¿Qué es Serial ATA?
Serial ATA (Serial Advanced Technology Attachment o SATA) es un protocolo de comandos y transporte que define cómo se transfieren los datos entre la placa base de un ordenador y los dispositivos de almacenamiento masivo, como discos duros (HDD), unidades ópticas y unidades de estado sólido (SSD). Como su nombre indica, SATA se basa en la tecnología de señalización en serie, en la que los datos se transfieren como una secuencia de bits individuales.
SATA hace referencia al propio protocolo de comunicación y a las normas industriales que cumplen los fabricantes de equipos originales que producen cables, conectores y unidades compatibles con SATA.
La Organización Internacional Serial ATA (SATA-IO) supervisa el desarrollo de la especificación técnica. SATA especifica un formato de transferencia y una disposición del cableado. Ha sustituido a Parallel ATA (PATA) como interfaz de comunicaciones para la mayoría de los nuevos sistemas informáticos. Esos sistemas también suelen admitir protocolos de comunicación SCSI (SAS) conectado en serie y memoria no volátil exprés (NVMe).
SATA es una versión en serie de la especificación Integrated Drive Electronics (IDE) para discos duros PATA que utilizan señalización paralela. Los cables SATA son más finos, flexibles y menos voluminosos que los cables de cinta necesarios para los discos duros PATA convencionales.
Características de Serial ATA
Los discos duros y las unidades SSD Serial ATA se conectan a la placa base del ordenador a través del hardware controlador SATA, que también gestiona el flujo de datos. Cuando SATA está en modo IDE, el disco duro puede ser reconocido como un dispositivo PATA. Esta configuración mejora la compatibilidad con hardware antiguo, pero el rendimiento se resiente.
Configurar un controlador SATA en Advanced Host Controller Interface (AHCI) ofrece un mejor rendimiento que el modo IDE. AHCI admite interfaces externas e intercambio de unidades en caliente. El modo RAID admite tanto funciones AHCI como funciones de protección de datos RAID.
Dependiendo del sistema informático, es posible que los usuarios necesiten instalar un software de controlador específico del dispositivo para permitir que las unidades SSD SATA se comuniquen con la placa base del dispositivo. Los discos duros basados en IDE no requieren software de controlador.
Estándares y revisiones SATA
El consorcio industrial SATA-IO, sin ánimo de lucro, elabora las especificaciones técnicas que rigen las interfaces de dispositivos Serial ATA. El consorcio revisa las normas SATA para reflejar el aumento de las velocidades de transferencia de datos. Estas revisiones incluyen los siguientes cambios:
- SATA Revisión 1. Estos dispositivos se utilizaron ampliamente en ordenadores personales de sobremesa y de oficina, configurados a partir de unidades PATA encadenadas en una configuración primaria/secundaria. Los dispositivos SATA Revisión 1 alcanzaban una velocidad de transferencia máxima de 1.5 Gbps.
- SATA Revisión 2. Estos dispositivos duplicaron la velocidad de transferencia a 3.2 Gbps con la inclusión de multiplicadores de puertos, selectores de puertos y una profundidad de cola mejorada.
- SATA Revisión 3. Estas interfaces admitían velocidades de transferencia de las unidades de hasta 6 Gbps. Las unidades de la Revisión 3 son retrocompatibles con los dispositivos SATA Revisión 1 y Revisión 2, aunque con velocidades de transferencia inferiores.
- SATA Revisión 3.1. Esta revisión intermedia añadió los requisitos finales de diseño del módulo de almacenamiento universal SATA para aplicaciones de almacenamiento portátil de consumo.
- SATA Revisión 3.2. Esta actualización añadió la especificación SATA Express. Admite el uso simultáneo de puertos SATA y carriles PCI Express (PCIe).
- SATA Revisión 3.3. Esta revisión abordó el uso de la grabación magnética shingled
- SATA Revisión 3.5. Este cambio promovió una mayor integración e interoperabilidad con flash PCIe y otros protocolos de E/S.
SATA-IO afirma que no tiene planes para la interoperabilidad con SATA 4.0. Según el grupo, se necesitaría un importante esfuerzo de ingeniería para soportar un ancho de banda superior al actual de 6 Gbps.
SATA vs PATA
Al comparar SATA y PATA, una conexión en serie requiere menos cables y produce una señal más clara que una conexión en paralelo. Esto hace que las señales serial sean adecuadas para transmitir datos a largas distancias.
