SATA o Serial ATA ha tenido gran éxito como interfaz de conexión y se utiliza en unidades de almacenamiento en las computadoras personales.

La interfaz estándar permite una fácil instalación y compatibilidad entre computadoras y dispositivos de almacenamiento.

El diseño de comunicación serializada ha alcanzado sus límites, con muchas unidades de estado sólido limitadas por el rendimiento de la interfaz en lugar de la propia unidad.

Los nuevos estándares de comunicación entre una PC y estos dispositivos para almacenar datos es donde SATA Express interviene para llenar ese vacío respecto al rendimiento.

Es compatible con los protocolos Serial ATA y PCI Express simultáneamente. Se definió en una sección dentro de la especificación SATA v3.2 lanzada en 2013.

El conector de host admite hasta dos puertos SATA o dos carriles PCI Express. Una señal separada producida por la unidad, le dice al host si el dispositivo es SATA o PCIe. Esto permite que la placa base tenga un solo conector para admitir una unidad SATA o PCIe actual.

En el nivel de la interfaz lógica, SATA Express admite AHCI (Interfaz de Controlador de Host Avanzada), que permite que un dispositivo PCIe sea compatible con entornos de software SATA.

NVM Express (NVMe), que está diseñada para unidades de estado sólido de alto rendimiento, se puede utilizar como interfaz de dispositivo lógico para dispositivos de almacenamiento PCIe conectados.

La velocidad de transferencia de datos del conector SATA estándar ha evolucionado de un máximo de 1.5 Gbps en SATA 1.0, a 3 Gbps en SATA 2.0, y a 6 Gbps en SATA 3.0.

Con el lanzamiento de la actualización SATA 3.2 y el agregado de SATA Express, una unidad SATA conectada a través del bus PCIe podría, en teoría, operar a 12 Gbps.

En comparación, un disco SSD en PCI Express con el estándar PCIe 3.0 actual podría funcionar a 15.8 Gbps.

sata express


¿Qué es la interfaz SATA?

SATA (Tecnología de Adhesión Avanzada en Serie) es un estándar IDE lanzado por primera vez en 2001 para conectar dispositivos como unidades ópticas, discos duros y discos sólidos a la placa base. El término SATA normalmente se refiere a los tipos de cables y conexiones que siguen este tipo de estándar.

Serial ATA reemplaza a Parallel ATA (PATA) como el estándar IDE elegido para conectar internamente dispositivos de almacenamiento en una computadora.

Los dispositivos de almacenamiento SATA pueden transmitir datos hacia y desde el resto de componentes de una PC mucho más rápido que un dispositivo PATA similar.

  • Nota: PATA a veces es denominado IDE. Con SATA se utiliza un término opuesto a IDE, significa que los cables o las conexiones son ATA serie y paralelo.

👉 Profundiza más con las placas bases más recomendadas en fichas comparativas

Comunicación SATA vs PCI Express

Las especificaciones SATA 3.0 existentes están limitadas a un ancho de banda de 6.0 Gbps, lo que se traduce en aproximadamente 750 MB/s.

Con sobrecarga para la interfaz, el rendimiento efectivo está restringido a 600 MB/s. Muchas generaciones actuales con las unidades de estado sólido han alcanzado este límite reclamando algún tipo de interfaz más rápida.

La especificación SATA 3.2, de la cual SATA Express forma parte, es un nuevo estándar de comunicación entre la computadora y los dispositivos. Permite a los dispositivos elegir el método SATA existente, lo que garantiza la compatibilidad con dispositivos más antiguos o utilizar el bus PCI Express más rápido.

El bus PCI Express se usa comúnmente para comunicarse entre la CPU y los dispositivos periféricos, como tarjetas gráficas, interfaces de red y puertos USB.

Bajo los estándares actuales de PCI Express 3.0, un solo carril maneja hasta 1 GB/s, haciéndolo más rápido que la interfaz SATA actual.

Sin embargo, los dispositivos usan más de un carril. De acuerdo con las especificaciones de SATA Express, una unidad con la nueva interfaz puede usar dos carriles PCI Express (generalmente denominado x2) para lograr un ancho de banda potencial de 2 GB/s.

