15. ide pata dan sata

2,461 views

Published on

Download slide ini di http://www.rumah-belajar.org

Published in: Education, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,461
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
388
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

15. ide pata dan sata

  1. 1. IDE/PATA dan SATA 1
  2. 2.  Download slide di http://rumah-belajar.org
  3. 3. Pendahuluan  IDE (Integrated Drive Electronic) adalah Interface yang dikembangkan untuk menyambungkan perangkat penyimpan data (storage device) : Hardisk drive, floppy drive dan CD-ROM Drive  Pengertian IDE tidak hanya sebuah interface dan connector tetapi juga terdapat drive controller yang terintegrasi pd perangkat drivenya (built-in controller )  IDE, dikembangkan oleh Western Digital bekerjasama dengan Control Data Corp. dan Compaq Computer, yang muncul yang pada tahun 1986, dengan Hardisk ST-506 (5 Mbyte), pada Compaq PC (386)
  4. 4. Pendahuluan IDE berdasarkan pada 16-bit ISA bus (Industry Standard Architecture) yang disambungkan langsung ke data bus 16-bit ISA bus dikembangkan perusahaan IBM PC untuk IBM AT (Advanced Technology) pada tahun 1984 sebagai perluasan dari 8 bit-ISA pada IBM PC XT Pada tahun 1994 IDE interface di standarisasi oleh ANSI (American National Standard Institute) yang diberi nama AT Attachment (ATA) Interface for Disk Drives, yang dikenal dengan sebutan ATA-1 Pada tahun 1994, Western Digital memperkenalkan EIDE (Enhanced IDE) yang merupakan cikal bakal ATA-2 oleh ANSI
  5. 5. Pendahuluan Tahun 2003 Terminologi ATA diganti menjadi PATA (Parallel ATA) semenjak munculnya SATA (Serial ATA) Diperkirakan peralatan berbasis PATA pada tahun 2010 digantikan oleh peraltan berbasis SATA Selain Standar resmi (oleh ANSI) terdapat variasi dari standar ATA yang dikeluarkan oleh beberapa fabrikan seperti misalnya Fast ATA, Ultra ATA
  6. 6. Standar Resmi ATA ANSI Interface Standard PIO Ultra DMA Notable Features or DMA Modes Number Modes Modes Enhancements Added Standard (includes Added Added Introduced date) Single word 0, 1, 2; ATA-1 X3.221-1994 0, 1, 2 -- -- multiword 0 Block transfers, Logical block addressing, ATA-2 X3.279-1996 3, 4 Multiword 1, 2 -- Improved identify drive command Improved reliability, ATA-3 X3.298-1997 -- -- -- SMART, Drive security ATA/ATAP NCITS 317- Ultra DMA, 80-conductor -- -- 0, 1, 2 I-4 1998 IDE cable, CRC ATA/ATAP NCITS 340- -- -- 3, 4 -- I-5 2000 LBA expansion? Acoustic ATA/ATAP 2002 -- -- 5 management? Multi I-6 media streaming? 6
  7. 7. Standar Tidak Resmi  Enhanced IDE (ATA-2)  Fast ATA & Fast ATA-2 (ATA-2)  Ultra ATA/33 (ATA/ATAPI-4)  Ultra ATA/66 (ATA/ATAPI-5)  Ultra ATA/100 (ATA/ATAPI-6)  Plug and Play ATA 7
  8. 8. Standar Interface ATA  ATA-1  Berdasarkan subset standar konektor ISA 96-pin yang menggunakan 40 atau 44 konektor pin  Dalam versi 44-pin, empat pin ekstra digunakan untuk menyediakan daya ke drive yang tidak memiliki konektor daya yang terpisah  Menyediakan signal timing untuk fungsi direct memory access (DMA) dan programmed input/output(PIO)
  9. 9. Standar Interface ATA  ATA-2  Mulai mengimplementasikan DMA secara penuh  Laju transfer standar DMA meningkat dari 4.16 MBps ke 16.67 MBps  Menyediakan power management, dukungan thd kartu PCMCIA, dan piranti removable  Sering disebut EIDE (Enhanced IDE), Fast ATA atau Fast ATA-2
  10. 10. Standar Interface ATA  ATA-3  Self-Monitoring Analysis dan Reporting Technology (SMART)  Menambahkan proteksi password untuk pengaksesan drive
