La interfaz IDE
por Azrael86 7Las interfaces son un componente vital en cualquier placa base, ya que son las encargadas de transmitir los datos entre los distintos componentes y periféricos de nuestro sistema. Podemos encontrar varios tipos: la que comunica el procesador con el chipset (conocida como FSB o bus frontal), la que comunica el chipset y los distintos componentes de la placa base, etc. Estas interfaces son importantes de cara al rendimiento de nuestro ordenador, ya que aunque tengamos el procesador más potente, si la interfaz no tiene la velocidad suficiente para enviarle los datos que necesita, éste tendrá que esperar y por tanto el rendimiento del sistema bajará notablemente.
En este tutorial haremos referencia a la interfaz que se encarga de comunicar nuestros discos duros con el chipset principal: la interfaz IDE. Aunque no es la única que puede realizar esta función, ya que otras interfaces como SCSI cumplen el mismo cometido, si es una de las más extendidas
La interfaz IDE (Integrated Drive Electronics, electrónica de unidades integradas), se utilizan para conectar a nuestro ordenador discos duros y grabadoras o lectores de CD/DVD y siempre ha destacado por su bajo coste y, últimamente, su alto rendimiento equiparable al de las unidades SCSI, que poseen un coste superior.
La mayoría de las unidades de disco (dispositivos de almacenamiento de datos como discos duros, lectores de CD-ROM ó DVD, etc.) actuales utilizan este interfaz debido principalmente a su precio económico y facilidad de instalación, ya que no es necesario añadir ninguna tarjeta a nuestro ordenador para poder utilizarlas a diferencia de otras interfaces como SCSI (que veremos más adelante), ya que todas las placas bases actuales (comenzó implementarse de forma general en ellas a partir de los procesadores 486 sobre el año 1988) incluyen dos canales IDE a los que podremos conectar hasta cuatro dispositivos IDE (dos en cada canal). En multitud de ocasiones, la controladora IDE venía integrada en la tarjeta de sonido.
La normativa ATA (Advanced Technology Attachment, conector de tecnología avanzada) se define por primera vez en el año 1988 utilizando el obsoleto modo PIO (Programmed Input Output, Entrada y salida programada) para transmitir datos. Hablar de interfaz ATA es lo mismo que hablar de interfaz IDE, puesto que ambas tecnologías han estado siempre ligadas.
El principal inconveniente de este modo es que es necesaria la intervención del procesador para la transmisión de los datos, por lo que el rendimiento del sistema se ve afectado. Dentro del modo PIO, podemos distinguir varias evoluciones:
- Modo PIO-0: Es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 3,3 MB/s
- Modo PIO-1: Es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 5,2 MB/s
- Modo PIO-2: Es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 8,3 MB/s
Todos estos modos pertenecen a la especificación ATA, pero en 1996, dada la necesidad de un mayor flujo de datos, aparece la nueva especificación ATA-2 o EIDE (Enhanced IDE) que da lugar también a la aparición de dos nuevos modos de transmisión de datos:
- Modo PIO-3: Es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 11,1 MB/s
- Modo PIO-4: Es capaz de transmitir datos a velocidades de hasta 16 MB/s
Debido al bajo rendimiento de este modo y al uso que hacían del procesador, en 1998 nace un nuevo modo de transmisión de datos, conocido como Ultra ATA que hace uso de un bus DMA (Direct Memory Access, acceso directo a la memoria) y no requiere la intervención del procesador para la transferencia de datos. Además, este estándar ha ido evolucionando y actualmente alcanza velocidades de hasta 133 MB/s.
- ATA 33: Esta norma tiene varias velocidades de transmisión de datos, según el modo UltraDMA que soporten la unidad y la controladora IDE: usando el modo UltraDMA 0 es capaz de llegar a los 16,67 MB/s, con el modo UltraDMA 1 esta velocidad llega hasta los 25 MB/s y utilizando el modo UltraDMA 2 alcanza los 33 MB/s.
- ATA 66: Dentro de esta norma también podremos encontrar dos variantes: utilizando el modo UltraDMA 3 podremos alcanzar velocidades de hasta 44,44 MB/s, mientras que con el modo UltraDMA 4 podemos llegar a los 66 MB/s.
- ATA 100: Esta norma utiliza el modo UltraDMA 5 y alcanza velocidades de hasta 100 MB/s.
