Arquitecturas de Almacenamiento y Buses de Expansión: SATA, SCSI, SAS y PCIe

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Escrito el 2 de Febrero de 2025 en español con un tamaño de 4,74 KB

Arquitecturas de Almacenamiento y Buses de Expansión

Los discos duros modernos tienen una velocidad de pico (no sostenida) de 157 MB/s.
Las unidades SSD llegan a 250 MB/s.
SATA 2.0 duplica la velocidad de transferencia hasta 3 Gbits/s, 300 MB/s.
SATA 3.0 alcanza una velocidad de 6 GBps, 600 MB/s.
Conexión punto a punto:
- Ancho de banda dedicado por dispositivo.
- No es necesaria configuración Masters-Slave con jumpers (como se hacía en PATA).
- Hot Plugging.
Cable más delgado (7 hilos), más flexible y largo.
- Más fácil instalación y ventilación.
- Conectores SATA mucho más pequeños que los EIDE (1/6 del área).
- 4 hilos para la señal + 3 tierras para minimizar impedancias y crosstalk.
Cable de alimentación.
El cable de datos utiliza un esquema diferencial. Para cada par de hilos, las tensiones son +0.25V y -0.25V.
El esquema diferencial minimiza el ruido.

Se basa en SASI, Shugart Associates System Interface, de 1979, bus empleado para conectar un disco duro con una computadora y poder leer y escribir sectores de datos.
En 1986 ANSI lo normaliza como SCSI, Small Computers System Interface (pronunciado scuzzy).
Inicialmente se usó en el Commodore Amiga, los Apple Macintosh y las máquinas Sun Microsystems.
SCSI nunca ha sido popular en la gama baja de compatibles IBM PC, debido al menor precio y buen rendimiento de los discos ATA.
Los discos SCSI y la combinación RAID más SCSI son comunes en estaciones de trabajo dedicadas a producción de video y/o audio.
Actualmente SCSI es popular en estaciones de trabajo de alto rendimiento y servidores. Los sistemas RAID en servidores casi siempre usan discos duros SCSI (aunque existe la opción SATA con menor coste).

Serial Attached SCSI (SAS) versión serie del SCSI paralelo. Es una arquitectura punto a punto. Usa el mismo conjunto de comandos que SCSI paralelo.
SAS no tiene problemas de terminación y no requiere paquetes de terminación como SCSI paralelo.
SAS elimina el sesgo de reloj.
SAS soporta hasta 16,384 dispositivos mediante el uso de expansores, mientras que SCSI paralelo está limitado a 8 o 16 dispositivos en un solo canal.
SAS soporta una velocidad de transferencia más alta (1.5 o 3.0 Gbit/s) que la mayoría de los estándares SCSI paralelos. La velocidad se realiza en cada conexión iniciador-objetivo, por lo tanto, un mayor rendimiento, mientras que en SCSI paralelo la velocidad se comparte a través de todo el bus multidrop.
Los controladores SAS están obligados por el estándar a soportar dispositivos SATA.
Tanto SAS como SCSI paralelo utilizan el conjunto de comandos SCSI.

SATA es plug compatible con SAS.

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Un conector en la placa base permite insertar una tarjeta de expansión o Host Bus Adapter (módulo de entrada salida) para poder acceder a un periférico.
Permite conectar al PC una tarjeta específica (gráfica), o un periférico específico con una interfaz que no dispone el PC (nueva o actualización).

Desarrollado por Intel en 1992.
Bus de datos de 32 bits.
Bus síncrono de frecuencia de 33 MHz.
Modo ráfaga: 1 transferencia por ciclo.
Velocidad máxima: 33 MHz = 33 Mciclos/s, 1 ciclo = 1 transferencia, 33 Mciclos/s = 33 MT/s, 1 transferencia = 4 B, 33 MT/s = 33 M x 4B/s = 133 MB/s.

Desarrollado por Intel en 1996 como solución a los cuellos de botella que se producían en las tarjetas gráficas que usaban el bus PCI.
AGP proporciona una conexión directa entre el adaptador de gráficos y la memoria.
Es un puerto porque sólo se puede conectar un dispositivo.

Un carril o lane está compuesto de 2 pares de hilos que transmiten en modo diferencial: un par transmite y otro recibe en modo full duplex.
Los slots o conectores PCIe pueden contener de 1 a 32 lanes en potencias de 2 (1, 2, 4, 8, 16 y 32).
El número de carriles se representan con el prefijo × : ×16 representa un conector con 16 carriles.

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