ATA paralelo

Parallel ATA (PATA), originalmente AT Attachment, también conocido como IDE, es una interfaz estándar diseñado para computadoras compatibles con IBM PC. Fue desarrollado por primera vez por Western Digital y Compaq en 1986 para discos duros compatibles y unidades de CD o DVD. La conexión se utiliza para dispositivos de almacenamiento como unidades de disco duro, unidades de disquete y unidades de disco óptico en computadoras.

El estándar es mantenido por el comité X3/INCITS. Utiliza los estándares subyacentes AT Attachment (ATA) y AT Attachment Packet Interface (ATAPI).

El estándar Parallel ATA es el resultado de una larga historia de desarrollo técnico incremental, que comenzó con la interfaz AT Attachment original, desarrollada para su uso en los primeros equipos PC AT. La propia interfaz ATA evolucionó en varias etapas a partir de la interfaz original Integrated Drive Electronics (IDE) de Western Digital. Como resultado, muchos casi sinónimos de ATA/ATAPI y sus encarnaciones anteriores todavía tienen un uso informal común, en particular IDE extendido (EIDE) y Ultra ATA (UATA). Después de la introducción de SATA en 2003, el ATA original pasó a llamarse Parallel ATA, o PATA para abreviar.

Los cables ATA paralelos tienen una longitud máxima permitida de 18 in (457 mm). Debido a este límite, la tecnología normalmente aparece como una interfaz de almacenamiento de computadora interna. Durante muchos años, ATA proporcionó la interfaz más común y menos costosa para esta aplicación. Ha sido reemplazado en gran medida por SATA en los sistemas más nuevos.

Historia y terminología

El estándar se concibió originalmente como "AT Bus Attachment," oficialmente llamado "AT Attachment" y abreviado "ATA" porque su característica principal era una conexión directa al bus ISA de 16 bits introducido con IBM PC/AT. Las especificaciones ATA originales publicadas por los comités de estándares usan el nombre "AT Attachment". El "AT" en IBM PC/AT referido a "Tecnología avanzada" por lo que ATA también se conoce como "Accesorio de tecnología avanzada". Cuando se introdujo un Serial ATA (SATA) más nuevo en 2003, el ATA original pasó a llamarse Parallel ATA, o PATA para abreviar.

Las interfaces ATA físicas se convirtieron en un componente estándar en todas las PC, inicialmente en adaptadores de bus host, a veces en una tarjeta de sonido, pero finalmente como dos interfaces físicas integradas en un chip Southbridge en una placa base. Llamado "primario" y "secundaria" interfaces ATA, se asignaron a las direcciones base 0x1F0 y 0x170 en los sistemas de bus ISA. Fueron reemplazados por interfaces SATA.

IDE y ATA-1

Ejemplo de una placa madre PC de 1992 80386 con nada construido en lugar de memoria, teclado, procesador, caché, reloj en tiempo real y ranuras. Tales placas madre básicas podrían haber sido equipadas con la interfaz ST-506 o ATA, pero generalmente no ambos. Una única interfaz ATA de 2 gotas y una interfaz floppy se agregó a este sistema a través de la tarjeta ISA de 16 bits.

La primera versión de lo que ahora se denomina interfaz ATA/ATAPI fue desarrollada por Western Digital con el nombre Integrated Drive Electronics (IDE). Junto con Control Data Corporation (el fabricante del disco duro) y Compaq Computer (el cliente inicial), desarrollaron el conector, los protocolos de señalización, etc., con el objetivo de mantener el software compatible con la interfaz del disco duro ST-506 existente. Las primeras unidades de este tipo aparecieron internamente en las PC Compaq en 1986 y Conner Peripherals las ofreció por primera vez por separado como CP342 en junio de 1987.

El término Electrónica de accionamiento integrada hace referencia al hecho de que el controlador de accionamiento está integrado en el accionamiento, a diferencia de un controlador independiente situado al otro lado del cable de conexión al accionamiento. En una máquina compatible con IBM PC, CP/M o similar, normalmente se trataba de una tarjeta instalada en una placa base. Las tarjetas de interfaz utilizadas para conectar una unidad ATA paralela a, por ejemplo, una ranura ISA, no son controladores de unidad: son simplemente puentes entre el bus del host y la interfaz ATA. Dado que la interfaz ATA original es esencialmente solo un bus ISA de 16 bits disfrazado, el puente era especialmente simple en el caso de que un conector ATA estuviera ubicado en una tarjeta de interfaz ISA. El controlador integrado presentó la unidad a la computadora host como una matriz de bloques de 512 bytes con una interfaz de comando relativamente simple. Esto alivió a la placa base y las tarjetas de interfaz en la computadora host de las tareas de pisar el brazo del cabezal del disco, mover el brazo del cabezal hacia adentro y hacia afuera, y así sucesivamente, como se tenía que hacer con los discos duros ST-506 y ESDI anteriores. Todos estos detalles de bajo nivel de la operación mecánica de la unidad ahora eran manejados por el controlador en la propia unidad. Esto también eliminó la necesidad de diseñar un solo controlador que pudiera manejar muchos tipos diferentes de unidades, ya que el controlador podría ser único para la unidad. El host solo necesita solicitar que se lea o escriba un sector o bloque en particular, y aceptar los datos de la unidad o enviar los datos a ella.

La interfaz utilizada por estas unidades se estandarizó en 1994 como el estándar ANSI X3.221-1994, Interfaz de conexión AT para unidades de disco. Después de que se desarrollaron versiones posteriores del estándar, este se conoció como "ATA-1".

