Serial ATA (SATA)

 

SERIAL ATA (SATA)

      

A . PENDAHULUAN

SATA singkatan dari Serial Advanced Technology Attachment yang merupakan salah satu bus penyimpanan (bus storage) digunakan untuk penghubung transfer data antara komputer dengan media penyimpanan. Sama seperti pendahulunya yaitu PATA, dimana PATA bekerja secara paralel sedangkan SATA secara serial.

 

Industri disk drive sedang mengalami suatu transisi teknologi penting, dengan Serial ATA menggantikan Paralel ATA (Advanced Technology Attachment) yang merupakan alat penghubung paralel yang telah melayani dekade terakhir komputer. Alat penghubung paralel, seperti ATA disk adalah alat penghubung yang mempunyai kendala untuk melaju ke kecepatan yang lebih tinggi. Alat penghubung serial yang tidak hanya menawarkan kecepatan data lebih tinggi, juga kabel dan konektor yang lebih kecil, serta menurunkan tegangan untuk penyimpanan internal. Pada tahun 2005, Net Integration Technologies Inc. telah mencoba mengembangkan product baru yang akan menggantikan hard drives PATA menjadi hard drives SATA. Ada 3 hal penting yang membedakan dari kedua teknologi tersebut, yaitu:

1. Data transmission:

Hard drive SATA memiliki kecepatan lebih tinggi dibandingkan dengan hard drive PATA yaitu dengan perbandingan 150 MB/dtk banding 133 MB/dtk. Drive PATA yang berasal dari Seagate Technology® ST160023A, 160 GB 7200 RPM, terkoneksi dengan sistem Highpoint Technologies RocketRAID 133 controller card. Sementara Drive SATA keluaran Seagate Technology ST160827AS, 160 GB 7200 RPM, terkoneksi dengan system Promise® SATA150 TX4 controller card.

2. Thermal considerations:

Drive SATA ketika pada saat bekerja “Running” dianggap lebih panas dibandingkan dengan drive PATA, padahal yang menyebabkan kondisi tersebut adalah letak dari drive itu sendiri. Perbedaan suhu dari kedua perangkat tersebut sebenarnya juga tidak terlalu besar.

3. Hot Plug technology:

Hot plug technology ini diterapkan pada semua drive SATA. Salah satu yang menjadi tugas penting adalah rancangan yang mendukung untuk kabel dan konektor. Dimana kabel dan konektor dirancang ulang untuk mendukung kondisi drive dalam keadaan terkoneksi ataupun tidak terkoneksi. Selain itu dukungan perangkat lunak masih dibutuhkan untuk mendeteksi drive yang akan dilepas atau dipasang kembali. Selama ini apa yang disebut ATA merupakan transmisi paralel. Oleh sebab itu, dengan keluarnya Serial ATA, ATA yang ada sebelumnya disebut juga Paralel ATA. Perbedaan yang sangat mencolok antara Paralel ATA dengan Serial ATA adalah penampilan kabel keduanya. Jika Paralel ATA memiliki kabel yang sangat lebar, sebaliknya lebar kabel Serial ATA hanya 8 mm saja. Jauh lebih kecil dibandingkan kabel Paralel ATA. Panjang kabel pun berbeda, maksimal panjang kabel Paralel ATA hanya 45 cm. Serial ATA mampu melakukan transmisi dengan panjang kabel sampai 1
meter. Setiap satu kabel Serial ATA hanya dapat digunakan untuk koneksi satu buah perangkat saja. Sehingga bandwidth transmisi dapat lebih maksimal pada Serial ATA dibandingkan Paralel ATA. Apabila port SATA yang disediakan motherboard tidak mencukupi, maka Anda dapat menggunakan SATA Expander.

 

B. ARSITEKTUR SATA

1. Bus Design:

Serial ATA menggunakan alur sinyal tunggal untuk mengirimkan data secara berturutan /serial (bit demi bit). Sinyal dikirim dan kemudian alur serial yang kedua menerima dan mengembalikan sinyal kepada pengirim sinyal. Sebab masing-masing alur sinyal ini adalah 2 pasang kabel yang berbeda. Bus Serial ATA terdiri dari 4 bentuk sinyal per channel. Kontrol informasi dipancarkan sebagai urutan bit yang singkat sehingga dapat dibedakan dari data, format paket, atau menggunakan pemberian sinyal dari luar (kontrol sinyal yang dikirimkan menggunakan on/off sinyal, hampir sama dengan Kode morse), dan tidak memerlukan jalur transmisi terpisah.