  11. 11. Standar Interface ATA  ATA-4  Dukungan Ultra DMA dan pengintegrasian standar AT Attachment Packet Interface (ATAPI)  Istilah “packet interface” berasal dari perintah pada interface ATAPI dikirim dalam kelompok yang disebut ‘packet’.  ATAPI menyediakan interface untuk CD-ROM drives, tape backup drives dan piranti penyimpan removable lainnya  Ultra DMA meningkatkan transfer rate DMA dari 16.67 MBps pada ATA-2 menjadi 33.33 MBps
  12. 12. Standar Interface ATA  ATA-4 menggunakan kabel yang memiliki 80 conductor  40 conductor tambahan adalah kawat-kawat ground yang diletakkan diantara 40 conductor standar untuk meningkatkan kualitas sinyal  ATA-4 juga dikenal sebagai Ultra DMA, Ultra ATA dan Ultra ATA/33
  13. 13. Standar Interface ATA  ATA-5  Auto detection dari kabel yang digunakan: 40-conductor atau 80-conductor  Ultra DMA ditingkatkan sampai 66.67 MB/sec dengan penggunaan kabel 80- conductor  ATA-5 juga disebut sebagai Ultra ATA/66.
  14. 14. Kabel  Piranti IDE menggunakan ribbon cable untuk terhubung satu sama lain  Terdapat connector pada tiap ujung kabel dan ditengah (sekitar 2/3) jarak dari ujung yang terhubung ke motherboard  Kabel ini tidak boleh melebihi total panjang 18 inches atau 46 cm (12 inches dari konektor pertama ke konektor kedua, dan 6 inches dari konektor
  15. 15. Kabel  Ketiga konektor biasanya memiliki warna yang berbeda:  connector biru terhubung ke motherboard.  connector hitam terhubung ke primary (master) drive.  connector abu-abu terhubung ke secondary (slave) drive.
  16. 16. Kabel  4 pin terakhir haya digunakan oleh piranti yang membutuhkan daya melalui kabel ribbon.
  17. 17. Konfigurasi IDE/ATA  IDE/ATA interface controller: mengatur aliran informasi pada IDE/ATA channel. 19
  18. 18. Konfigurasi IDE/ATA  IDE/ATA Channels dan Resource IRQ I/O Addresses Channel Popularity and Support Used Used 1F0-1F7h and Primary 14 Used by all PCs using IDE/ATA 3F6-3F7h 170-177h and Present on all modern PCs; usually Secondary 15 (10) 376-377h used for an ATAPI optical drive 1E8-1EFh and Used uncommonly, can have software Tertiary 11 (12) 3EE-3EFh support problems 168-16Fh and Very rarely used, can have software Quaternary 10 or 11 36E-36Fh support problems 20
  19. 19. Konfigurasi IDE/ATA  Single, Master and Slave Drives and Jumpering: pada masing-masing channel IDE/ATA dapat menangani dua devais (Master & Slave) yang ditentukan oleh pemasangan jumper (tidak bergantung pada posisi konektor). 21
  20. 20. Konfigurasi IDE/ATA  Konfigurasi menggunakan Cable Select: pada sistem ini posisi Master & Slave ditentukan oleh posisi dimana devais dipasangkan pada konektor yang bertujuan meniadakan penggunaan jumper (memerlukan kabel khusus).
  21. 21. IDE/ATA Controllers - Tiap PC yg menggunakan IDE/ATA min punya 1 IDE/ATA Controller - IDE/ATA controller : Penghubung antar HD internal controller dgn seluruh sistem, mengatur alur informasi pd channel IDE/ATA. - Controller generasi awal (80’ – 90’) adalah ISA Bus Cards, EISA & MCA (tidak umum), kemudian digantikan oleh VESA local Bus, kemudian digantikan lagi oleh PCI Bus - Gambar kanan IDE/ATA Controller, PCI interface connector dibagian bawah. 2 IDE/ATA channel connectors di bagian atas card , gambar kiri slot IDE/ATA connectors
  22. 22. Konektor IDE/ATA  Standard (40-Conductor) IDE/ATA Cables  Ultra DMA (80-Conductor) IDE/ATA Cables 24
  23. 23. PIO Modes  Merupakan metode transfer data yang pertama kali digunakan pada interface IDE/ATA.  Teknik transfer data dimana sistem CPU dan hardware penunjang secara langsung mengatur transfer data antara sistem dan drive.  Cycle time menyatakan waktu maksimum yang diperlukan untuk setiap transfer yang dilakukan.  Transfer rate menyatakan kecepatan transfer data eksternal dari drive (interface transfer rate). 25