Se creó una implementación de ATA de corta duración y poco utilizada para IBM XT y máquinas similares que usaban la versión de 8 bits del bus ISA. Ha sido referido como "XT-IDE", "XTA" o "Archivo adjunto XT".

EIDE y ATA-2

En 1994, casi al mismo tiempo que se adoptó el estándar ATA-1, Western Digital presentó las unidades con un nombre más nuevo, IDE mejorado (EIDE). Estos incluyeron la mayoría de las características de la próxima especificación ATA-2 y varias mejoras adicionales. Otros fabricantes introdujeron sus propias variaciones de ATA-1, como "Fast ATA" y 'ATA-2 rápido'.

La nueva versión del estándar ANSI, AT Attachment Interface with Extensions ATA-2 (X3.279-1996), fue aprobada en 1996. Incluía la mayoría de las características del fabricante específico variantes.

ATA-2 también fue el primero en notar que se podían conectar a la interfaz dispositivos que no fueran discos duros:

3.1.7 Dispositivo: El dispositivo es un periférico de almacenamiento. Tradicionalmente, un dispositivo en la interfaz ATA ha sido una unidad de disco duro, pero cualquier forma de dispositivo de almacenamiento se puede colocar en la interfaz ATA siempre que se adhiera a este estándar.

—Interfaz de acoplamiento de AT con extensiones (ATA-2), página 2

ATAPI

Como se mencionó en las secciones anteriores, ATA se diseñó originalmente y solo funcionaba con unidades de disco duro y dispositivos que pudieran emularlos. La introducción de ATAPI (interfaz de paquetes ATA) por parte de un grupo llamado comité de factor de forma pequeño (SFF) permitió que ATA se usara para una variedad de otros dispositivos que requieren funciones más allá de las necesarias para las unidades de disco duro. Por ejemplo, cualquier dispositivo de medios extraíbles necesita una "expulsión de medios" comando, y una forma para que el host determine si los medios están presentes, y estos no se proporcionaron en el protocolo ATA.

El comité de Small Form Factor abordó este problema definiendo ATAPI, la "Interfaz de paquetes ATA". ATAPI es en realidad un protocolo que permite que la interfaz ATA transmita comandos y respuestas SCSI; por lo tanto, todos los dispositivos ATAPI son en realidad "hablando SCSI" excepto en la interfaz eléctrica. De hecho, algunos de los primeros dispositivos ATAPI eran simplemente dispositivos SCSI con un convertidor de protocolo ATA/ATAPI a SCSI agregado. Los comandos y respuestas SCSI están integrados en "paquetes" (de ahí "Interfaz de paquetes ATA") para la transmisión en el cable ATA. Esto permite que cualquier clase de dispositivo para el que se haya definido un conjunto de comandos SCSI se conecte a través de ATA/ATAPI.

Los dispositivos ATAPI también están "hablando ATA", ya que la interfaz física y el protocolo ATA todavía se usan para enviar los paquetes. Por otro lado, los discos duros ATA y las unidades de estado sólido no utilizan ATAPI.

Los dispositivos ATAPI incluyen unidades de CD-ROM y DVD-ROM, unidades de cinta y unidades de disquete de gran capacidad, como la unidad Zip y la unidad SuperDisk.

Los comandos y las respuestas SCSI utilizados por cada clase de dispositivo ATAPI (CD-ROM, cinta, etc.) se describen en otros documentos o especificaciones específicas para esas clases de dispositivos y no están dentro de ATA/ATAPI ni del comité T13.;s ámbito. Un conjunto de uso común se define en el conjunto de comandos MMC SCSI.

ATAPI se adoptó como parte de ATA en INCITS 317-1998, AT Attachment with Packet Interface Extension (ATA/ATAPI-4).

UDMA y ATA-4

El estándar ATA/ATAPI-4 también introdujo varios "Ultra DMA" modos de transferencia. Estos inicialmente admitían velocidades de 16 MByte/s a 33 MByte/segundo. En versiones posteriores, se agregaron modos Ultra DMA más rápidos, lo que requería nuevos cables de 80 hilos para reducir la diafonía. Las últimas versiones de Parallel ATA admiten hasta 133 MByte/s.

Ultra ATA

Ultra ATA, abreviado UATA, es una designación que Western Digital ha utilizado principalmente para diferentes mejoras de velocidad a los estándares ATA/ATAPI. Por ejemplo, en 2000, Western Digital publicó un documento que describía 'Ultra ATA/100', que trajo mejoras de rendimiento para el estándar ATA/ATAPI-5 vigente en ese momento al mejorar la velocidad máxima de la interfaz Parallel ATA de 66 a 100 MB/s. La mayoría de los cambios de Western Digital, junto con otros, se incluyeron en el estándar ATA/ATAPI-6 (2002).

Terminología actual

Los términos "electrónica de accionamiento integrada" (IDE), "IDE mejorado" y "EIDE" han llegado a usarse indistintamente con ATA (ahora Parallel ATA o PATA).

Además, ha habido varias generaciones de "EIDE" unidades comercializadas, compatibles con varias versiones de la especificación ATA. Una de las primeras "EIDE" la unidad podría ser compatible con ATA-2, mientras que una posterior con ATA-6.

Sin embargo, una solicitud de "IDE" o "EIDE" La unidad de un proveedor de piezas de computadora casi siempre producirá una unidad que funcionará con la mayoría de las interfaces Parallel ATA.