2. Bandwidth:

aMeskipun Serial ATA memancarkan hanya bit tunggal per clock, dan memungkinkan jalan pada kecepatan lebih tinggi untuk mengganti kelemahan pada paralel ATA. Serial ATA pertama kali diperkenalkan dengan bandwidth 1500Mbits/sec, atau 1.5Gbits/sec. Sebab data disandikan menggunakan encoded 8b/10b (efisiensi penyandian sinyal digital adalah 80% yang digunakan untuk memelihara rata-rata penyimpangan dari sinyal itu sendiri), sehingga maksimum bandwith yang efektif adalah 150Mbytes/sec dengan perhitungan sebagai berikut:

1500MHz embedded clock
x 1 bit per clock
x 80% for 8b10b encoding
/ 8 bits per byte
= 150 Mbytes/sec

 

 

3. Timing:

Pada Serial ATA 1.5 Gbits/Sec, tingkat perpindahan data memerlukan transisi bit dalam waktu 0.667ns. Waktu maksimum yang digunakan menswitch waktu adalah 0.273ns.\

 

C. TOPOLOGI SATA

 

Gambar . Topologi SATA

D. TRANSISI SERIAL ATA

 

Transisi dari Paralel ATA ke Serial ATA dimulai tahun 2002 dengan tersediaan Serial ATA untuk controller berbasis PCI dan Serial ATA disk drive. Tahun 2003, chipset Serial ATA pertama kali digunakan pada PC. Serial ATA akan berlanjut untuk menggantikan Paralel ATA pada chipset sampai keduanya saling berhubungan dengan mengkonversi ke Serial ATA untuk analis Data dalam bentuk Gambar

Grafik konversi disk drive dari ATA Paralel ke Serial ATA (2001-2006)

Grafik konversi disk drive dari ATA Paralel ke Serial ATA (2005-2010)

 

Sebagian besar chipset roadmaps dari penjual seperti Intel, VIA, DIK, ATI dan NVIDIA mengontol transisi ini. ATA Paralel menghubungkan pada chipsets mengkonsumsi cukup banyak pin, toleransi kebutuhan 5V dan memerlukan banyak ruang. Dengan Serial ATA, voltase yang secara nominal (500-600 mV) jadi lebih kompatibel dengan teknologi, yang hanya terdapat empat pin. Pemasangan kabel dan ruang yang diperlukan adalah semua yang jauh lebih kecil dibanding dengan ATA paralel. Lain dengan halnya Serial ATA bermanfaat untuk pengontrolan koneksi, untuk kedepan kecepatannya akan meningkat dan capaian yang ditambahkan akan lebih bermanfaat.

 

E. KABEL DAN KONEKTOR

 

 

 

Gambar Jenis Kabel SATA

 

Secara fisik, kabel data dan kabel power SATA merupakan perubahan yang paling yang nyata dari Parallel ATA. Standard SATA menggambarkan suatu kabel data  dengan menggunakan tujuh konduktor dan 8 mm wafer connectors di ujung akhirnya. Kabel SATA dapat mencapai panjang 1 m. Kabel pita PATA, hanya mampu menggunakan 40 sampai dengan 80 konduktor kawat dan dengan batas panjang 46 cm. Pengurangan konduktor membuat SATA connectors dan kabel lebih ramping dari PATA, sehingga tidak menghalangi sirkulasi udara di dalam casing. SATA connector didesain sedemikian rupa sehingga tidak dapat terbalik pada waktu pemasangan. Hal ini mengurangi resiko kerusakan. Standard SATA juga menspesifikasikan konektor power catu daya yang sangat berbeda dengan yang digunakan pada PATA. Konektor power ini menggunakan 15 pin konektor tipis. Jumlah pin yang banyak ini digunakan untuk menyuplai tiga tegangan jika diperlukan, yaitu 3.3 V, 5 V, dan 12 V. Setiap tegangan disuplai oleh kumpulan 3 pin dan 6 pin sebagai ground. Hal ini dilakukan karena pin-pin kecil itu sendiri tidak cukup menyuplai tegangan ke perangkat. Satu pin dari ketiga tegangan tersebut digunakan untuk hotplugging/hotswapping.

