Diferencia entre revisiones de «Conectores para dispositivos de almacenamento masivo»

Revisión actual del 22:56 30 mar 2021

Introdución

Nunha placa base temos, en xeral, dous tipos de conectores para dispositivos de almacenamento masivo (Discos Duros, lectores e gravadoras de CDs e DVDs) son os conectores (E)IDE e os SATA. Pero, ademais destes, tamén poderemos conectar dispositivos de almacenamento masivo (e algún periférico) empregando unha interface máis avanzada e profesional, a interface SCSI. Aparte destes non se hai que esquecer dos antigos pero aínda empregados disquetes, estes van aparte e teñen o seu propio conector:

Conectores (E)IDE (Integrated Drive Electronics)

Tamén denominado ATA (AT Attachment).
Nun principio só Discos Duros e velocidades de 8,3 MB/s
Aparición da norma ATAPI (ATA Packet Interface): CD-ROM, DVD, ...
EIDE (Extended IDE) = IDE + ATAPI
Normalmente nas placas temos dous conectores e dous dispositivos por conector (Master - Slave)
Tipos de Acceso:

PIO (Programed Input Output)
DMA (Direct Memory Access)

Hoxe: ATA-6 ou Ultra-DMA/100 e ATA-7 ou Ultra-DMA/133
Conector de 40 Pines.

Estándar	Período	PIO	DMA	UDMA	MB/s
ATA-1	1986 – 1994	0 – 2	0	-	8,33
ATA-2	1995 – 1996	0 - 4	0 - 2	-	16,67
ATA-3	1996 – 1997	0 – 4	0 – 2	-	16,67
ATA-4	1997 – 1998	0 – 4	0 – 2	0 - 2	33,33
ATA-5	1998 – 2000	0 – 4	0 – 2	0 – 4	66,67
ATA-6	2000 - 2001	0 – 4	0 – 2	0 – 5	100
ATA-7	2001 – Act.	0 – 4	0 – 2	0 – 6	133

Conectores SATA

SATA vs PATA : Os conectores (E)IDE, tamén chamados Parallel ATA, substituíronse polos novos conectores Serial ATA, as melloras que presentan son as seguintes.

Paralell ATA	Serial ATA	Vantaxes SATA
Ata 133 MB/s	Mais de 150 MB/s	Máis rápido e en evolución
Jumpers de configuración (MA / SL)	Sen Jumpers (punto a punto)	Fácil de instalar
Faixa de 45 cm de longo	Cable de ata 1 metro de longo	Mellor integración
Faixa de 5 cm de ancho	Cable estreito de 0,5 cm	Mellor movemento de aire
Faixa de 80 fíos	7-wire differential (eliminación de ruído)	Elimínanse os problemas de ruído na transferencia de datos
Conector de 40 pines	Conector sen pines e dun só xeito	Fácil de instalar
Conector de 5 cm de ancho	Conector de 1,25 cm de ancho	Mellor integración
Controlador DMA na placa nai	Soporta DMA	Mellora do funcionamento
Tolerancia de ata 5 V	Tolerancia baixa da voltaxe (0,25 V)	Mellora do deseño
--------	Hot Swap	Mellor integración e uso
CRC só de datos	CRC de datos, comandos e estado	Mellor protección dos datos

No que se refire aos conectores de alimentación e datos vemos as seguintes diferenzas:

Os novos conectores SATA abarcan os seguintes estándares:

Estándar	Ancho de Banda
SATA-150	150 MB/s
SATA-300	300 MB/s
SATA-600	600 MB/s

E, a aparencia dos conectores é a que vemos nas seguintes imaxes:

Conectar os dispositivos SATA á placa base
Modos de comportamento da controladora SATA
Conexión de dispositivos SATA externos:

- Conexión eSATA ou tamén chamado external SATA

- eSATAp ou tamén chamado:

· eSATA/USB combo port (fabricantes de portátiles).

· Power over eSATA (MSI, Delock).

· eSATAp (Delock, Addonics, Dynex, Lindy).

Conectores mSATA

É a revisión 3.1 de SATA.
Trátase dunha conexión SATA para discos de estado sólido en dispositivos móbiles que tamén o veremos en moitas placas para torres.
A máxima transferencia de datos segue sendo a do estándar SATA3, 600 MB/s.
A conexión física non é outra que unha Mini PCI Express.
O conector mSATA quedou obsoleto e foi reemprazado polo conector M.2.

Conectar dispositivos mSATA
Conexión mSATA
Disco de estado sólido con conexión mSATA para o conector anterior

SATA Express

É a revisión 3.2 de SATA.
A máxima transferencia de datos deste novo estándar é duns 2000 MB/s empregando 2 LANEs PCI Express 3.0.
A especificación SATA Express define unha interface que combina os buses SATA e PCI Express, facendo posible a conexión SATA de sempre e a conexión de dispositivos de almacenamento PCI Express.
Podemos configurar os dispositivos de almacenamento dos mesmos tres xeitos que o conector M.2:

- Legacy SATA. Empregado para SSDs SATA. O interface é ao través do driver AHCI e legacy SATA 3.0 a 600 MB/s.