Otro uso común es referirse a la versión de especificación por el modo más rápido compatible. Por ejemplo, ATA-4 admitía los modos Ultra DMA del 0 al 2, este último brindaba una tasa de transferencia máxima de 33 megabytes por segundo. Por lo tanto, las unidades ATA-4 a veces se denominan "UDMA-33" unidades y, a veces, "ATA-33" unidades De manera similar, ATA-6 introdujo una velocidad de transferencia máxima de 100 megabytes por segundo, y algunas unidades que cumplen con esta versión del estándar se comercializan como "PATA/100" unidades

Limitaciones de tamaño del BIOS X86

Inicialmente, el tamaño de una unidad ATA se almacenaba en el BIOS x86 del sistema mediante un número de tipo (del 1 al 45) que predefinía los parámetros C/H/S y, a menudo, también la zona de aterrizaje, en la que se estacionan los cabezales de la unidad. mientras no esté en uso. Más tarde, un "definible por el usuario" Se puso a disposición el formato llamado C/H/S o cilindros, cabezas, sectores. Estos números eran importantes para la interfaz ST-506 anterior, pero generalmente no tenían sentido para ATA: los parámetros CHS para unidades grandes ATA posteriores a menudo especificaban números imposiblemente altos de cabezas o sectores que en realidad no definían el diseño físico interno de la unidad.. Desde el principio, y hasta ATA-2, cada usuario tenía que especificar explícitamente el tamaño de cada unidad conectada. A partir de ATA-2, un "identificar unidad" Se implementó un comando que se puede enviar y que devolverá todos los parámetros del variador.

Debido a la falta de previsión de los fabricantes de placas base, el BIOS del sistema a menudo se veía obstaculizado por limitaciones artificiales de tamaño de C/H/S debido a que el fabricante asumía que ciertos valores nunca superarían un máximo numérico particular.

El primero de estos límites de BIOS ocurrió cuando las unidades ATA alcanzaron tamaños superiores a 504 MiB, porque algunas BIOS de placa base no permitían valores de C/H/S superiores a 1024 cilindros, 16 cabezales y 63 sectores. Multiplicado por 512 bytes por sector, esto da un total de 528482304 bytes que, divididos por 1048576 bytes por MiB, equivale a 504 MiB (528 MB).

La segunda de estas limitaciones del BIOS ocurrió en 1024 cilindros, 256 cabezas y 63 sectores, y un problema en MS-DOS limitó la cantidad de cabezas a 255. Esto totaliza 8422686720 bytes (8032,5 MiB), comúnmente conocida como la barrera de 8,4 gigabytes. Este es nuevamente un límite impuesto por los BIOS x86 y no un límite impuesto por la interfaz ATA.

Finalmente se determinó que estas limitaciones de tamaño podrían anularse con un pequeño programa cargado al inicio desde el sector de arranque de un disco duro. Algunos fabricantes de discos duros, como Western Digital, comenzaron a incluir estas utilidades de anulación con discos duros grandes para ayudar a superar estos problemas. Sin embargo, si la computadora se arrancó de alguna otra manera sin cargar la utilidad especial, se usaría la configuración de BIOS no válida y la unidad podría ser inaccesible o parecer que el sistema operativo está dañada.

Más tarde, una extensión de los servicios de disco del BIOS x86 denominada "Unidad de disco mejorada" (EDD), lo que permite abordar unidades de hasta 2⁶⁴ sectores.

Limitaciones de tamaño de la interfaz

La primera interfaz de la unidad utilizó un modo de direccionamiento de 22 bits, lo que resultó en una capacidad máxima de la unidad de dos gigabytes. Posteriormente, la primera especificación ATA formalizada utilizó un modo de direccionamiento de 28 bits a través de LBA28, lo que permitió el direccionamiento de 2²⁸ (268435456) sectores (bloques) de 512 bytes cada uno, lo que da como resultado una capacidad máxima de 128 GiB (137 GB).

ATA-6 introdujo el direccionamiento de 48 bits y aumentó el límite a 128 PiB (144 PB). Como consecuencia, cualquier unidad ATA de capacidad superior a unos 137 GB debe ser una unidad ATA-6 o posterior. La conexión de una unidad de este tipo a un host con una interfaz ATA-5 o anterior limitará la capacidad utilizable al máximo de la interfaz.

Algunos sistemas operativos, incluidos Windows XP anterior al SP1 y Windows 2000 anterior al SP3, deshabilitan LBA48 de manera predeterminada, lo que requiere que el usuario tome medidas adicionales para utilizar toda la capacidad de una unidad ATA de más de 137 gigabytes.

Los sistemas operativos más antiguos, como Windows 98, no son compatibles con LBA de 48 bits. Sin embargo, los miembros del grupo de terceros MSFN han modificado los controladores de disco de Windows 98 para agregar soporte no oficial para LBA de 48 bits a Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows 98 SE y Windows ME.

Es posible que algunos sistemas operativos de 16 y 32 bits compatibles con LBA48 aún no admitan discos de más de 2 TiB debido al uso exclusivo de aritmética de 32 bits; una limitación que también se aplica a muchos sectores de arranque.

Primacía y obsolescencia

Parallel ATA (entonces llamado simplemente ATA o IDE) se convirtió en la principal interfaz de dispositivo de almacenamiento para PC poco después de su introducción. En algunos sistemas, se proporcionó una tercera y cuarta interfaz de placa base, lo que permitió conectar hasta ocho dispositivos ATA a la placa base. A menudo, estos conectores adicionales se implementaron mediante controladores RAID económicos.

Poco después de la introducción de Serial ATA (SATA) en 2003, el uso de Parallel ATA disminuyó. Las primeras placas base con interfaces SATA incorporadas generalmente tenían un solo conector PATA (para hasta dos dispositivos PATA), junto con múltiples conectores SATA. Algunas PC y computadoras portátiles de la época tienen un disco duro SATA y una unidad óptica conectada a PATA.