 

1.              SATA DATA PINOUT

Perubahan yang paling besar di ATA terjadi ketika pengenalan tentang Serial ATA. Alat penghubung ini menggunakan 7-pin kabel untuk koneksi data, dan memancarkan data secara berurutan lebih baik dari pada paralel. Sebagai tambahan, Serial ATA juga memberikan kepada user kemampuan untuk mengatur panas di hard drives. Kelebihan ini membuat sistem menjadi mahal seperti Fibre Channel dan SCSI Serial ATA dapat mengurangi sinyal voltase dari 5 volt yang digunakan di PATA turun menjadi 0.5 volt, dimana ini dapat mengurangi kebutuhan tenaga listrik. Berikut ini layout 7 pin kabel data SATA:

 

 

Keterangan:
Transmit : Mengirim data
Receive : Menerima data
GND : Ground untuk kontak pertama; yang memungkinkan
terjadinya hotswap/hotplug

 

2.     SATA POWER CONNECTOR

Berikut ini layout 15 pin SATA power connector yang ada di motheboard:

 

F. INSTALASI HARDDISK SATA

1. Kabel data SATA:
Seperti yang telah dijelaskan dan digambarkan pada bab ini bagian kabel dan konektor SATA bahwa kabel data SATA terdiri dari 7 buah pin dengan gambar sebagai berikut:

 

2. Mengetahui perbedaan kabel data SATA dengan PATA/IDE: Seperti yang telah dibahas pada bab I mengenai ATA dan bab ini mengenai kabel dan konektor SATA maka harus dapat mengetahui perbedaan antara kabel data PATA/IDE dengan SATA seperti gambar dibawah ini:

 

3.  Port SATA pada Motherbord:

Tempat menancapkan atau dipasangnya kabel data SATA seperti gambar dibawah ini:

 

4.              Harddisk SATA:

Dibawah ini gambar bagian belakang Harddisk SATA, dimana terdapat dua power konektor. Jika memakai SATA power konektor maka power konektor biasa tidak perlu dipakai lagi:

 

 

5.  Kabel Power SATA:
Dibawah ini gambar kabel power SATA dimana power diambil dari power supply ATX 12V.

6.   Koneksikan Harddisk SATA ke Power dan Motherboard:
Pasang kabel data SATA ke bagian harddisk dan motherboard, kemudian pasang kabel power dari power supply seperti gambar di bawah ini:

 

 

7. Harddisk IDE di konversi ke Harddisk SATA:

Harddisk IDE dapat dikonversi ke Harddisk SATA dengan menggunakan Serial ATA adaptor. Dimana pada adaptor terdapat konektor power untuk adaptor dan konektor data sebagai konverter ke SATA. Kemudian terdapat juga konektor IDE untuk menyambungkan ke harddisk IDE. Sedangkan untuk power harddisk di ambil dari power supply dengan menggunakan kabel power biasa, seperti kabel power harddisk IDE.

 

8. Jumper Harddisk SATA:

Pada harddisk SATA terdapat keterangan untuk konfigurasi jumper apakah harddisk dibatasi hanya sebagai harddisk SATA 1,5 Gb/s atau SATA 3 Gb/s. Pada gambar di bawah ini jika harddisk hanya akan dioperasikan memakai SATA 1,5 Gb/s maka jumper dipasang pada pin 1 dan 2. Sedangkan harddisk untuk SATA 3 Gb/s maka penghubung jumper dilepas (kosong)

 

 

PERKEMBANGAN SATA

 

A. GENERASI SATA

SATA 1.5 Gb/s

Merupakan Generasi pertama SATA port yang ada pada motherboard dalam perangkat hardware komputer yang disebut dengan SATA/150 dan dikenal dengan SATA 1 dengan kemampuan 1,5 Gbit/s. Serial ATA menggunakan encoding 8B/10B yang ditempatkan pada level fisik. Dengan metode penempatan seperti itu memberikan tingkat efisiensi hingga 80%, sehingga hasilnya rata-rata kecepatan transfer data adalah 1,2 Gbit/s atau 150 MB/s.

SATA 3.0 Gb/s

Setelah pengenalan SATA yang pertama, dibuat standar dengan ukuran 3 Gb/s dengan tingkat signal yang telah ditambahkan ke lapisan fisik, dan meningkatkan dua kali pengiriman data. SATA versi lama masih cocok (backward compatibility) dengan SATA versi baru (SATA 3.0 Gb/s). Dalam praktek, beberapa sistem SATA yang lebih lama tidak mendukung kecepatan SATA baru. Sama halnya dengan SATA 1.5 Gb/s, SATA 3.0 Gb/s mengunakan encoding 8B/10B yang menghasilkan tingkat pengiriman data menjadi 2.4 Gb/s, atau 300 MB/s. SATA 3.0 Gb/s secara luas dikenal sebagai “Serial ATA II” (SATA II), yang kadang-kadang juga dikenal sebagai SATA/300 atau SATA 3.0, berkelanjutan baris dari PATA/100, SATA/150 dan PATA/133. Serial ATA mempunyai organisasi standarisasi yang bernama The Serial ATA International Organization yang disingkat menjadi SATA-IO.