- ATA 133: Esta ha sido la última especificación en salir y con ella podremos alcanzar velocidades de transferencia de hasta 133 MB/s. También es la última especificación de lo que ha pasado a llamarse PATA (Parallel ATA) debido a la reciente aparición de la interfaz SATA (Serial ATA) que trataremos a continuación.
Para la conexión de estos dispositivos es necesario un cable IDE, pero si queremos aprovechar las posibilidades DMA de nuestros dispositivos, es necesario que éste sea de 80 hilos, mientras que si nuestro dispositivo tan sólo posee características PIO el cable deberá contar con tan solo 40 hilos. El modo ATA 33 también puede ser usado con un cable convencional de 40 hilos.
Es importante señalar que estas son velocidades máximas teóricas que, por desgracia, casi nunca se alcanzan y nunca de manera sostenida.
Esta interfaz ha sido diseñada para sobrepasar los límites de la actual interfaz Parallel ATA. La interfaz Serial ATA será totalmente compatible con todos los sistemas operativos actuales y poco a poco irá sustituyendo a la interfaz PATA, aunque ambos sistemas convivirán durante cierto tiempo. Cabe destacar que las placas bases actuales soportan ambos tipos de interfaces.
Gracias a esta interfaz, podremos obtener unas mayores velocidades (inicialmente hasta 150 MB/s, aunque en la siguiente versión esta cifra se doblará y posteriormente se llegará a los 600 MB/s), crear discos duros de mayor capacidad y reducir el consumo eléctrico de las unidades. Además, el cable mediante el cual la unidad se conecta a la placa base es mucho más pequeño (tan sólo tiene siete conectores), lo que ayuda a mejorar la ventilación y es menos sensible a las interferencias, por lo que se podrán crear cables más largos sin ningún problema.
Si nuestra placa base no posee una interfaz SATA y disponemos de alguna unidad que requiera esta interfaz, es posible adquirir tarjetas PCI con una controladora de este tipo, pero debido a las características del bus PCI, sólo podremos transferir datos según el estándar SATA 150 y no podremos aprovechar las futuras generaciones de este estándar.
La interfaz SCSI ha sido tradicionalmente el estándar para conectar dispositivos que necesitaran unas velocidades de transferencias elevadas, como discos duros destinados a edición de audio y vídeo. Sus principales características son:
- La velocidad de transferencia de datos de estas unidades puede llegar hasta los 160 MB/s.
- Es posible conectar hasta 15 dispositivos a la misma tarjeta SCSI sin tener que generar por ello nuevas interrupciones.
- Los dispositivos SCSI pueden leer y escribir datos simultáneamente incrementando su rendimiento, lo que les hace ideales para la grabación y monitorización simultánea.
- En el mercado existen unidades SCSI que trabajan a una velocidad de 15.000 rpm, mientras que las mejores unidades IDE tan sólo lo hacen a 7.200 rpm. A mayor rpm, mayor velocidad de lectura y escritura de la unidad.
- Los tiempos de accesos a los datos de estas unidades rondan los 6-7 ms y se reducen hasta 3-4 ms en las unidades de 15.000 rpm, mientras que el tiempo de acceso de las mejores unidades IDE no suele bajar de los 8 ms.
Sin embargo, no todo está a favor de las unidades SCSI, ya que las unidades IDE han avanzado mucho y, aunque no las alcanzan aún en prestaciones, cada vez están más cerca. Sin embargo, la mayor ventaja que poseen los dispositivos IDE es el precio: para la misma capacidad, un dispositivo IDE puede costar un 30% o hasta un 50 % más barato. Además, todas las placas bases actuales incluyen una controladora IDE por lo que, al contrario que ocurre con las unidades SCSI, no necesitaremos añadir a nuestro sistema una controladora SCSI mediante un bus PCI.
A pesar de esta explicación, es posible que muchos usuarios aún se pregunten qué tipo de unidad deben adquirir. La decisión no es demasiado complicada: si no vamos a tratar temas como edición de vídeo o de audio con un número elevado de pistas (una unidad IDE podrá trabajar perfectamente con hasta 24 pistas de audio), es un gasto innecesario decantarse por la opción SCSI. Sin embargo, si queremos conectar muchas unidades, tanto externas como externas o trabajamos con muchas pistas de audio y/o edición de vídeo profesional, merece la pena el gasto adicional que supone adquirir una o varias unidades SCSI.
También podemos adquirir una solución mixta: adquirir una unidad IDE de gran capacidad para instalar en ella el sistema operativo, programas, datos, etc. y una unidad SCSI más pequeña para realizar la edición de vídeo y audio. Con esto, nos aseguramos poder trabajar con el audio en tiempo real sin ningún tipo de problemas y disponer de suficiente espacio de almacenamiento para nuestros datos.