A partir de 2007, algunos chipsets de PC, por ejemplo Intel ICH10, habían eliminado la compatibilidad con PATA. Los proveedores de placas base que aún deseen ofrecer Parallel ATA con esos conjuntos de chips deben incluir un chip de interfaz adicional. En las computadoras más recientes, la interfaz Parallel ATA rara vez se usa, incluso si está presente, ya que generalmente se proporcionan cuatro o más conectores Serial ATA en la placa base y los dispositivos SATA de todo tipo son comunes.

Con la retirada de Western Digital del mercado PATA, las unidades de disco duro con la interfaz PATA dejaron de estar en producción después de diciembre de 2013 para otras aplicaciones que no sean especiales.

Interfaz ATA paralela

Los cables ATA paralelos transfieren datos de 16 bits a la vez. El cable tradicional utiliza conectores hembra de 40 pines conectados a un cable plano de 40 u 80 conductores. Cada cable tiene dos o tres conectores, uno de los cuales se conecta a un adaptador de host que interactúa con el resto del sistema informático. Los conectores restantes se conectan a dispositivos de almacenamiento, más comúnmente unidades de disco duro o unidades ópticas. Cada conector tiene 39 pines físicos dispuestos en dos filas, con un espacio o llave en el pin 20.

Finalmente, los cables ATA paralelos redondos (a diferencia de los cables de cinta) se pusieron a disposición de los 'modificadores de carcasas' por razones cosméticas, así como afirmaciones de refrigeración mejorada de la computadora y más fácil de manejar; sin embargo, solo los cables de cinta son compatibles con las especificaciones de ATA.

Pin 20

En el estándar ATA, el pin 20 se define como una llave mecánica y no se usa. El zócalo de este pin en el conector hembra a menudo está obstruido, lo que requiere omitir el pin 20 del cable macho o del conector de la unidad; por lo tanto, es imposible enchufarlo al revés.

Sin embargo, algunas unidades de memoria flash pueden usar el pin 20 como VCC_in para alimentar la unidad sin necesidad de un cable de alimentación especial; esta función solo se puede utilizar si el equipo admite este uso del pin 20.

Pin 28

El pin 28 del conector gris (esclavo/medio) de un cable de 80 conductores no está conectado a ningún conductor del cable. Normalmente se conecta a los conectores negro (extremo de la unidad principal) y azul (extremo de la placa base). Esto habilita la funcionalidad de selección de cable.

Pin 34

El pin 34 está conectado a tierra dentro del conector azul de un cable de 80 conductores, pero no está conectado a ningún conductor del cable, lo que permite la detección de dicho cable. Se adjunta normalmente en los conectores gris y negro.

Variante de 44 pines

Se utiliza una variante de conector PATA de 44 pines para unidades de 2,5 pulgadas dentro de portátiles. Los pines están más juntos y el conector es físicamente más pequeño que el conector de 40 pines. Los pines adicionales transportan energía.

Variante de 80 conductores

Interfaz paralela de 80 pines ATA en un disco duro de 1.8"

Los cables ATA han tenido 40 conductores durante la mayor parte de su historia (44 conductores para la versión de factor de forma más pequeño que se usa para unidades de 2,5 ", los cuatro adicionales para alimentación), pero una versión de 80 conductores apareció con la introducción del modo UDMA/66. Todos los conductores adicionales en el nuevo cable están conectados a tierra, intercalados con los conductores de señal para reducir los efectos del acoplamiento capacitivo entre conductores de señal vecinos, lo que reduce la diafonía. El acoplamiento capacitivo es un problema mayor a velocidades de transferencia más altas, y este cambio fue necesario para permitir que la velocidad de transferencia de 66 megabytes por segundo (MB/s) de UDMA4 funcionara de manera confiable. Los modos UDMA5 y UDMA6 más rápidos también requieren cables de 80 conductores.

Comparación entre cables ATA: cable de cinta de 40 conductores (top), y cable de cinta de 80 conductores (bottom). En ambos casos se utiliza un conector femenino de 40 pines.

Aunque se duplicó la cantidad de conductores, la cantidad de pines del conector y la asignación de pines siguen siendo los mismos que los cables de 40 conductores, y la apariencia externa de los conectores es idéntica. Internamente, los conectores son diferentes; los conectores para el cable de 80 conductores conectan una mayor cantidad de conductores de tierra a los pines de tierra, mientras que los conectores para el cable de 40 conductores conectan los conductores de tierra a los pines de tierra uno a uno. Los cables de 80 conductores generalmente vienen con tres conectores de diferentes colores (azul, negro y gris para el controlador, la unidad maestra y la unidad esclava respectivamente) en lugar de los conectores de cable de 40 conductores de colores uniformes (comúnmente todos grises). El conector gris en los cables de 80 conductores tiene el pin 28 CSEL no conectado, lo que lo convierte en la posición esclava para la selección de cable configurada de las unidades.

Diferencias entre conectores

Diferencias entre conectores

La imagen de la derecha muestra los conectores PATA después de quitar el protector contra tirones, la cubierta y el cable. El pin uno está en la parte inferior izquierda de los conectores, el pin 2 está en la parte superior izquierda, etc., excepto que la imagen inferior del conector azul muestra la vista desde el lado opuesto, y el pin uno está en la parte superior derecha.