SATA 6.0 Gb/s

SATA-IO berencana untuk membuat suatu standard SATA 6.0 Gb/s. Secara teoritis keluarannya akan digandakan. Harddisk konvensional tidak bisa mendekati kecepatan ini. Standard SATA 6.0 Gb/s akan sangat bermanfaat jika dikombinasi dengan banyak port, sehingga berbagai port tersebut dapat dihubungkan ke satu port Serial ATA, seperti halnya dengan solid-state drive seperti RAM disk.

 

B. INOVASI SATA

 

SATA merupakan bagian dari bus PATA, dimana setiap peralatan memiliki kabel dan bandwith sendiri. Ketika ada permintaan maka dibutuhkan dua nomor host controller untuk mendukung nomor yang sama pada alat SATA, maka pada saat pengenalan SATA ini tidak lagi suatu kelemahan yang penting. Pengontrol yang lain bisa ditambahkan ke dalam suatu ASIC pengontrol dengan biaya yang lebih kecil di luar penambahan tujuh ruang signal line dan print circuit board (PCB) untuk kumparan kabel. Fitur SATA yang tidak dimiliki oleh PATA adalah hot-swap dan native command queueing. Native command queueing dapat meningkatkan kecepatan akses data pada harddisk. Hal ini dapat terjadi karena antrian perintah yang dibangun di dalam harddisk dapat disusun ulang sehingga antrian pencarian data menjadi lebih efisien dan mempengaruhi seek time dan latency time. Untuk memudahkan transisi ke SATA, banyak pabrikan sudah memproduksi drive dengan penggunaan controller yang lebih banyak dari PATA drive dan juga chip penghubung pada logic board

 

C. EKSTERNAL SATA

Produk terbaru keluaran SATA saat ini bernama External SATA, teknologi harddisk berteknologi tinggi dan luar biasa baik kapasitas memory maupun kecepatan akses data ini adalah hasil pengembangan vendor Seagate HDD External dengan kapasitas 750GB pertama di dunia, setelah mengeluarkan HDD Internal 750 GB pertama di dunia, Seagate akhirnya mengeluarkan HDD External dengan kapasitas yang sama. Dengan kapasitas tersebut kita bisa menyimpan 15.000 lagu digital, 15.000 foto digital, 50 jam video, 50 game komputer dan 25 film DVD. Media ini sangat cocok untuk backup data notebook dan komputer PC maupun server yang memerlukan kapasitas besar. Eksternal SATA adalah suatu hasil pengembangan inovasi harddisk berkecepatan tinggi dalam penggunaan kabel data dan power untuk memudahkan pemakai dalam merancangan PC atau mengibangi kecepatan processor dan memory yang juga sangat cepat upgrade-nya. Saat ini, eksternal SATA secara khusus dihubungkan dengan suatu USB atau 1394 (Firewire) menghubung ke suatu PC. Ini
adalah merupakan disk drive yang internal pertama dalam merancang dengan suatu ATA alat penghubung paralel (juga mengenal sebagai suatu IDE alat penghubung/driver) yang tidak bisa diperluas di luar PC untuk suatu koneksi eksternal. ATA drive yang paralel tidaklah dirancang untuk kabel eksternal, tidak bisa hotplugged, dan akan memerlukan suatu connector rumit dalam rancangan. Di artisitektur ekternal SATA sangatlah kontras, USB dan 1394 menyediakan suatu connector sederhana, kabel serta connector merancang untuk penggunaan eksternal, dan mengijinkan alat untuk ditambahkan atau dipindahkan sedang berjalan dikomputer. Ukuran harddisk 2.5" (atau lebih kecil), dimana memerlukan hanya 5V untuk koneksi, beberapa solusi sudah menggunakan koneksi sekeliling lain seperti USB atau
PS-2 connectors untuk menyediakan kuasa ketujuan tertentu yaitu suatu ATA pengarah yang Serial atau Ekternal SATA.

 

Driver SATA eksternal yang menggunakan port USB, merupakan driver IDE yang sama ini dengan suatu chip konversi yang bertindak sebagai penerjemah dari ATA untuk menghubungkan protokol yang menggunakan pada bagian atas disk drive kepada USB atau 1394 pada konektor tersebut. Di dalam PC, suatu reconversion langsung membiarkan komputer untuk mengenali dan bertemu dengan peralatan baru ke peralatan lain yaitu internal. Bertujuan untuk memerlukan sistem beroperasi, yang mana adalah secara khas disediakan melalui suatu Arus Bolak-Balik.