Una señal paralela es síncrona y requiere un bus de datos más ancho. Se envían varios bits simultáneamente a través de distintos hilos alojados en el mismo cable. Una señal de sincronización sincroniza los tiempos entre los distintos canales. Como resultado, la transmisión en paralelo es más adecuada para distancias más cortas para evitar interferencias en la señal. Los múltiples cables que necesita el paralelismo también lo hacen ligeramente más costoso que la transmisión en serie.
Serial ATA ofrece varias ventajas en comparación con el estándar PATA basado en IDE y desarrollado en la década de 1980. Entre estas ventajas se incluyen las siguientes:
- Rendimiento full-duplex. Sobre todo, PATA es una transmisión semidúplex, por lo que no puede recibir y transmitir datos simultáneamente. Esto contrasta con el rendimiento full-duplex de SATA.
Las unidades PATA transmiten bits de datos simultáneamente a través de un único cable plano de 40 pines de ancho. La norma SATA define un cable SATA con dos pares de hilos diferenciales, tres pines de tierra y un conector de alimentación independiente. Un par de hilos transfiere datos y el otro los recibe. En cada extremo de los conductores SATA hay un conector de oblea de 8 milímetros. - Sin contención de recursos. Las unidades SATA contienen un bus host de ordenador independiente para eliminar la contención de recursos.
- Mayor rendimiento. Serial ATA transfiere datos de uno en uno entre una unidad y su host, utilizando un cable de datos de siete pines y un cable conector de alimentación de la unidad de 15 pines. El cable SATA proporciona una mayor velocidad de señalización, lo que se traduce en un mayor rendimiento de los datos.
- Flexibilidad de diseño. Los cables SATA también ofrecen un diseño flexible en la disposición física de un sistema. Los cables se extienden hasta 39 pulgadas, más del doble de la longitud de los cables planos de 18 pulgadas necesarios para los discos duros PATA convencionales. Esto da a los diseñadores de sistemas más libertad de acción en cuanto a la ubicación de la unidad en el chasis. La estrecha anchura de los cables SATA también aumenta el flujo de aire dentro de los ordenadores.
- Funciones adicionales. Las unidades SATA más antiguas están equipadas con puentes para activar funciones adicionales. Un puente es un conector rectangular de plástico que crea un circuito cuando se desliza a través de dos pines. El circuito activa y desactiva determinados ajustes preprogramados en la BIOS o Interfaz de Firmware Extensible Unificada de un ordenador, como la regulación de la velocidad de la CPU, la tensión de señal y la resolución de problemas.
La tecnología jumper es un vestigio de las unidades de disco basadas en IDE. Rara vez son necesarios en ordenadores fabricados después de 2002. Una excepción es el uso de jumpers para ralentizar las unidades más recientes, lo que les permite utilizar de forma más eficiente las versiones anteriores de la interfaz de hardware SATA. Sin embargo, esto conlleva un riesgo, ya que una configuración incorrecta de los jumpers dificultará la detección de dispositivos cuando se añadan o cambien unidades.
El uso de menos conductores reduce el riesgo de diafonía e interferencias electromagnéticas con SATA. El voltaje de la señal también es mucho menor: 250 milivoltios para SATA frente a los 5 voltios de PATA.
SATA vs SAS
Serial-attached SCSI o SAS y SATA son tecnologías que utilizan cables delgados para transmitir datos en serie desde la placa base de una computadora hacia y desde el almacenamiento. Sin embargo, existen algunas diferencias clave entre las dos tecnologías, incluidas las siguientes:
Diseño básico. Los conectores SATA tienen cuatro hilos en un solo cable. Los conectores SAS también tienen cuatro hilos, pero los separan en dos cables en los que cada par de conductores puede enviar y recibir datos. Debido a esta diferencia, SATA sólo puede conectar una placa base a un dispositivo de almacenamiento. SAS, en cambio, puede conectar la placa base a una unidad de almacenamiento y a otro dispositivo.
Velocidades de lectura y escritura. SATA 3.0 escribe datos en el almacenamiento a un límite teórico de hasta 6 Gbps, pero lee datos a un ritmo más lento cuando los saca del almacenamiento para aplicaciones. SAS lee y escribe datos de forma continua aproximadamente a la misma velocidad de 6 Gbps.
Dónde se utiliza. Como Serial ATA lee los datos más despacio de lo que los escribe y admite grandes capacidades, las unidades SATA se utilizan mucho para almacenar archivos de datos a los que no se accede con frecuencia. Las unidades SAS son una buena opción para cargas de trabajo de almacenamiento de baja densidad. Las empresas suelen utilizar SAS para el almacenamiento a gran escala, sobre todo para el almacenamiento de conexión directa o controladores de disco duro para granjas de servidores empresariales.