Esta interfaz hace que el ancho de banda sea casi tres veces mayor que la velocidad del hardware SATA 3.0 anterior.

La nueva interfaz SATA Express

Interfaz SATA Express

La imagen anterior muestra el Enchufe (A) que está diseñado para conectarse a un dispositivo PCIe. El Zócalo (B) sería parte de un conjunto de cables para el Enchufe Receptor (A) o un enchufe SATA estándar, y el Zócalo (C) se montaría en una placa base para el Enchufe Receptor (A) o un enchufe SATA estándar.

Los dos últimos conectores son un par de conectores de acoplamiento diseñado para permitir que el Cableado (E) se conecte a las placas bases de una PC de escritorio (D).

La nueva interfaz requiere un nuevo conector. Combina dos conectores de datos SATA con un tercer conector más pequeño, que se ocupa de las comunicaciones basadas en PCI Express.

Los dos conectores SATA son puertos SATA 3.0 completamente funcionales. Un solo conector SATA Express en una computadora puede admitir dos puertos SATA más antiguos.

Todos los conectores SATA Express utilizan el ancho completo, ya sea que la unidad se base en las comunicaciones SATA anteriores o en la interfaz PCI-Express más nueva.

Entonces, un SATA Express maneja dos unidades SATA o una unidad SATA Express.

Debido a que una unidad basada en SATA Express puede usar cualquiera de las tecnologías, debe interactuar con ambas, por lo que usa los dos puertos en lugar de un tercero.

Además, muchos puertos SATA se enlazan a un carril PCI Express para comunicarse con el procesador. El uso de la interfaz PCI Express con una unidad SATA Express desactiva la comunicación con los dos puertos SATA vinculados a esa interfaz.

Limitaciones de la interfaz de comandos

SATA comunica datos entre el dispositivo y la CPU. Además de esta capa, una capa de comandos se ejecuta en la parte superior. La capa de comandos envía los comandos sobre qué escribir y leer desde la unidad de almacenamiento.

Durante años, este proceso fue manejado por la Interfaz de Controlador de Host Avanzado. Está escrito en todos los sistemas operativos actualmente en el mercado, lo que hace que las unidades SATA sean plug and play. No se necesitan controladores adicionales.

Si bien la tecnología funcionó bien con tecnología más antigua y más lenta, como discos duros y unidades flash USB, retiene los SSD más rápidos. Si bien la cola de comandos de AHCI puede contener 32 comandos, solo puede procesar un solo comando a la vez porque solo hay una sola cola.

Aquí es donde entra en juego el conjunto de comandos NVMe (Memoria Rápida No Volátil). Cuenta con 65.536 colas de comandos, cada una con la capacidad de contener 65.536 comandos por cola.

Esto permite el procesamiento paralelo de los comandos de almacenamiento en la unidad. Esto no es beneficioso para un disco duro, ya que se limita a un solo comando debido a los cabezales de la unidad.

Sin embargo, para unidades de estado sólido con múltiples chips de memoria, puede aumentar el ancho de banda escribiendo varios comandos en diferentes chips y celdas simultáneamente.

Esta es una tecnología nueva y no está integrada en la mayoría de los sistemas operativos del mercado. Muchos sistemas operativos necesitan controladores adicionales instalados en las unidades para que las unidades puedan utilizar la nueva tecnología NVMe.

SATA Express admite cualquiera de los dos métodos. Puede utilizar la nueva tecnología con los controladores AHCI y posiblemente pasar a los estándares NVMe más nuevos posteriormente para mejorar el rendimiento, lo que puede requerir que se vuelva a formatear la unidad.

SATA vs PATA

En comparación con Parallel ATA, Serial ATA también tiene el beneficio de costos de cable más baratos y la capacidad de conectar dispositivos en caliente.

La conexión en caliente significa que los dispositivos se pueden reemplazar sin apagar el sistema por completo. Con los dispositivos PATA, deberías apagar la computadora antes de reemplazar un disco duro o cualquier otro componente interno.

  • Nota: si bien las unidades SATA son compatibles con la conexión en caliente (plug & play), el dispositivo que lo utiliza también debe hacerlo con el sistema operativo.

