La interfaz ATA/IDE

1. La interfaz ATA/IDE Jorge Mor Varela

2. Índice • Interfaz IDE • Interfaz ATA • ATA Paralelo (PATA) • ATA Serial (SATA) • Características de la interfaz ATA • ATA RAID La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

3. Interfaz IDE Definición Historia Variaciones La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

4. ¿Qué es la interfaz IDE? La interfaz IDE nace en 1984 debido a un encargo de Compaq a Western digital. Compaq necesitaba integrar la interfaz en el propio disco duro debido a la falta de espacio en un nuevo modelo de PC, de ahí su nombre: IDE ("Integrated Drive Electronics"). Con la implantación de la interfaz IDE toda la electrónica de control se concentra en el dispositivo a controlar (el disco duro), con lo que puede conectarse directamente el disco con el bus del sistema. En 1986 salen al mercado las primeras unidades IDE. La realización práctica estaba acompañada de una serie de normas denominadas AT Attachment (ATA) que establecían las condiciones que deben seguir los fabricantes de este tipo de unidades. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

5. Antes de la interfaz IDE Las interfaces utilizadas antes de la aparición de la IDE eran la ST506 (MFM/RLL), la ESDI ("Enhanced Small Device Interface") y la SCSI (Small System Computer Interface). ST506/412: Es la interfaz original desarrollada por Seagate Technology en 1978 para soportar sus discos ST-506 y ST-412; de 5 y 10 MB de capacidad respectivamente.  La electrónica de control esta situada en la tarjeta adaptadora, que se inserta en un "slot" de la placa base, y se une al disco mediante dos cables; uno de control y otro de datos. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

6. Antes de la interfaz IDE ESDI: Fue desarrollada por Maxtor Corporation en 1983 como una mejora de la tradicional ST-506/412. La principal novedad es que el sistema de codificación/decodificación de la señal, está situada en la propia unidad de disco, lo que permite comunicaciones más rápidas con la controladora y unidades de más capacidad.  Mantiene el mismo sistema de cables que sus predecesoras, aunque utilizados de otra forma.  Fue muy popular, incluso llegó a ser un estándar ANSI. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

7. Antes de la interfaz IDE SCSI: Es un interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos del bus de la computadora (p.e. el USB emplea un conjunto de comandos SCSI para algunas operaciones). Para montar un dispositivo SCSI en un ordenador es necesario que tanto el dispositivo como la placa madre dispongan de un controlador SCSI. Actualmente se utiliza principalmente en plataformas profesionales ya q es mas caro que el interfaz ATA. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

8. Antes de la interfaz IDE Con la aparición del IDE, las interfaces ST506 y ESDI quedaron obsoletas mientras que la SCSI ha evolucionado hasta nuestros días para convertirse en una interfaz más orientada al sector profesional o a los equipos servidores. La interfaz IDE es la mas utilizada en cualquier otro caso debido a su menor coste. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

9. La interfaz IDE El sistema IDE dispone de varios métodos para efectuar el movimiento de datos, incluyendo la emulación de cualquier formato anterior, e incorpora un nuevo formato de grabación, denominado de zona múltiple MZR que consigue mayor densidad de grabación y por tanto mayor capacidad en los discos. Además, se implementaron dos sistemas de traducción de los parámetros físicos de la unidad, el CHS ("Cylinder Head Sector") y el LBA ("Logical Block Addressing"). La especificación inicial permitía una tasa de transferencia de 4 MB/s. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

10. La interfaz IDE Sin embargo, pronto se manifestaron sus carencias: · Poca capacidad de almacenamiento (528 MB), debido a limitaciones de la BIOS.  · Escasa capacidad de conexión, ya que solo podían coexistir dos dispositivos IDE en el sistema · Velocidad de transferencia de 4 MB/s que pronto se mostró insuficiente. De forma que desde su aparición ha sufrido constantes actualizaciones y mejoras, apareciendo versiones de los diversos fabricantes bajo distintos nombres. Algunas de ellas son: EIDE, Ultra-ATA, ATAPI, Fast-ATA, ATA-2, ATA-3, etc. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

11. Variaciones Actualmente podemos encontrar cuatro tipos de interfaces IDE, cada uno de ellos basado en un bus distinto: · Serial ATA (SATA) · Parallel ATA (bus de 16 bit AT-bus, también llamado ISA) · XT IDE (bus ISA de 8 bit (obsoleto)) · MCA IDE (micro canal de 16 bit (obsoleto)) De estos cuatro tipos de interfaces IDE el mejor actualmente es el SATA, debido a sus altas velocidades de transferencia. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