- SATA Express empregando AHCI. Usado por SSDs PCI Express sendo o interface ao través do driver AHCI, cunha velocidade de transferencia máxima de 600 MB/s.

- SATA Express empregando NVMe. Usado por SSDs PCI Express sendo o interface ao través do driver NVMe, cunha velocidade de transferencia máxima duns 2000 MB/s.

Conectar dispositivos SATA Express
Placa base con dous conectores SATA Express.
Un dipositivo SATA Express conectado.
Disco SSD SATA Express, fixarse nos cables de datos e de alimentación.
Conector SATA Express.

- SATA Express

- Exemplo de disco SATA Express ASUS

- Que é SATA Express?

Conector M.2

M.2, orixinalmente chamado NGFF (Next Generation Form Factor), é unha especificación que rempraza ao estándar mSATA. mSATA emprega a conexión física Mini PCIe, agora M.2 busca un especificación moito máis flexible que permita anchos e longos de módulos de distinto tamaño, xunto con características máis avanzadas, pensando, sobre todo, en conectar dispositivos de almacenamento SSD, tanto para dispositivos tipo ultrabooks e tablets como equipos de sobremesa.
Esencialmente, o estándar M.2 é un factor de forma pequeno da implementación do interface SATA Express, polo que con el temos soporte para:

4 LANEs de PCIe [NVMe] :

PCIe Gen3 : 4 * 1GB/s = 4GB/s
PCIe Gen4 : 4 * 2GB/s = 8GB/s

SATA 3.0 (6 Gbps)
Adición dunha interface interna de USB 3.0 (5 Gbps).

O factor de forma M.2 aplícase a múltiples tipos de tarxetas: Wi-Fi, Bluetooth, near field communication (NFC), radio digital, Wireless Gigabit Alliance (WiGig), wireless WAN (WWAN) e discos SSD.
M.2 ten un subconxunto específico de factores de forma só para SSDs.
Cando se instala un disco M.2, este conéctase no socket correspondente e non é necesario cable de alimentación.
A revisión 3.2 de SATA, na súa revisión de agosto do 2013, estandariza o M.2 SATA M.2 como un novo formato para dispositivos de almacenamento e especifica as características do seu hardware.
Podemos configurar os dispositivos de almacenamento M.2 de tres xeitos:

- Legacy SATA. Empregado para SSDs SATA. O interface é ao través do driver AHCI e legacy SATA 3.0 a 6 Gbit/s (600MB/s).

- SATA Express empregando AHCI. Usado por SSDs PCI Express sendo o interface ao través do driver AHCI a 6 Gbit/s (600MB/s).

- SATA Express empregando NVMe. Usado por SSDs PCI Express sendo o interface ao través do driver NVMe a 4 GB/s con Gen 3 ou 8 GB/s con Gen 4.

Conectar dispositivos M.2
Disco SSD M.2.
Disco SSD M.2 conectado no slot.

M.2 é un factor de forma físico. A interface dun conector M.2 pode ser SATA ou PCIe. A principal diferencia é en rendemento e o protocolo de comunicación.

A especificación do estándar M.2 foi deseñada para soportar tanto a interface SATA como a PCIe para SSDs. Un SSD M.2 SATA usará o mesmo controlador que un SSD SATA. Un SSD PCIe usará un controlador especificamente deseñado para soportar o protocolo PCIe. Un SSD M.2 só porde soportar un protocolo, sen embargo algúns sockets M.2 poden soportar tanto o protocolo SATA como o protocolo PCIe.

A interface PCIe é máis rápida que a interface SATA 3.0 (limitada a 600 MB/s). Unha interface PCIe Gen 2 x2 está limitada a 1000 MB/s, unha PCIe Gen 2 x4 está limitada a 2000 MB/s e unha PCIe Gen3 x4 está limitada a 4000 MB/s.

Os formatos máis usados do conector M.2 e as interfaces proporcionadas, son os seguintes (Explicación en Kingston):
Nomenclatura	Muesca en pins	Medidas tarxetas anchoLongo (milímetros)	Interfaces proporcionadas	Uso frecuente
A	8–15	1630, 2230, 3030	PCIe x2, USB 2.0, I²C and DisplayPort x4	Wi-Fi/Bluetooth
B	12–19	3042, 2230, 2242, 2260, 2280, 22110	PCIe ×2, SATA, USB 2.0 and 3.0, audio, User identity module, HSIC, SSIC, I²C and SMBus	SATA and PCIe x2 SSDs
E	24–31	1630, 2230, 3030	PCIe ×2, USB 2.0, I²C, Secure Digital Input Output, UART and PCM	Wi-Fi/Bluetooth
M	59–66	2242, 2260, 2280, 22110	PCIe ×4, SATA and SMBus	PCIe x4 SSDs

Dos formatos anteriores, só o B e o M se usan para SSDs.