Di dalam PC, suatu reconversion serupa berlangsung, membiarkan computer untuk mengenali dan bertemu dengan mengarahkan perangkat yang baru ke peralatan internal. Perangkat ini juga memerlukan kuasa untuk beroperasi, yang mana secara khas adalah disampaikan melalui suatu Arus Bolak-Balik.

 

Gambar ujung kabel konektor dan PCB eksternal SATA.

Pada dasarnya pasar keinginan drive ATA karena dapat dikoneksikan dengan Serial eksternal ATA yang tidak terlalu rumit, dipertunjukkan oleh fakta bahwa beberapa produk yang menyediakan kemampuan ini datang untuk menjual mendahului ATA spesifikasi kemudian melakukan perubahan (upgrade) ke Serial eksternal ATA yang terakhir. Beberapa produk, awal mula dikembangkan dengan menggunakan port SATA koneksi internal, yang tidak menyediakan semua atribut yang diperlukan uraikan di atas yang dirancang ke dalam kabel yang eksternal ATA baru dan connector baru. Sebagai hasilnya, dapat diharapkan untuk mempercepat pertumbuhan drive disk ke disain yang lebih inovatif. Sebagaimana awal produk ATA menjadi Serial ATA eksternal menggunakan connector teknologi lain, seperti 1394 atau DB9 (standard monitor interconnect). Hal ini dirancang untuk mengakomodasi ATA menjadi Serial kecepatan tinggi, dan dapat menyebabkan banyak kebingungan dengan konsumen yang boleh berasumsi bahwa suatu jenis isyarat berbeda adalah keluaran pada atas connector. Bayangkan permasalahan yang akan terjadi ketika menghubungkan suatu digital mahal yang bagian camcorder ke suatu 1394 connector yang benar-benar dikemudikan oleh suatu ATA pengontrol Serial.

 

 

Gambar Penyimpanan eksternal SATA

 

 

Gambar Kabel Converter SATA ke Eksternal SATA

 

D. SATA pada Storage Area Network (SAN)
Server terkait dengan jaringan storage yang mengakses blok data melalui SAN. Storage array menggunakan berbagai SATA harddisk drives dan kartu RAID yang menyediakan saluran serat (FC/Fibre Channel) atau iSCSI interface ke host, dan SATA interface ke HDDs. Bentuk jaringan ini menyediakan storage dengan biaya rendah di dalam suatu lingkungan SAN. Pada Storage Area Network (SAN) ini mendukung SATA 1,5 Gb/s dan SATA 3 Gb/s

 

Gambar Serial ATA pada SAN

 

E. SATA pada Direct Attached Storage (DAS):

Suatu server terikat dengan suatu eksternal RAID dengan suatu Koneksi Saluran Serat (Fibre Channel). Fibre Channel ke Serial ATA kartu RAID yang mendukung RAID, dengan Serial ATA menyediakan koneksi bandwidth yang besar untuk berbagai harddisk drives. Pada Direct Attached Storage (DAS) ini mendukung SATA 1,5 Gb/s dan SATA 3 Gb/s.

Gambar Serial ATA pada DAS

 

 

KESIMPULAN

Interface/penghubung (bus storage) antara harddisk dengan prosesor terus dikembangkan dari standard ATA yang kemudian disebut dengan Paralel ATA sampai dengan standard baru yang dapat melebihi kecepatan transfer data USB ataupun Firewire (IEEE 1394) bahkan sudah mendekati kecepatan transfer data SCSI. Standard baru ini disebut dengan Serial ATA. Jika standard SATA 6.0Gb/s sudah ditetapkan, maka kecepatan transfer datanya akan melampaui kecepatan transfer data SCSI yang masih merupakan perangkat dengan kecepatan transfer data tertinggi. Kelebihan lain dari SATA yang tidak dimiliki oleh PATA adalah hot swap dan native command queuing. Serial ATA juga dikembangkan sebagai interface/penghubung perangkat penyimpanan eksternal. Interface perangkat eksternal ini menggunakan host connection. Host connection ini dapat berupa card PCI tambahan yang ditancapkan pada motherboard, atau sudah built in di motherboard; tergantung dari vendor pembuat motherboard. Host connection ini dapat juga berupa card PCMCIA untuk notebook. Sehinga pengguna dapat menyimpan data-data yang sangat besar seperti data-data audio ataupun video.

Dilihat pada hasil grafik roadmap bahwa penggunaan SATA akan terus meningkat dan memungkinkan teknologi PATA tidak dipakai lagi untuk masa yang akan data karena teknologi PATA sudah tidak memungkinkan untuk mengimbangi kecepatan komputer yang berkembang dengan sangat cepat sehingga harus membutuhkan akses dan transfer data yang sangat cepat juga.