12. Interfaz ATA Definición Historia Evolución La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

13. ¿IDE != ATA? El estándar ATA (Adjunto de Tecnología Avanzada) fue definido por el ANSI en 1994, y se refiere al interfaz asta entonces llamado IDE. Así pues, IDE y ATA son la misma interfaz. A pesar del nombre oficial "ATA", este estándar es más conocido por el término comercial IDE (Electrónica de Unidad Integrada) o IDE Mejorado (EIDE o E-IDE). El estándar ATA fue diseñado originalmente para conectar discos duros, pero posteriormente se desarrolló una extensión llamada ATAPI (Paquete de Interfaz ATA) que permite interconectar otros periféricos de almacenamiento en una interfaz ATA. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

14. Estándares ATA A partir de la definición del estándar ATA en 1994, esta interfaz sufrió numerosos cambios a cargo del ANSI que la han llevado a mejorar diversos aspectos como son: · Permitir mayor capacidad de almacenamiento. · Aumentar la velocidad de transferencia. · Permitir la conexión al bus de otros dispositivos que no fuesen discos duros. En todos lo casos las nuevas versiones ATA incluyen a sus predecesoras. Así pasamos del ATA “sencillo” que permitía transferencias a velocidades de 8.3 MB/s, al ATA-8 que alcanza velocidades de transferencia de 3 Gb/s. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

15. ATA-1 Fue publicado en 1988. Tenia dos modos PIO (protocolo de entrada/salida programada) y una velocidad de transferencia máxima en paralelo de 8.33 MB/s. Teóricamente podía gestionar unidades de hasta 136.9 GB, pero este tamaño máximo era limitado por la bios a 528 MB. Como en aquel momento no había unidades de disco tan grandes, se ignoró este problema al que posteriormente hubo que plantar cara. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

16. ATA-2 Fue publicado en 1996. Tenia cuatro modos PIO, dos modos DMA y una velocidad de transferencia máxima en paralelo de 16.67 MB/s. Sus mejoras mas importantes con relación a la versión anterior son: · Mayor velocidad en los modos de transferencia PIO y DMA. · Soporte para gestores de energía. · Soporte para unidades extraíbles. · Soporte para PCMCIA (PC card). · Define los estándar CHS/LBA de traduccion para unidades de mas de 8.4 GB de capacidad. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

17. ATA-3 Fue publicado en 1997. Contaba con el mismo numero de modos PIO y DMA que la ATA-2. De aquí en adelante todas las nuevas versiones de ATA mantendrán el numero de modos de PIO y DMA igual. Los cambios que incorpora son: · Elimina la palabra simple de 8 bit del protocolo DMA. · Añade SMART, soporte para analizar la degradación del rendimiento de una unidad. · Añade el ATA securitymode que permite proteger con una contraseña el acceso a una unidad. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

18. ATA-4 Fue publicado en 1998. Añade dos modos UDMA (Ultra DMA). Además, la velocidad de transferencia máxima en paralelo se incrementa a 33.33 MB/s, gracias al UDMA. Los principales cambios hechos sobre la versión anterior son: · Añade soporte ATAPI. · Define un cable opcional para reducir el ruido de 80 hilos. · Añade soporte para proteger el Host. · Soporte para CFA (Compact Flash Adapter). · Incrementa el soporte bios de tamaño de unidad de 136.9 GB a 9.4 ZB (zettabytes o trillones de gigabytes). La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

19. ATA-5 Fue publicado en 2000. Mantiene la cantidad de modos PIO y DMA igual, y añade dos modos UDMA mas.La velocidad de transferencia máxima en paralelo se incrementa a 66.67 MB/s, debido de nuevo al incremento de modos UDMA. Las principales variaciones sobre el ATA-4 son las siguientes: · El cable de 80 hilos se hace necesario para operar en modo UDMA/66. · Se añade detección automática de cables de 40 u 80 hilos. · Solo se permite la activación de modos superiores al UDMA/33 si se detecta un cable de 80 hilos. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

20. ATA-6 Fue publicado en 2002. Añade un nuevo modo UDMA que posibilita que la velocidad en paralelo se incremente hasta los 100 MB/s. ATA-6 destacó por lo siguiente: · El contador de sector por comando se incrementa de 8 a 16 bit permitiendo que los archivos grandes se transfieran mas eficientemente. · El direccionamiento LBA se extiende para dar soporte a unidades de almacenamiento mas grandes . · El CHS queda obsoleto, las unidades solo emplean direccionamiento LBA. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