  24. 24. Programmed I/O (PIO) Modes PIO Cycle Time Maximum Mod (nanoseconds Transfer Rate Defining Standard e ) (MB/s) Mode 0 600 3.3 ATA Mode 1 383 5.2 ATA Mode 2 240 8.3 ATA Mode 3 180 11.1 ATA-2 Mode 4 120 16.7 ATA-2 26
  25. 25. DMA Modes  DMA adalah istilah umum untuk transfer protocol yang mana periperhal mentransfer informasi secara langsung dari dan ke memori  Single word DMA modes tiap transfer yang dilakukan hanya memindahkan satu word data  Multiword DMA modes dalam tiap transfer memindahkan beberapa word data 27
  26. 26. DMA Modes  Third-party DMA : controller pada motherboard yang mengatur transfer DMA.  First-party DMA : controller pada drive yang langsung mengatur transfer (bus mastering)
  27. 27. Direct Memory Access (DMA)Modes Cycle Time Maximum DMA Mode (nanoseconds Transfer Rate Defining Standard ) (MB/s) Single Word 960 2.1 ATA Mode 0 Single Word 480 4.2 ATA Mode 1 Single Word 240 8.3 ATA Mode 2 Multiword 480 4.2 ATA Mode 0 Multiword 150 13.3 ATA-2 Mode 1 Multiword 120 16.7 ATA-2 Mode 2 29
  28. 28. Ultra DMA (UDMA) Modes (2)  Pengembangan dari DMA dengan cara memanfaatkan double transition clocking dimana dalam satu cycle terjadi dua kali transfer pada saat pulsa naik dan pulsa turun.  Penggunaan cyclical redundancy checking (CRC), yakni algoritma untuk menentukan apakah data yang dikirimkan rusak atau tidak.  Agar dapat beroperasi diatas mode 2 diperlukan kabel 80-konduktor untuk mencegah interferensi. 30
  29. 29. Ultra DMA (UDMA) Modes Cycle Time Maximum Ultra DMA (nanose Transfer Rate Defining Standard Mode conds) (MB/s) Mode 0 240 16.7 ATA/ATAPI-4 Mode 1 160 25.0 ATA/ATAPI-4 Mode 2 120 33.3 ATA/ATAPI-4 Mode 3 90 44.4 ATA/ATAPI-5 Mode 4 60 66.7 ATA/ATAPI-5 Mode 5 40 100.0 ATA/ATAPI-6 31
  30. 30. INTERFACE UNTUK HARDDISK  Performance harddisk sebagai mass storage device meningkat secara exponensial  ATA telah mencapai batas data rate.Dibutuhkan interface dengan bandwidth yang dapat mengimbangi peningkatan tersebut.
  31. 31. KRITERIA SHANNON  Bandwidth dari suatu channel ditentukan oleh nilai SNR nya  Suatu channel yang memiliki banyak noise, bandwidthnya harus kecil, agar tidak terjadi banyak error atau data loss.  SOLUSI : untuk memperbesar bandwidth channel, maka noise harus direduksi  Hal inilah yang membatasi data rate dari interface ATA  Sumber noise pada channel data harddisk adalah EMI (Electromagnetic Interference) dan magnetic field crosstalk.  Noise EMI ini berbanding lurus dengan tegangan signal (volts), panjang penghantar dan berbanding terbalik dengan jarak antar signal  Magnetic field crosstalk sebanding dengan rate perubahan arus dan jumlah coupling diantara current loops
  32. 32. SATA (SERIAL ATA)  SATA muncul sebagai interface pengganti ATA untuk harddisk modern  SATA menggunakan 7-pin conductor yang terdiri dari 4 signal dan 3 ground dengan konfigurasi GSSGSSG  Embedded clock 1500 MHz  Topologinya : point-to-point  Tegangan signal high yang digunakan hanya 250mV  Sebagai perbandingan : Ultra ATA menggunakan 80-pin conductor dengan 40 GND yg disusun secara pair dengan 40 Signal, metoda signalling single-ended, strobe clock 25 MHz, topologi bus, dan tegangan signal highnya 5V  Perubahan struktur interface ini menyebabkan SATA dapat menekan noise pada channel data
  33. 33. PERBANDINGAN BEBERAPAINTERFACE HARDDISK
