, le premier standard qui décrivit l´ATAPI ne fut pas développé par les ingénieurs membres de la T13, mais par le comité Small Form Factor, qui se charge normalement de définir les standards physique liés au PC (comme la position des trous pour les vis), et publié sous le nom SFF-8020. Vers la fin des années 90, la T13 pris la direction du protocole et des commandes ATAPI, fusionna le tout avec l´ATA dans le standard ATA/ATAPI-4. Il fut approuvé et publié par l´ANSI en 1998 sous le code NCITS 317-1998, AT Attachment with Packet Interface Extensions.

Outre réunir l´ATA et l´ATAPI, ce standard a mis en place plusieurs améliorations et changements :

- Modes UltraDMA : introduction des modes 0, 1 et 2, avec des débits respectifs de 16,7, 25 et 33,3 Mo/sec.
- Nappe IDE haute performance : En prévision de modes UltraDMA encore plus rapides, il a été développé la nappe 80 fils. Pour les modes 0, 1 et 2, elle n´était qu´optionnelle.
- Contrôle de Redondance Cyclique : Intégré pour vérifier la validité des données transférées.
- Ajout de nouvelles commandes et suppression d´autres obsolètes.

Evidemment l´UltraDMA fut l´apport majeur de ce standard, notamment le mode 2 qui doublait les débits. Le mode Ultra DMA mode 2 fut rapidement appelé Ultra DMA/33 et les disques compatibles avec cette norme étaient souvent appelés Ultra ATA/33, bien que cela ne corresponde techniquement à rien.

e/ ATA/ATAPI-5

Mis en chantier immédiatement après la sortie de l´ATA/ATAPI-4, l´ATA/ATAPI-5 a été publié en 2000 sous le code NCITS 340-2000, AT Attachment with Packet Interface - 5 et offre les changements suivants :

- Nouveaux modes Ultra DMA : modes 3 et 4, avec des débits de 44,4 et 66,6 Mo/sec.
- Utilisation de la nappe 80 fils indispensable pour profiter des modes plus rapides. Egalement, une méthode permet au système de détecter la présence d´une nappe 80 fils, et ainsi d´activer les modes de transferts les plus rapides, ou de les désactiver dans le cas inverse.
- Modification de certaines commandes et suppression d´anciennes obsolètes.

Comme l´ATA-3, peu de modifications ont été mises en place par l´ATA/ATAPI-5. Néanmoins il y eut un nouveau doublement des débits, et les disques répondants à la norme ATA/ATAPI-5 ont rapidement été appelés "disques Ultra ATA/66".

f/ ATA/ATAPI-6

Le développement de l´ATA/ATAPI-6 a débuté en 2000, et est officiellement toujours en cours. Toutefois la dernière révision datant de février 2002, on peut raisonnablement affirmer qu´elle est en attente de validation de la part de l´ANSI.

Voici la liste des principales nouveautées apportées par cette future norme :

- Mode UltraDMA Mode 5, avec un débit de 100 Mo/sec.
- Extension de l´adressage LBA : Jusqu´alors défini sur 28 bits, il passe à 48 bits, autorisant une taille maximale de disque dur de 128 péta octets.
- Gestion Accoustique Automatique (Automatic Accoustic Management) : les disques durs peuvent inclure cette option qui leur permet de passer d´un mode performant à un mode plus silencieux. Seagate fut le premier constructeur à inclure ce mode de fonctionnement dans la série IV de ses disques Barracuda.
- Gestion des mémoires flash : Un jeu de commandes a été défini afin de pouvoir créer une liaison entre un contrôleur ATA et les mémoires flash (Compact Flash et Smart Media dans la première version, mais n´importe quel format est possible).

L´ATA/ATAPI-6, s´il constitue une suite logique au niveau performances avec une bande passante de 100 Mo/sec, a surtout apporté des nouveautés fort intéressantes. l´extension de l´adressage LBA en premier lieu, et qui nous permet aujourd´hui d´utiliser des disques de plus de 128 Go sans problème. Ensuite la gestion accoustique est un plus très appréciable, avec le temps, les constructeurs ont produit des disques certes de plus en plus rapides et performants, mais au bruit devenant quasi insupportable. Les disques 7200 tr/min de l´époque étaient particulièrement bruyants !

g/ ATA/ATAPI-7

Dernière version en cours d´élaboration, les changements et nouveautés ne sont donc pas encore finalisés, même si, comme toujours, des disques répondant à cette norme sont disponible.

Nouvelles caractéristiques proposées :

- Mode Ultra DMA Mode 6, bande passante de 133 Mo/sec.
- Modes de lecture continue : Pendant un laps de temps précis, un périphérique peut envoyer un flot continu de données en outrepassant la vérification de l´intégrité des dites données.

Avec cette norme a été atteinte une certaine barrière. Les contrôleurs ATA fonctionnent désormais à 33 Mhz, ce qui est la vitesse du bus PCI à laquelle ils sont toujours plus ou moins rattachés. Pour cette raison, aller au delà nécessiterait une refonte profonde des contrôleurs. De plus il n´est pas impossible que les nappes 80 fils deviennent également insuffisantes pour assurer des débits fiables. En parallèle, le Seria ATA et ses avantages techniques vont probablement mettre un terme à ce standard, même s´il sera encore présent dans nos machines pour quelques années encore.

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