Tiempo medio entre fallos (MTBF). Las unidades de disco duro SAS tienen una tasa MTBF más alta, lo que las hace más adecuadas que las unidades SATA para almacenamiento basado en servidor. El MTBF de los SSD SAS oscila entre 1.2 millones y 1.6 millones de horas, mientras que los HDD SATA tienen un MTBF que oscila entre 700.000 y 1,2 millones de horas.
Coste. Las unidades SAS suelen ser más caras que las unidades SATA.
Unidades SSD SATA, mSATA y NVMe
SATA se desarrolló inicialmente para unidades electromecánicas en las que un brazo actuador escribe datos en sectores de un disco giratorio y los lee. El estándar SATA se modificó posteriormente para admitir unidades SSD no mecánicas basadas en almacenamiento flash.
La tecnología flash es mucho más rápida que el almacenamiento en disco, pero la interfaz SATA, más lenta y diseñada originalmente para discos duros, seguía limitando las velocidades de las SSD. La interfaz flash NVMe, más reciente, permite a un ordenador leer y escribir datos en almacenamiento SSD a mayor velocidad que las SSD SATA y SAS.
NVMe permite que el software host se comunique directamente con los subsistemas de almacenamiento. Esto elimina la necesidad de una interfaz de bus para dirigir el tráfico de datos de un lado a otro. NVMe define la interfaz del controlador host y el protocolo de almacenamiento para dispositivos flash optimizados para PCIe, un bus de expansión en serie que permite a los ordenadores conectarse a dispositivos periféricos. Las SSD NVMe basadas en PCIe están disponibles en un factor de forma estándar y como módulos de memoria de doble línea que se insertan en las ranuras de la placa base.
Los dispositivos Thin mSATA y M.2 SATA se desarrollaron para proporcionar almacenamiento flash a nivel de placa. En 2009, SATA-IO dio a conocer la especificación mSATA para unidades SSD de formato pequeño. La «m» originalmente significaba mini, pero esa designación ya no es relevante y la especificación se denomina mSATA.
Un dispositivo mSATA es una unidad flash basada en la especificación SATA-IO. Se utiliza en portátiles y otros dispositivos informáticos portátiles. La especificación mSATA asigna señales SATA a una tarjeta PCIe montada internamente en la placa base de un ordenador, mediante un conector mSATA. Las unidades MSATA están diseñadas sin carcasa exterior para que quepan dentro de dispositivos anfitriones pequeños. Su rendimiento es aproximadamente equivalente al de las unidades SSD SATA tradicionales.
Dependiendo del fabricante, algunos sistemas informáticos permiten insertar tanto unidades SSD mSATA como PCIe en la ranura de memoria. Los pines y las ranuras que utilizan ambos protocolos son idénticos, pero los estándares no son compatibles de forma nativa. Los administradores de sistemas deben configurar las unidades para que funcionen en modo mSATA o PCIe.
El factor de forma M.2 SSD surgió como almacenamiento para dispositivos informáticos ultradelgados; generalmente se considera un sustituto eventual de mSATA. Un dispositivo mSATA admite cualquier iteración de SATA, pero no es compatible con el conector M.2. Por el contrario, un SSD M.2 es compatible con SATA, USB 3.0 y PCIe 3.0.
External SATA (eSATA)
Cuando se concibió por primera vez, SATA pretendía ser un mecanismo interno para mejorar el rendimiento del almacenamiento en las PC de consumo. La necesidad de ampliar ese rendimiento fuera del chasis llevó al desarrollo de External Serial Advanced Technology Attachment (eSATA).
SATA-IO desarrolló eSATA como una variación de la especificación SATA, utilizando los mismos pines y protocolo para garantizar un rendimiento constante. Esto permitió que los dispositivos de almacenamiento SATA se conectaran externamente a la placa base de la computadora. El proceso utiliza un conector de alimentación resistente y dos metros de cables blindados para transferir datos entre dispositivos externos y almacenamiento interno. SATA-IO afirma que eSATA transfiere datos hasta seis veces más rápido que la interfaz USB 2.0 o IEEE 1394.
Un único puerto eSATA podría conectarse a un chasis SATA externo para ampliar el almacenamiento y crear una matriz RAID. La edición de vídeo, la producción de audio y la copia de seguridad de datos son algunos de los casos de uso habituales de las unidades eSATA. Sin embargo, eSATA tiene sus límites. Muchos controladores y unidades SATA antiguos no admiten la capacidad de intercambio en caliente que necesita la interfaz externa.
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