El conector es un conector de desplazamiento de aislamiento: cada contacto consta de un par de puntos que juntos perforan el aislamiento del cable plano con tal precisión que hacen una conexión con el conductor deseado sin dañar el aislamiento de los conductores vecinos. La fila central de contactos está conectada a la barra de conexión a tierra común y se conecta a los conductores impares del cable. La fila superior de contactos son los enchufes con número par del conector (que se acoplan con los pines con número par del receptáculo) y se conectan a cualquier otro conductor con número par del cable. La fila inferior de contactos son los enchufes impares del conector (que se acoplan con los pines impares del receptáculo) y se conectan a los conductores pares restantes del cable.

Observe las conexiones al bus de tierra común desde los enchufes 2 (arriba a la izquierda), 19 (fila inferior central), 22, 24, 26, 30 y 40 en todos los conectores. También tenga en cuenta (detalle ampliado, abajo, mirando desde el lado opuesto del conector) que el zócalo 34 del conector azul no hace contacto con ningún conductor, pero a diferencia del zócalo 34 de los otros dos conectores, se conecta al bus de tierra común. En el conector gris, tenga en cuenta que falta completamente el zócalo 28, por lo que el pin 28 de la unidad conectada al conector gris estará abierto. En el conector negro, los enchufes 28 y 34 son completamente normales, por lo que los pines 28 y 34 de la unidad conectada al conector negro estarán conectados al cable. El pin 28 de la unidad negra llega al pin 28 del receptáculo del host pero no al pin 28 de la unidad gris, mientras que el pin 34 de la unidad negra llega al pin 34 de la unidad gris pero no al pin 34 del host. En cambio, el pin 34 del host está conectado a tierra.

El estándar dicta conectores codificados por colores para una fácil identificación tanto por parte del instalador como del fabricante del cable. Los tres conectores son diferentes entre sí. El conector azul (anfitrión) tiene el zócalo para el pin 34 conectado a tierra dentro del conector pero no conectado a ningún conductor del cable. Dado que los cables antiguos de 40 conductores no conectan a tierra el pin 34, la presencia de una conexión a tierra indica que se ha instalado un cable de 80 conductores. El conductor para el pin 34 se conecta normalmente en los otros tipos y no está conectado a tierra. Si instala el cable al revés (con el conector negro en la placa del sistema, el conector azul en el dispositivo remoto y el conector gris en el dispositivo central), conectará a tierra el pin 34 del dispositivo remoto y conectará el pin 34 del host al pin 34 del centro. dispositivo. El conector central gris omite la conexión al pin 28 pero conecta el pin 34 normalmente, mientras que el conector final negro conecta los pines 28 y 34 normalmente.

Múltiples dispositivos en un cable

Si se conectan dos dispositivos a un solo cable, uno debe designarse como Dispositivo 0 (en el pasado, comúnmente designado como maestro) y el otro como Dispositivo 1 (en el pasado, comúnmente designado como esclavo). Esta distinción es necesaria para permitir que ambas unidades compartan el cable sin conflicto. La unidad Dispositivo 0 es la unidad que suele aparecer "primero" al BIOS y/o al sistema operativo de la computadora. En la mayoría de los ordenadores personales, las unidades suelen designarse como "C:" para el Dispositivo 0 y "D:" para el Dispositivo 1 que se refiere a una partición primaria activa en cada uno.

Los términos dispositivo y unidad se usan indistintamente en la industria, como unidad maestra o dispositivo maestro.

El modo que debe usar un dispositivo a menudo se establece mediante una configuración de puente en el propio dispositivo, que debe configurarse manualmente en Dispositivo 0 (Maestro) o Dispositivo 1 (Esclavo). Si hay un solo dispositivo en un cable, debe configurarse como Dispositivo 0. Sin embargo, algunas unidades de ciertas épocas tienen una configuración especial llamada Single para esta configuración (Western Digital, en particular). Además, según el hardware y el software disponibles, una unidad Única en un cable a menudo funcionará de manera confiable aunque esté configurada como la unidad Dispositivo 1 (la mayoría de las veces se ve donde una unidad óptica es el único dispositivo en la interfaz ATA secundaria).

Las palabras primario y secundario generalmente se refieren a los dos cables IDE, que pueden tener dos unidades cada uno (maestro principal, esclavo principal, maestro secundario, esclavo secundario).

Selección de cable

Un modo de manejo llamado selección de cable se describió como opcional en ATA-1 y se ha generalizado con ATA-5 y versiones posteriores. Una unidad configurada en "selección de cable" se configura automáticamente como Dispositivo 0 o Dispositivo 1, según su posición en el cable. La selección de cable se controla mediante el pin 28. El adaptador host conecta a tierra este pin; si un dispositivo ve que el pin está conectado a tierra, se convierte en el dispositivo Dispositivo 0 (maestro); si ve que el pin 28 está abierto, el dispositivo se convierte en el dispositivo Dispositivo 1 (esclavo).

Esta configuración generalmente se elige mediante una configuración de puente en la unidad llamada "selección de cable", generalmente marcada como CS, que está separada del Dispositivo 0/1 ajuste.

Tenga en cuenta que si dos unidades se configuran como Dispositivo 0 y Dispositivo 1 manualmente, esta configuración no necesita corresponder a su posición en el cable. El pin 28 solo se usa para que las unidades sepan su posición en el cable; el host no lo utiliza cuando se comunica con las unidades. En otras palabras, la configuración manual maestro/esclavo mediante puentes en los variadores tiene prioridad y permite colocarlos libremente en cualquier conector del cable plano.