  34. 34. KELEBIHAN SATA  Panjang kabel max mencapai 1 meter (Ultra ATA hanya 18 inch)  Drive yang dapat dihubungkan 1 sampai 15 menggunakan port multiplier (ATA hanya 2 drive)  Bandwidth 150 MBps, 300 MBps, 600 MBps (bandwidth ATA max 133 MBps)  MTBF SATA adalah 500-600K hours  SATA II didesign untuk support hot-swapping of drives  SATA merupakan storage interface yang memiliki cost-performance ratio terkecil dibandingkan ATA, SCSI, SAS dan FC
  35. 35. ATA vs SATA Bandwidth SATA lebih tinggi dari ATA :  ATA menggunakan Ultra DMA transfer : 25 MHz strobe clock X 2 (untuk double data rate clocking) X 16 bit transfer per edge clock (paralel 16-bit) / 8 bit per byte = 100 MByte/sec  SATA 1st generation : 1500 MHz embedded clock X 1 bit per clock (serial) X 80% efisiensi 8b/10b encoding / 8 bit per byte = 150 MByte/sec
  36. 36. PIN ASSIGNMENT Susunan pinout pada interface SATA dengan konfigurasi GSSGSSGKabel power (4/5cable), kabel data (7cable), connector data (7pins), dan connector power(15pins) pada interface SATA
  37. 37. TOPOLOGI SATA  Topologi SATA adalah point-to-point  Protokol SATA memiliki 4 layer  Satu port hanya dapat digunakan untuk 1 device.
  38. 38. TOPOLOGI SATA Keuntungan point-to-point topology dibandingkan arsitektur bus : 1. Menambah jumlah disk drive tidak menurunkan kinerja sistem 2. Mengeliminasi overhead karena sharing akses antara master & slave harus bergantian.
  39. 39. SATA COMMUNICATION LAYER MODEL  Layer physical SATA  menggunakan signalling 250mV, hanya 1/20 dari ATA, sehingga tidak perlu IC penguat khusus yang terbuat dari 5V tolerant silicon. Tegangan yg kecil ini dapat langsung diproses oleh IC driver biasa.  tiap signal transmit dan receive memiliki differential pairnya  Power supply 12V, 5V dan 3V  Serializer dan Deserializer 10-bit per character  OOB (out of band) signalling, Power on sequencing, dan Speed negotiation
  40. 40. SATA COMMUNICATION LAYER MODEL  Layer link SATA  Bertanggungjawab untuk sending dan receiving frame  Terdiri dari : primitive character encoder/decoder, 8B/10B codec, 32-bit CRC calculator, data scrambler/descrambler, dan layer controller  Layer transport SATA  Packing dan unpacking informasi ATA/ATAPI ke bentuk FIS (Frame Information Structure)  Manajemen FIFO dan memory buffer untuk mengontrol data flow  Layer application SATA  Maintain software & driver compatibility
  41. 41. SATA CONNECTORPower & data interface connector beserta lokasinya pada harddisk form factor 2.5”dan 3.5”
  42. 42. SATA CONNECTOR SATA combo-connector : (a) & (c)  data connectorMale-female data connector (b) & (d)  power connector
  43. 43. KONEKSI SATA Koneksi sistem storage menggunakan interface SATA memerlukan :  I/O Controller dan connectornya  I/O module  EEPROM  SEP (Storage Enclosure Processor)
  44. 44. KONEKSI SATA (2) Blok diagram interkoneksi sistem I/O menggunakan SATA Bagian yg diarsir adalah backplane
  45. 45. KONEKSI SATA (3) Koneksi antara I/O controller, SEP (Storage Enclosure Processor), dan hard drive
  46. 46. SATA PROTOCOL  Secara sederhana susunan frame SATA sebagai berikut  Frame SATA terdiri dari :  SOF  Start of Frame primitive  FIS  Frame Information Structure  CRC  32-bit CRC dihitung berdasarkan bobot FIS  EOF  End of Frame primitive
  47. 47. SATA PROTOCOL (2)  Data primitive adalah 32-bit DWORD untuk menginisialisasi kontrol dari serial line. Contohnya : handshaking, flow-control signal, X_RDY, dll  Data character pada SATA dikirimkan berupa FIS. 1 character = 10 bits.  SATA merupakan channel yang full-duplex, dapat mentransmit dan receive data secara bersamaan Komunikasi full-duplex antara host & device Macam-macam isi content command, FIS, dan primitive

×