21. ATA-7 Fue publicado en 2004. Añade otro modo UDMA que incrementa la velocidad de transferencia en paralelo hasta los 133 MB/s. Y da soporte al serial ATA que alcanza una velocidad de transferencia de 150 MB/s. Sus aportes a la interfaz son: · Añade soporte para sectores físicos largos. · Añade soporte para sectores lógicos largos. · Incorpora el Serial ATA como parte del estándar ATA-7. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

22. ATA-8 Ha sido publicado el 16 de septiembre de 2008. Es una revisión menor del ATA-7 que no introduce grandes cambios, solamente sustituye algunas funciones, y pequeños detalles. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

23. ATA Paralelo (PATA) Conectores y cables Configuración de unidades La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

24. PATA La interfaz Parallel ATA se caracteriza por usar un cable compuesto de varios hilos que le permiten transmitir bloques de información en paralelo. Actualmente esta cayendo en desuso debido a la aparición de las unidades Serial ATA que consiguen velocidades de transferencia mayores, aunque se sigue utilizando para conectar, por ejemplo, unidades CD-ROM. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

25. Conector PATA Generalmente es un conector de 40 pines aunque algunas especificaciones especiales podrían variar esa cantidad de pines (HDD 2.5”). Suele llevar medidas de seguridad que previenen que no se pueda conectar incorrectamente, aunque se podrían encontrar cables IDE sin ellas, en ese caso podría conectarse el cable al revés. El hacerlo no provocaría daños permanentes en el equipo, sin embargo podría provocar problemas como que el video del sistema no se iniciase (Obviamente el dispositivo al que este conectado el IDE no funcionará). La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

26. Conector PATA La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

27. Conector PATA La disquetera utiliza un conector IDE de 34 pines y normalmente no tiene marcas que ayuden a su correcta colocación. En caso de introducirlo al revés, la disquetera estará con el led de lectura encendido continuamente desde que iniciemos el ordenador. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

28. Cable de I/O PATA Existen dos tipos de cables PATA, uno de 40 hilos y otro de 80 hilos. Actualmente se utiliza el de 80 hilos casi exclusivamente, ya que reduce el ruido y todas las unidades actuales utilizan los modos Ultra DMA de mas velocidad que obligan a utilizar este tipo de cable. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

29. Cable de I/O PATA La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

30. Cable de corriente El cable de corriente que utilizan las unidades ATA viene con todas las fuentes de alimentación y se utiliza tanto en discos duros como en unidades CD-ROM o incluso ventiladores. Es similar al siguiente: La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

31. Configuración dual PATA Siempre que se quieran conectar dos unidades (o mas) habrá que tener en cuenta varias configuraciones posibles que se seleccionarán en la unidad por medio de un jumper. En caso de tener dos conexiones IDE en la placa, lo mejor sería conectar cada unidad con un cable IDE y configurarlas como maestro. Sin embargo, si únicamente tenemos una conexión IDE deberemos conectar las dos unidades mediante un mismo cable IDE y configurar una (normalmente la que vaya a contener el SO) como maestro y otra como esclavo. En caso de que tanto la unidad como el cable IDE utilizado lo permitan, se podrá utilizar un tercer modo de configuración llamado Cable Select. Este modo elige automáticamente si la unidad es esclava o maestra según la conexión del cable a la que esta conectada la unidad. Habitualmente maestro será la del extremo y esclavo la del centro. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

32. Configuración dual PATA La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

33. Modos de transferencia En las unidades PATA están disponibles tres modos de transferencia. El primero es el modo de transferencia de entrada/salida programada (PIO), el segundo el modo de acceso directo a memoria (DMA) y el tercero el de acceso ultra directo a memoria (UDMA). Dependiendo de la unidad, admitirá unos modos u otros. Normalmente, al conectar una unidad al PC, este ya reconoce los modos soportados por la unidad y la configura para utilizar el mejor modo para ella en cada caso, pero también se podrá definir el modo de funcionamiento en la bios del PC. Obviamente las velocidades mas altas de transmisión se alcanzan con los modos Ultra-DMA. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

34. Modos de transferencia La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

35. ATA Serial (SATA) Tipos de SATA Conectores y cables Configuración de unidades La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

36. SATA La interfaz Serial ATA es la mas utilizada actualmente para conectar HDDs con la placa. Como su nombre indica las transmisiones de información se realizan en serie. Tiene muchas ventajas. A destacar, que evita el problema que había con el ruido en las unidades PATA y que alcanza velocidades de transmisión de 150 MB/s. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

37. Tipos de SATA Actualmente existen unidades que utilizan dos tipos de SATA: · SATA-150 (SATA I) : 150 MB/s · SATA-300 (SATA II) : 300 MB/s Y a principios de 2009 posiblemente aparecerán las primeras unidades con SATA III que alcanzarán los 600 MB/s de ancho de banda. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