Los cables SATA son mucho más pequeños que los cables gruesos de cinta PATA. Esto significa que son más fáciles de manejar porque no ocupan tanto espacio y se pueden atar más fácilmente, si es necesario. Además, el diseño más delgado da como resultado un mejor flujo de aire dentro del gabinete de la computadora.

Las velocidades de transferencia de SATA son mucho más altas que las de PATA. 133 MB/s es la velocidad de transferencia más rápida posible con dispositivos PATA, mientras que SATA admite velocidades de 187.5 MB/s a 1969 MB/s (a partir de la revisión 3.2)

La longitud máxima de un cable PATA es de solo 18 pulgadas. Los cables SATA pueden ser tan largos como 1 metro. Sin embargo, aunque un cable de datos PATA puede tener dos dispositivos conectados a la vez, una unidad SATA solo permite uno.

Algunos sistemas operativos no admiten dispositivos SATA, como Windows 95 y 98. Sin embargo, dado que esas versiones ya están desactualizadas, no debería ser una preocupación en estos días.

Otra desventaja de los discos duros SATA, es que a veces requieren un controlador de dispositivo especial antes de que la computadora pueda comenzar a leer y escribir datos en ellos.

Los cables conversores SATA

Hay varios adaptadores que puedes comprar si necesitas convertir un tipo de cable antiguo a SATA o convertir SATA a algún otro tipo de conexión.

Por ejemplo, si quieres utilizar tu unidad de disco duro SATA a través de una conexión USB, como formatear la unidad, examinar los datos o hacer una copia de seguridad de los archivos, puedes adquirir un adaptador SATA a USB.

 –>  A través de Amazon, podrás conseguir un cable adaptador SATA / PATA / IDE a USB para tales propósitos.

También hay conversores Molex que puedes utilizar si la fuente de alimentación no proporciona la conexión de cable de 15 pines que necesitas para alimentar el disco duro interno SATA. Estos cables adaptadores son bastante económicos, como este cable Micro SATA.

Limitaciones de la interfaz de comando

SATA es efectivamente una forma de comunicar datos entre el dispositivo y la CPU en una computadora. Además de esta capa, hay una capa de comando que se ejecuta sobre esta para enviar los comandos que se deben escribir y leer desde la unidad de almacenamiento.

Durante años, esto ha sido manejado por AHCI. Esto ha sido tan estandarizado que esencialmente está escrito en todos los sistemas operativos actualmente en el mercado. Esto efectivamente hace que las unidades SATA se conecten y jueguen. No se necesitan controladores adicionales.

Si bien la tecnología funcionó adecuadamente bien con la tecnología anterior más lenta, como los discos duros y las unidades flash USB, realmente retrasa los SSD más rápidos. El problema es que, aunque la fila de comandos de AHCI puede contener 32 comandos, todavía puede procesar solo un comando a la vez porque solo hay una sola fila.

Aquí es donde entra en juego el conjunto de comandos NVMe. Cuenta con un total de 65.536 filas de comandos, cada una con capacidad para contener 65.536 comandos por fila. Efectivamente, esto permite el procesamiento paralelo de los comandos de almacenamiento en el disco.

Esto no es beneficioso para un disco duro, ya que todavía está limitado a un solo comando debido a los cabezales del disco, pero para unidades de estado sólido con sus múltiples chips de memoria, puede aumentar efectivamente su ancho de banda escribiendo múltiples comandos en diferentes chips y células simultáneamente.

Esto puede sonar bien, pero hay un pequeño problema. Esta es una nueva tecnología, y como resultado, no está integrada en la mayoría de los sistemas operativos existentes en el mercado. De hecho, la mayoría tendrá que tener controladores adicionales instalados en ellos para que las unidades puedan usar la nueva tecnología NVMe.

Esto significa que un despliegue del rendimiento más rápido para las unidades SATA Express puede llevar algo de tiempo ya que el software debe madurar de forma similar a la primera presentación de AHCI.

Afortunadamente, SATA Express permite que las unidades utilicen cualquiera de los dos métodos, de modo que ahora puedes utilizar la nueva tecnología con los controladores AHCI y posiblemente pasar a los estándares NVMe más recientes para un mejor rendimiento, aunque probablemente requiera que se vuelva a formatear la unidad.