Con el cable de 40 conductores, era muy común implementar la selección de cable simplemente cortando el cable del pin 28 entre los dos conectores del dispositivo; colocando el dispositivo Device 1 esclavo al final del cable, y el Device 0 maestro en el conector del medio. Este arreglo finalmente se estandarizó en versiones posteriores. Sin embargo, tenía un inconveniente: si solo hay un dispositivo maestro en un cable de 2 unidades, usando el conector central, esto da como resultado un trozo de cable sin usar, lo cual no es deseable por conveniencia física y razones eléctricas. El stub provoca reflejos de señal, particularmente a tasas de transferencia más altas.

Comenzando con el cable de 80 conductores definido para su uso en ATAPI5/UDMA4, el dispositivo maestro Dispositivo 0 va en el extremo alejado del host del cable de 18 pulgadas (460 mm) el cable en el conector negro, el esclavo Dispositivo 1 va en el conector central gris y el conector azul va al host (por ejemplo, el conector IDE de la placa base o la tarjeta IDE). Por lo tanto, si solo hay un dispositivo (Dispositivo 0) en un cable de dos unidades, usando el conector negro, no hay ningún trozo de cable que provoque reflejos (el conector no utilizado ahora está en el medio del cinta). Además, la selección de cable ahora se implementa en el conector de dispositivo central gris, generalmente simplemente omitiendo el contacto del pin 28 del cuerpo del conector.

Operaciones serializadas, superpuestas y en cola

Los protocolos ATA paralelos hasta ATA-3 requieren que una vez que se haya dado un comando en una interfaz ATA, debe completarse antes de que se pueda dar cualquier comando posterior. Las operaciones en los dispositivos deben serializarse—con solo una operación en curso a la vez—con respecto a la interfaz de host ATA. Un modelo mental útil es que la interfaz ATA del host está ocupada con la primera solicitud durante toda su duración y, por lo tanto, no se le puede informar sobre otra solicitud hasta que se complete la primera. La función de serializar las solicitudes a la interfaz generalmente la realiza un controlador de dispositivo en el sistema operativo host.

El ATA-4 y las versiones posteriores de la especificación han incluido un "conjunto de funciones superpuestas" y un "conjunto de funciones en cola" como funciones opcionales, ambas con el nombre "Cola de comandos etiquetada" (TCQ), una referencia a un conjunto de funciones de SCSI que la versión ATA intenta emular. Sin embargo, el soporte para estos es extremadamente raro en los controladores de dispositivos y productos ATA paralelos reales porque estos conjuntos de funciones se implementaron de tal manera que mantuvieran la compatibilidad del software con su herencia como una extensión original del bus ISA. Esta implementación dio como resultado una utilización excesiva de la CPU, lo que anuló en gran medida las ventajas de la cola de comandos. Por el contrario, las operaciones superpuestas y en cola han sido comunes en otros buses de almacenamiento; en particular, la versión SCSI de la cola de comandos etiquetados no necesitaba ser compatible con las API diseñadas para ISA, lo que le permitía lograr un alto rendimiento con una sobrecarga baja en buses que admitían DMA de primera parte como PCI. Esto se ha visto durante mucho tiempo como una gran ventaja de SCSI.

El estándar Serial ATA ha admitido la cola de comandos nativos (NCQ) desde su primer lanzamiento, pero es una función opcional tanto para los adaptadores de host como para los dispositivos de destino. Muchas placas base de PC obsoletas no son compatibles con NCQ, pero las unidades de disco duro SATA modernas y las unidades de estado sólido SATA suelen admitir NCQ, lo que no es el caso de las unidades extraíbles (CD/DVD) porque el conjunto de comandos ATAPI utilizado para controlarlas prohíbe las operaciones en cola..

Dos dispositivos en un cable: impacto de velocidad

Hay muchos debates sobre cuánto puede afectar un dispositivo lento al rendimiento de un dispositivo más rápido en el mismo cable. Hay un efecto, pero el debate se confunde por la confusión de dos causas bastante diferentes, llamadas aquí "Velocidad más baja" y "Una operación a la vez".

"Velocidad mínima"

En los primeros adaptadores de host ATA, ambos dispositivos' las transferencias de datos pueden estar restringidas a la velocidad del dispositivo más lento, si dos dispositivos con diferentes capacidades de velocidad están en el mismo cable.

Para todos los adaptadores de host ATA modernos, esto no es cierto, ya que los adaptadores de host ATA modernos admiten temporización de dispositivos independientes. Esto permite que cada dispositivo en el cable transfiera datos a su mejor velocidad. Incluso con adaptadores anteriores sin temporización independiente, este efecto se aplica solo a la fase de transferencia de datos de una operación de lectura o escritura.

"Una operación a la vez"

Esto se debe a la omisión de conjuntos de funciones superpuestas y en cola de la mayoría de los productos ATA paralelos. Solo un dispositivo en un cable puede realizar una operación de lectura o escritura a la vez; por lo tanto, un dispositivo rápido en el mismo cable que un dispositivo lento bajo un uso intensivo encontrará que tiene que esperar a que el dispositivo lento complete su tarea primero.

Sin embargo, la mayoría de los dispositivos modernos informarán que las operaciones de escritura están completas una vez que los datos se almacenan en su memoria caché integrada, antes de que los datos se escriban en el almacenamiento magnético (lento). Esto permite que los comandos se envíen al otro dispositivo en el cable, lo que reduce el impacto de "una operación a la vez" límite.

El impacto de esto en el rendimiento de un sistema depende de la aplicación. Por ejemplo, al copiar datos de una unidad óptica a un disco duro (como durante la instalación del software), este efecto probablemente no importará. Dichos trabajos están necesariamente limitados por la velocidad de la unidad óptica sin importar dónde se encuentre. Pero si también se espera que el disco duro en cuestión proporcione un buen rendimiento para otras tareas al mismo tiempo, probablemente no debería estar en el mismo cable que la unidad óptica.