38. Conectores SATA Cualquier unidad SATA tiene dos conexiones. La mas pequeña es para el cable I/O y la mas grande es para el cable de corriente. En algunos casos puede haber unidades que utilicen como cable de alimentación el blanco de las PATA, en vez de el negro de las SATA, o incluso puede ocurrir que tengan las dos conexiones para permitir conectar uno u otro. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

39. Cable I/O SATA El cable de entrada/salida SATA utiliza un esquema diferencial de funcionamiento físico. Para ello utiliza un par de hilos, uno con +0.25V y otro con -0.25V de forma que la diferencia entre ambos hilos es siempre 0.5V. Con este esquema se consigue minimizar la radiación electromagnética provocando que las señales sean mas fáciles de leer. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

40. Cable de corriente SATA Este cable no es indispensable ya que se puede convertir tanto de cables de corriente SATA a los blancos PATA ,como de los PATA a los SATA. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

41. Configuración de unidades SATA La configuración de una unidad SATA es muy sencilla debido a que al tener cada unidad un cable I/O para ella sola no es necesario designar un maestro o un esclavo. Lo único que se debe destacar es que hay unidades que permiten seleccionar si se desea utilizar el modo SATA I o SATA II. Si nuestra placa lo permite deberíamos seleccionar el modo SATA II por medio de un jumper igual que hacíamos para seleccionar si una unidad era maestra o esclava. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

42. Características de la interfaz ATA Comandos Seguridad ATAPI Limitaciones de capacidad La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

43. Comandos La especificación ATA añadió numerosos comandos para mejorar el rendimiento y detección la de los dispositivos. Estos comandos son una parte opcional de la interfaz, pero muchas unidades de hoy en día los utilizan. Algunos de los mas importantes son el identificador de dispositivo y los de lectura y escritura múltiple. El comando “identificador de dispositivo” provoca que el dispositivo transmita un bloque de datos con toda la información acerca de él (Fabricante, modelo, modos de transferencia, etc). Los de lectura y escritura múltiple permiten transferencias de múltiples sectores. Existen muchos otros comandos que incluyen los propios fabricantes y que son llamados “comandos únicos de vendedor”. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

44. Modo seguro ATA Con la especificación ATA-3 se añadió soporte para una contraseña de unidad. Estas contraseñas son muy seguras, por lo que si te olvidas de ellas, no podrán ser recuperadas y no podrás volver a acceder a la unidad fácilmente. Existe una de “user” y otra de “master” y se pueden configurar a través de la bios pero no están presentes en todos los sistemas. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

45. Área protegida del Host El área protegida del host (HPA) es una partición oculta que se utiliza para guardar información de recuperación del sistema. La bios define por medio de un comando la “dirección máxima de la unidad” por lo que el espacio visible por cualquier aplicación es un poco menor a la capacidad real de la unidad y así reserva este espacio para posibles operaciones de recuperación. Solo podrá acceder a este espacio software que este especialmente diseñado para ello. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

46. ATA Packet Interface El “Paquete de Interfaces ATA” es un estándar que provee a la interfaz de los comandos necesarios para conectar unidades como las CD-ROMs a un conector IDE ordinario. La principal ventaja que brinda el ATAPI es que permite conectar estas unidades en los adaptadores IDE. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

47. Capacidad máxima de unidad A lo largo de la existencia del estándar ATA la capacidad de las unidades fue incrementando rápidamente y se tuvieron que ir introduciendo mejoras al estándar para que los sistemas pudieran reconocer unidades de capacidad cada vez mayor. La mayoría de los problemas con la capacidad venían derivados de la limitación de la bios, que tuvo que sufrir varias modificaciones (3) para poder albergar las unidades que se manejan hoy en día (las bios podían ser actualizadas en algunos casos). El otro gran causante de este problema fue el modo de direccionamiento, que no permitía direccionar espacios de direcciones tan grandes. En casi todos los casos se resolvió haciendo una traducción del modo de direccionamiento. También los sistemas de archivos de los SO tuvieron que evolucionar. Actualmente se puede considerar que no hay barrera. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

48. Capacidad máxima de unidad La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

49. ATA RAID Definición Tipos ¿Qué se necesita? La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)

50. ¿Qué es la tecnología RAID? La tecnología RAID (Redundant Array of Inexpensive/independent Disks) nace en Californiaen 1987, y permite al usuario formar una unidad de almacenamiento a partir de varios discos rígidos. La interfaz ATA/IDE (Jorge Mor Varela)