En este apartado veremos como configurar de forma óptima nuestras unidades IDE, ya que aunque a cada canal IDE podamos conectar dos dispositivos, no se pueden realizar tareas de lectura o escritura a la vez en ambos.
Conectar uno de estos dispositivos no es difícil: tan sólo tendremos que localizar en nuestra placa base los conectores IDE (podremos localizarlos porque al lado pone normalmente IDE 1 ó IDE 2, según el canal que sea) y conectar ahí el extremo del cable que pone: System. Después, conectar la unidad al extremo del cable si funciona como maestra o al conector del medio si funciona como esclava (si nuestro cable sólo tiene un conector, la unidad debe ir como maestra).
Para seleccionar si nuestra unidad funcionará como maestra o como esclava (sólo si es PATA), debemos configurar adecuadamente los jumpers que ésta incluyen. Para saber como debemos colocarlos, tan sólo debemos comprobar en nuestra unidad el esquema que ésta suele incluir.
Las normas básicas que tenemos que tener en cuenta son:
- A cada canal podremos conectar dos dispositivos IDE.
- Una de estas unidades debe ir configurar como maestra, mientras que la otra va como esclava. Esto no es más que una forma de nombrarlas, es decir, no porque conectemos la unidad como maestra ésta funcionará más rápida.
- Ambas unidades no puede utilizar a la vez el mismo canal IDE, es decir, si tratamos de utilizar dos dispositivos conectados al mismo canal IDE a la vez, el rendimiento de ambos se verá reducido.
- Al tener dos controladores IDE en la placa base, podremos conectar hasta 4 dispositivos. Si necesitamos conectar más, deberemos recurrir a una tarjeta controladora PCI externa.
- El disco duro que contenga el sistema operativo debe ir como maestro en el primer canal IDE.
Para entender esto con más claridad, a continuación veremos unos ejemplos:
• Unidades a conectar: Un disco duro y un lector de DVD.
En esta ocasión lo más recomendable es conectar cada uno como maestro en un canal IDE (el disco duro en el primario y el lector en el secundario) para evitar que las transferencias de uno “estorben” las del otro.
• Unidades a conectar: Un disco duro, un lector de CDs y una grabadora.
La opción más recomendable para esta configuración es conectar el disco duro y el lector de CDs juntos en el canal IDE primario (siempre el disco duro como maestro) y la grabadora sola en el IDE secundario. El objetivo de esta configuración es asegurar que podamos hacer copias de CD a la máxima velocidad posible, ya que al encontrarse la grabadora sola en su bus IDE, no compartirá dicho bus con ningún otro dispositivo.
• Unidades a conectar: Dos discos duros, un lector de CDs y una grabadora.
En este caso lo ideal sería conectar las unidades tal como están en el apartado anterior y añadir el segundo disco duro como esclavo de la grabadora.
- Tiempo de acceso: Es el tiempo medio que tarda el disco duro en desplazar el cabezal hasta el lugar donde están los datos. Actualmente suele rondar los 8-10 ms para unidades IDE.
- Interfaz: Es importante conocer si el disco duro es Parallel ATA o Serial ATA y si utiliza el estándar ATA133, ATA100, etc. Actualmente no deberíamos comprar nada por debajo de ATA133 o SATA.
- Tamaño: Indica el máximo número de datos que nuestro disco duro podrá almacenar. Actualmente lo más pequeño que podemos encontrar ronda los 40-60 GB, aunque la mayoría tienen ya una capacidad de 80-120 GB. También es posible encontrar discos duros mayores, de hasta 160 GB, pero debido a su precio no suelen ser muy utilizados.
- Buffer: Es importante que nuestro disco duro incluya un buffer de 2 MB al menos (en caso de servidores esta cifra puede ascender hasta los 8 ó 16 MB), ya que ahí guarda los datos que más se utilizan para evitar tener que estar accediendo continuamente físicamente a los datos del disco duro y ofrecer así un mayor rendimiento.
- Velocidad de rotación: Los discos duros IDE actuales giran a unas 7200 rpm y es muy raro ver en el mercado de primera mano un disco duro que gire a menos velocidad.
Como hemos podido comprobar, el estándar IDE aún tiene mucho que decirnos con la nueva interfaz Serial ATA y, quizás en un futuro, supere las prestaciones de la interfaz SCSI por un precio muy inferior a ésta.
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