Características de las especificaciones SATA 3.2

Las nuevas especificaciones SATA agregan más que los nuevos métodos de comunicación y conectores. La mayoría están dirigidas a las computadoras móviles, pero pueden beneficiar a otras computadoras no móviles.

La característica de ahorro de energía más notable es el modo DevSleep. Es un nuevo modo de energía que permite que los sistemas de almacenamiento casi hibernen.

Este modo reduce el consumo de energía cuando está en modo de suspensión para mejorar los tiempos de funcionamiento de portátiles especiales, incluidos los Ultrabooks diseñados en torno a unidades SSD y bajo consumo de energía.

Las Unidades Híbridas de Estado Sólido (SSHD) también se benefician de los nuevos estándares, ya que agregaron un nuevo conjunto de optimizaciones.

En las implementaciones actuales de SATA, el controlador de la unidad determina qué elementos deben y no deben almacenarse en caché en función de lo que se solicite.

Con la nueva estructura, el sistema operativo le dice al controlador de la unidad qué elementos debe contener en la caché, lo que reduce la sobrecarga en el controlador de la unidad y mejora el rendimiento.

Finalmente, hay una función para usar con configuraciones de unidades RAID. Uno de los propósitos de RAID es la redundancia de datos.

En el caso de una falla en la unidad, esta se reemplaza y los datos se reconstruyen a partir de la suma de comprobación. Un nuevo proceso en los estándares SATA 3.2 mejora el proceso de reconstrucción al reconocer qué datos están dañados y cuáles no.

Implementaciones que no se han aprovechado

SATA Express ha sido un estándar oficial desde finales de 2013. No llegó a los sistemas informáticos hasta el lanzamiento de los conjuntos de chips Intel H97 / Z97 en 2014. Aunque las placas bases presentaban la nueva interfaz, no había unidades en el momento de su lanzamiento.

La razón por la que la interfaz no se popularizó rápidamente fue por causa de la interfaz M.2. Se utiliza exclusivamente para unidades de estado sólido que utilizan un factor de forma más pequeño.

Las unidades de disco magnético tienen dificultades para superar los estándares SATA. M.2 tiene más flexibilidad porque no depende de las unidades más grandes. También puede utilizar cuatro carriles PCI Express, lo que significa unidades más rápidas que los dos carriles de SATA Express.

AMD lanzó sus microprocesadores Ryzen a principios de marzo de 2017, brindando soporte integrado para SATA Express a la plataforma AMD a través del zócalo AM4.

Información adicional sobre los cables y conectores SATA

Los cables SATA son largos, cables de 7 pines. Ambos extremos son planos y delgados. Un extremo se conecta a un puerto en la placa base, generalmente etiquetado como SATA, y el otro en la parte posterior de un dispositivo de almacenamiento como un disco duro SATA.

Los discos duros externos también se pueden usar con conexiones SATA, claro que el disco duro en sí debe tener también una conexión SATA. Esto se denomina eSATA.

La forma en la que funciona es que la unidad externa se conecta a la conexión eSATA en la parte posterior de la PC junto a las otras aberturas para componentes como el monitor, el cable de red y los puertos USB.

Dentro de la PC, la misma conexión SATA interna se realiza en la placa base, como si el disco duro estuviera fijo dentro del gabinete.

Las unidades eSATA son intercambiables con la conexión en caliente de la misma manera que las unidades SATA internas.

  • Nota: la mayoría de las computadoras no vienen preinstaladas con una conexión eSATA en la parte posterior del gabinete. Sin embargo, puedes comprar el soporte interno SATA a eSATA mucho más barato.

Una advertencia con los discos duros SATA externos es que el cable no transfiere energía, solamente datos. Esto significa que a diferencia de algunas unidades USB externas, las unidades eSATA requieren un adaptador de alimentación, como el que se conecta a la pared.

👉 DEFINICIÓN DE LAS PLACAS BASES PARA PC

Si este contenido te ha resultado interesante, puedes contribuir con tu voto
[Votos: 1 Promedio: 4]