Contraseñas y seguridad del disco duro

Los dispositivos ATA pueden admitir una función de seguridad opcional que se define en una especificación ATA y, por lo tanto, no es específica de ninguna marca o dispositivo. La función de seguridad se puede habilitar y deshabilitar enviando comandos ATA especiales a la unidad. Si un dispositivo está bloqueado, rechazará todo acceso hasta que se desbloquee.

Un dispositivo puede tener dos contraseñas: una contraseña de usuario y una contraseña maestra; uno o ambos pueden establecerse. Existe una función de identificador de contraseña maestra que, si se admite y se usa, puede identificar la contraseña maestra actual (sin revelarla).

Un dispositivo se puede bloquear en dos modos: modo de alta seguridad o modo de máxima seguridad. El bit 8 en la palabra 128 de la respuesta IDENTIFY muestra en qué modo está el disco: 0 = Alto, 1 = Máximo.

En el modo de alta seguridad, el dispositivo se puede desbloquear con la contraseña de usuario o maestra, utilizando el "DISPOSITIVO DE DESBLOQUEO DE SEGURIDAD" Comando ATA. Hay un límite de intentos, normalmente establecido en 5, después del cual se debe apagar y encender el disco o realizar un restablecimiento completo antes de poder intentar desbloquearlo nuevamente. También en el modo de alta seguridad, el comando SECURITY ERASE UNIT se puede usar con la contraseña de usuario o maestra.

En el modo de máxima seguridad, el dispositivo solo se puede desbloquear con la contraseña de usuario. Si la contraseña de usuario no está disponible, la única forma que queda para que al menos el hardware básico vuelva a estar en un estado utilizable es emitir el comando SECURITY ERASE PREPARE, seguido inmediatamente por SECURITY ERASE UNIT. En el modo de máxima seguridad, el comando SECURITY ERASE UNIT requiere la contraseña maestra y borrará por completo todos los datos del disco. La palabra 89 en la respuesta IDENTIFICAR indica cuánto tiempo llevará la operación.

Si bien se pretende que el bloqueo ATA sea imposible de anular sin una contraseña válida, existen supuestas soluciones para desbloquear un dispositivo.

Dispositivos ATA paralelos externos

PATA al adaptador USB. Se monta en la parte trasera de una unidad óptica DVD-RW dentro de un caso externo

Debido a una especificación de longitud de cable corta y problemas de blindaje, es extremadamente raro encontrar dispositivos PATA externos que usen directamente PATA para conectarse a una computadora. Un dispositivo conectado externamente necesita una longitud de cable adicional para formar una curva en forma de U, de modo que el dispositivo externo pueda colocarse al costado o encima de la carcasa de la computadora, y la longitud estándar del cable es demasiado corta para permitir esto. Para facilitar el acceso desde la placa base al dispositivo, los conectores tienden a colocarse hacia el borde frontal de las placas base, para la conexión a dispositivos que sobresalen de la parte frontal de la carcasa de la computadora. Esta posición de borde frontal hace que la extensión por la parte posterior a un dispositivo externo sea aún más difícil. Los cables de cinta están mal blindados y el estándar depende de que el cableado se instale dentro de una carcasa de computadora blindada para cumplir con los límites de emisiones de RF.

Las unidades de disco duro externo o las unidades de disco óptico que tienen una interfaz PATA interna, usan alguna otra tecnología de interfaz para salvar la distancia entre el dispositivo externo y la computadora. USB es la interfaz externa más común, seguida de Firewire. Un chip puente dentro de los dispositivos externos convierte la interfaz USB a PATA y, por lo general, solo admite un único dispositivo externo sin selección de cable o maestro/esclavo.

Interfaz de flash compacto

El flash compacto es una interfaz ATA miniatura, ligeramente modificada para poder suministrar energía al dispositivo CF.

Compact Flash en su modo IDE es esencialmente una interfaz ATA miniaturizada, diseñada para usarse en dispositivos que usan almacenamiento de memoria flash. No se requieren circuitos ni chips de interfaz, aparte de adaptar directamente el zócalo CF más pequeño al conector ATA más grande. (Aunque la mayoría de las tarjetas CF solo admiten el modo IDE hasta PIO4, lo que las hace mucho más lentas en el modo IDE que su velocidad compatible con CF)

La especificación del conector ATA no incluye pines para suministrar energía a un dispositivo CF, por lo que la energía se inserta en el conector desde una fuente separada. La excepción a esto es cuando el dispositivo CF está conectado a un bus ATA de 44 pines diseñado para unidades de disco duro de 2,5 pulgadas, comúnmente encontradas en computadoras portátiles, ya que esta implementación de bus debe proporcionar energía a una unidad de disco duro estándar.

Los dispositivos CF se pueden designar como dispositivos 0 o 1 en una interfaz ATA, aunque dado que la mayoría de los dispositivos CF ofrecen solo un enchufe, no es necesario ofrecer esta selección a los usuarios finales. Aunque CF se puede conectar en caliente con métodos de diseño adicionales, de forma predeterminada, cuando se conecta directamente a una interfaz ATA, no está diseñado para ser conectable en caliente.