O formato B pode soportar os protocolos SATA e/ou PCIe, dependendo do dispositivo. Como máximo soporta PCIe x2 (1000MB/s) no bus.
O formato M soporta os protocolos Sata e/ou PCIe, dependendo do dispositivo. Como máximo soporta PCIe x4 (2000MB/s) no bus.
O formato B+M soporta os protocolos Sata e/ou PCIe, dependendo do dispositivo. Como máximo soporta PCIe x2 (2000MB/s) no bus.

Para o conector M.2 hai diferentes tipos de sockets

Socket 1 foi deseñado para WiFi, Bluetooth, NFC e Wi Gig.
Socket 2 foi deseñado para WWAN, SSD (caching) e GNSS.
Socket 3 foi deseñado para SSDs (SATA e PCIe ata x4)

Os dispositivos deseñados para soportar SATA e PCIe x2 son tamén chamados socket 2 e os dispositivos deseñados para soportar PCIe x4 chámanse socket 3.

Muescas do conector M.2 para os formatos B e M

Os SSDs M.2 non foron deseñados para ser hot-pluggable. Hai que instalar e quitar os SSDs M.2 cando o sistema estea apagado.

Moi bo exemplo de placa base con moita variedade de conectores a Gigabyte GA-X99-SOC Force.

Para facernos unha idea, tamén podemos ver precios de varios discos M.2 e a grande diferencia de velocidade de lectura/escritura dos M.2 por SATA e os M.2 por NVME:

Ano 2016:

M.2 SATA-600 (lectura: 530 MB/s – escritura: 510 MB/s ) : 275 GB a 80€ = 0,3 €/GB
M.2 PCIeX4 NVMe (lectura: 2,2GB/s – escritura: 900MB/s ) : 256 GB a 190€ = 0,74 €/GB

Ano 2017:

Samsung 960 EVO NVMe M.2 (lectura: 3,2 GB/s - escritura: 1,9 GB/s) : 500 GB a 240€ = 0,58 €/GB

SCSI (Small Computer Systems Interface)

Interface de Alta Velocidade para: HD, CD-ROM, Escáner, ...
Uso Profesional. Alto Prezo.
Necesidade de tarxeta controladora (LUN): PCI ou ISA.
Varios dispositivos en Cadea (ID): Normalmente 7
Normalmente cables de 50 fíos e conectores de 50 pins.
Os máis modernos FC-AL e SCSI-FCP: Fibra Óptica; 266 Mb/s e 4 Gb/s e ata 10 Km de lonxitude.
Firewire tamén é un estándar SCSI

Estándar SCSI-3	Tamén Coñecido	Transferencia (MB/s)
SPI	Ultra SCSI	20/40
SPI-2	Ultra2 SCSI	40/80
SPI-3	Ultra3 SCSI	160
SPI-4	Ultra4 SCSI	320
SPI-5	Ultra5 SCSI	640

SAS (Serial Attached SCSI)

Serial Attached SCSI ou SAS, é unha interface de transferencia de datos en serie sucesora de SCSI (Small Computer System Interface) paralelo.

	Parallel SCSI	Serial Attached SCSI (SAS)
Arquitectura	Todos los dispositivos están conectados a un bus compartido	Los dispositivos se conectan punto a punto
Funcionamento	320 MB/s (Ultra320 SCSI); velocidade compartida polos dispositivos conectados ao bus	Dende 3 Gb/s ata 12 Gb/s; velocidade mantida aínda que se agreguen discos ao bus
Nº de Discos	15 discos	16384 discos
Compatibilidade	Incompatible coas demais interfaces de discos	Compatible con Serial ATA (SATA)
Tamaño máximo do cable	12 metros en total (máxima lonxitude entre todos os discos)	8 metros por cada unha das conexións disco - controladora
Factor de forma do cable	Faixas de moitos condutores ocupan moito e teñen alto custo	Conectadores compactos que ocupan pouco espazo e baixo custo
**Hot Plug e Hot Swap**	Non	Si
Identificación dos Dispositivos	Manualmente, o usuario lles configura un número ID distinto	Os dispositivos teñen un ID distinto de fábrica
Terminación	Configuración manual cando se instala	Configuración automática

Na seguinte imaxe vemos dous discos duros, o da esquerda é un disco duro SAS e o da dereita un SATA:

Na seguinte imaxe vemos un conectador de dispositivo SAS a interface SATA:

- No seguinte enlace podedes ver un documento do fabricante Adaptec onde fai unha comparativa moi interesante entre SATA e SAS.

Conector para disquetera (floppy)

En xeral, temos un conector por placa, aínda que, xa as últimas placas non teñen ningún conector.
Hoxe en día, se precisamos utilizar disquetes nun equipo, o normal é comprar un dispositivo externo USB.
Trátase do mesmo conector sexa unha disquetera de 31/2" como de 51/4".
Poden conectarse dous dispositivos por cinta (A: e B:).
Hai que activalos/desactivalos na BIOS (Standard CMOS Setup).
Trátase dun conector de 34 pines.
A faixa é de 34 fíos, esta ten un "xiro" que distingue entre que conector é para a disquetera A: e cal é para a disquetera B:
Conectar as disqueteras á placa base

--- Volver