IDE/PATA dan SATA memberikan informasi tentang standar interface untuk menghubungkan perangkat penyimpanan data seperti hard disk drive ke komputer. PATA (Parallel ATA) merupakan standar awal yang kemudian digantikan oleh SATA (Serial ATA) karena mampu meningkatkan kecepatan transfer data hingga 600 MBps melalui penggunaan kabel serial 7 pin dan teknologi baru."

1. IDE/PATA dan SATA
1

2.  Download slide di
 http://rumah-belajar.org

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Standar Interface ATA
 ATA-3
 Self-Monitoring Analysis dan Reporting
Technology (SMART)
 Menambahkan proteksi password untuk
pengaksesan drive

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. 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. 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. 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. 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.

18. Kabel
 4 pin terakhir haya digunakan oleh
piranti yang membutuhkan daya melalui
kabel ribbon.

19. Konfigurasi IDE/ATA
 IDE/ATA interface controller: mengatur aliran
informasi pada IDE/ATA channel.
19

20. 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

21. 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

22. 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).

23. 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

24. Konektor IDE/ATA
 Standard (40-Conductor) IDE/ATA Cables
 Ultra DMA (80-Conductor) IDE/ATA Cables
24

25. 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

26. 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

27. 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

28. DMA Modes
 Third-party DMA : controller pada
motherboard yang mengatur transfer
DMA.
 First-party DMA : controller pada drive
yang langsung mengatur transfer (bus
mastering)

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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.

33. 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

34. 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

35. PERBANDINGAN BEBERAPA
INTERFACE HARDDISK

36. 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

37. 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

38. PIN ASSIGNMENT
Susunan pinout pada interface SATA
dengan konfigurasi GSSGSSG
Kabel power (4/5cable), kabel data (7cable), connector data (7pins), dan connector power
(15pins) pada interface SATA

39. TOPOLOGI SATA
 Topologi SATA adalah point-to-point
 Protokol SATA memiliki 4 layer
 Satu port hanya dapat digunakan untuk 1 device.

40. 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.

41. 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

42. 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

43. SATA CONNECTOR
Power & data interface connector beserta lokasinya pada harddisk form factor 2.5”
dan 3.5”

44. SATA CONNECTOR
SATA combo-connector :
(a) & (c)  data connector
Male-female data connector (b) & (d)  power connector

45. KONEKSI SATA
Koneksi sistem storage menggunakan interface SATA memerlukan :
 I/O Controller dan connectornya
 I/O module
 EEPROM
 SEP (Storage Enclosure Processor)

46. KONEKSI SATA (2)
Blok diagram interkoneksi sistem I/O menggunakan SATA
Bagian yg diarsir adalah backplane

47. KONEKSI SATA (3)
Koneksi antara I/O controller, SEP (Storage Enclosure Processor), dan hard drive

48. 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

49. 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