Versiones de estándares ATA, velocidades de transferencia y funciones

La siguiente tabla muestra los nombres de las versiones de los estándares ATA y los modos y velocidades de transferencia admitidos por cada uno. Tenga en cuenta que la tasa de transferencia de cada modo (por ejemplo, 66,7 MB/s para UDMA4, comúnmente llamado 'Ultra-DMA 66', definido por ATA-5) proporciona su tasa de transferencia teórica máxima en el cable. Esto es simplemente dos bytes multiplicados por la frecuencia de reloj efectiva y supone que cada ciclo de reloj se usa para transferir datos del usuario final. En la práctica, por supuesto, la sobrecarga del protocolo reduce este valor.

La congestión en el bus del host al que está conectado el adaptador ATA también puede limitar la tasa máxima de transferencia de ráfagas. Por ejemplo, la velocidad máxima de transferencia de datos para el bus PCI convencional es de 133 MB/s, y esto se comparte entre todos los dispositivos activos en el bus.

Además, en 2005 no existía ningún disco duro ATA que fuera capaz de medir tasas de transferencia sostenidas superiores a 80 MB/s. Además, las pruebas de tasa de transferencia sostenida no brindan expectativas de rendimiento realistas para la mayoría de las cargas de trabajo: utilizan cargas de E/S diseñadas específicamente para casi no encontrar retrasos en el tiempo de búsqueda o la latencia rotacional. El rendimiento del disco duro en la mayoría de las cargas de trabajo está limitado primero y segundo por esos dos factores; la tasa de transferencia en el autobús es un distante tercer lugar en importancia. Por lo tanto, los límites de velocidad de transferencia por encima de 66 MB/s realmente afectan el rendimiento solo cuando el disco duro puede satisfacer todas las solicitudes de E/S mediante la lectura de su memoria caché interna, una situación muy inusual, especialmente si se tiene en cuenta que el sistema operativo ya suele almacenar esos datos en el búfer..

A partir de julio de 2021, las unidades de disco duro mecánicas pueden transferir datos a una velocidad de hasta 524 MB/s, lo que supera con creces las capacidades de la especificación PATA/133. Las unidades de estado sólido de alto rendimiento pueden transferir datos a velocidades de hasta 7000–7500 MB/s.

Solo los modos Ultra DMA usan CRC para detectar errores en la transferencia de datos entre el controlador y la unidad. Este es un CRC de 16 bits y se usa solo para bloques de datos. La transmisión de bloques de comando y estado no utiliza los métodos de señalización rápida que necesitarían CRC. A modo de comparación, en Serial ATA, se utiliza CRC de 32 bits tanto para comandos como para datos.

Características introducidas con cada revisión de ATA

Velocidad de los modos de transferencia definidos

Estándares, características y propuestas relacionadas

Dispositivo de medios extraíbles ATAPI (ARMD)

Los dispositivos ATAPI con medios extraíbles, que no sean unidades de CD y DVD, se clasifican como ARMD (dispositivo de medios extraíbles ATAPI) y pueden aparecer como superdisquetes (medios sin particiones) o como discos duros (medios con particiones) para El sistema operativo. Estos pueden ser admitidos como dispositivos de arranque por un BIOS que cumpla con la Especificación de BIOS para dispositivos de medios extraíbles ATAPI, desarrollada originalmente por Compaq Computer Corporation y Phoenix Technologies. Especifica disposiciones en el BIOS de una computadora personal para permitir que la computadora se arranque desde dispositivos tales como unidades Zip, unidades Jaz, unidades SuperDisk (LS-120) y dispositivos similares.

Estos dispositivos tienen medios extraíbles como unidades de disquete, pero capacidades más acordes con los discos duros y requisitos de programación diferentes. Debido a las limitaciones en la interfaz del controlador de disquete, la mayoría de estos dispositivos eran dispositivos ATAPI, conectados a una de las interfaces ATA de la computadora host, de manera similar a un disco duro o un dispositivo de CD-ROM. Sin embargo, los estándares BIOS existentes no eran compatibles con estos dispositivos. Un BIOS compatible con ARMD permite que estos dispositivos se inicien y utilicen bajo el sistema operativo sin necesidad de un código específico del dispositivo en el sistema operativo.

Un BIOS que implementa ARMD permite al usuario incluir dispositivos ARMD en el orden de búsqueda de inicio. Por lo general, un dispositivo ARMD se configura antes en el orden de inicio que el disco duro. De manera similar a una unidad de disquete, si hay un medio de arranque en la unidad ARMD, el BIOS se iniciará desde allí; si no, el BIOS continuará en el orden de búsqueda, generalmente con el disco duro en último lugar.

Hay dos variantes de ARMD, ARMD-FDD y ARMD-HDD. Originalmente, ARMD hacía que los dispositivos aparecieran como una especie de unidad de disquete muy grande, ya sea el dispositivo de unidad de disquete principal 00h o el dispositivo secundario 01h. Algunos sistemas operativos requerían cambios de código para admitir disquetes con capacidades mucho mayores que cualquier unidad de disquete estándar. Además, la emulación de unidad de disquete estándar resultó inadecuada para ciertas unidades de disquete de alta capacidad, como las unidades Iomega Zip. Posteriormente, se desarrolló la variante ARMD-HDD, ARMD-"Dispositivo de disco duro", para solucionar estos problemas. Bajo ARMD-HDD, un dispositivo ARMD aparece en el BIOS y el sistema operativo como un disco duro.

ATA sobre Ethernet

En agosto de 2004, Sam Hopkins y Brantley Coile de Coraid especificaron un protocolo ligero ATA sobre Ethernet para transportar comandos ATA sobre Ethernet en lugar de conectarlos directamente a un adaptador de host PATA. Esto permitió reutilizar el protocolo de bloque establecido en aplicaciones de red de área de almacenamiento (SAN).