ATA (англ. Advanced Technology Attachment , Присоединение по продвинутой технологии) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 90-е годы XX века был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытеснен своим последователем - SATA. Разные версии ATA известны под синонимами IDE , EIDE , UDMA , ATAPI ; с появлением SATA также получил название PATA (Parallel ATA) .
Этот тип интерфейса устанавливается только на настольных компьютерах. Он помещает карты, которые используют определенное количество строк. Двухстрочное устройство может быть помещено в слот с четырьмя, восемью и даже шестнадцатью. Более поздние версии интерфейса обратно совместимы. Преимуществом является двунаправленная передача, благодаря которой обмен данными происходит одновременно в двух направлениях.
Первоначально предназначенный для ноутбуков, но также популярный для настольных компьютеров. В настоящее время популярными решениями также будут улучшения. Диски, предназначенные для установки на рабочем столе, могут быть оснащены следующими интерфейсами.
шлейфы ATA с кабельной выборкой: 40-проводной сверху, 80-проводной снизу
Предварительное название интерфейса было PC/AT Attachment («Соединение с PC/AT»), так как он предназначался для подсоединения к 16-битной шине ISA, известной тогда как шина AT . В окончательной версии название переделали в «AT Attachment» для избежания проблем с торговыми марками.
Вмешательство между отдельными кабелями и необходимость их экранирования приводили к гибели этого стандарта. Вместе с сигнальным разъемом встроена розетка. Если вы хотите подключить этот диск к настольному компьютеру, вам нужен специальный адаптер. Используется главным образом на серверных дисках.
Внешние диски могут быть оснащены одним или несколькими интерфейсами. Его первоначальное название было Форм-фактор следующего поколения. Устройства также отличаются по внешнему виду и не могут быть помещены в одни и те же системные разъемы. Обратите внимание на разрезы, которые не позволяют вставлять карту в несовместимый слот.
Первоначальная версия стандарта была разработана в 1986 году фирмой Western Digital и по маркетинговым соображениям получила название IDE (Integrated Drive Electronics , «Электроника, встроенная в привод» ). Оно подчеркивало важное нововведение: контроллер привода располагается в нём самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST412. Это позволило улучшить характеристики накопителей (за счёт меньшего расстояния до контроллера), упростить управление им (так как контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода) и удешевить производство (контроллер привода мог быть рассчитан только на «свой» привод, а не на все возможные; контроллер канала же вообще становился стандартным). Следует отметить, что контроллер канала IDE правильнее называть хост-адаптером , поскольку он перешёл от прямого управления приводом к обмену данными с ним по протоколу.
Кроме того, отсутствие силовых кабелей и кабелей передачи данных устраняет проблему прокладки кабелей. Названия карт зависят от размеров, указанных выше: первые две цифры указывают ширину и оставшуюся длину. В документации к вашей материнской плате, поскольку использование обоих общих портов может привести к отключению одного из устройств. Их производительность обычно схожа.
Что означают ключи? Одним из основных устройств, используемых на компьютерах, является жесткий диск. Без него невозможно было бы хранить данные, поэтому это важная часть компьютерной системы. Жесткие диски имеют относительно небольшое время доступа, поэтому доступ к данным, хранящимся на таком жестком диске, не составляет труда. В настоящее время мы не можем представить себе работу на компьютере без жестких дисков с увеличенной пропускной способностью. Для этого требуются более надежные и полезные пакеты программного обеспечения, тем больше дискового пространства они должны работать.
В стандарте АТА определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды.
Интерфейс имеет 8 регистров, занимающих 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных составляет 16 бит. Количество каналов, присутствующих в системе, может быть больше 2. Главное, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. К каждому каналу можно подключить 2 устройства (master и slave), но в каждый момент времени может работать лишь одно устройство. Принцип адресации CHS заложен в названии. Сперва блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку (Cylinder), после этого выбирается требуемая головка (Head), а затем считывается информация из требуемого сектора (Sector).
Вот почему производительность компьютера, такого как производительность жесткого диска, сильно влияет на комфортность работы. Трудно представить, как выглядит жесткий диск. Он состоит из одной или нескольких пластин, которые вращаются специальными двигателями. Диски покрыты тонким слоем ферромагнитных материалов, называемых магнитными носителями. Кроме того, диск оснащен специальными считывающими и записывающими головками, которые перемещаются по поверхности дисков, прижатых к ним специальными пружинами.
Между кончиком головки и диском всегда есть зазор, чтобы предотвратить рисование магнитной поверхности. Разрыв щели щели Видимое расстояние в каменной стене. Подробнее Этот географический словарь создан вращающимися пластинами «отталкивает» головы друг от друга. Это называется плавающими головами. Этот метод в настоящее время широко распространен на большинстве жестких дисков, и хотя исследования все еще ведутся, сегодня на рынке нет конкуренции. Диски соответствующего размера теперь необходимы для правильной работы компьютера.
Стандарт EIDE (Enhanced IDE , т. е. «расширенный IDE» ), появившийся вслед за IDE, позволял использование приводов ёмкостью, превышающей 528 МБ (504 МиБ), вплоть до 8,4 ГБ. Хотя эти аббревиатуры возникли как торговые, а не официальные названия стандарта, термины IDE и EIDE часто употребляются вместо термина ATA . После введения в 2003 году стандарта Serial ATA («Последовательный ATA» ), традиционный ATA стали именовать Parallel ATA , имея в виду способ передачи данных по 40-жильному кабелю.
К сожалению, до сих пор в компьютерных системах жесткие диски часто обрабатываются «после червя». Современные компьютеры оснащены большим объемом памяти и быстрым процессором, отходя от параметров жесткого диска. Часто бывает так, что система, хотя и очень удобная, не способна расширять крылья только из-за слабых жестких дисков с малой пропускной способностью.
За последние несколько десятилетий развитие жестких дисков, несомненно, достигло огромного уровня. Скорость, с которой появляются более крупные и быстрые диски на рынке, можно сравнить только с разработкой процессоров, каждая из которых лучше, чем предыдущая.
Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном - использующими сменные носители. К числу таких устройств относятся приводы CD-ROM и DVD-ROM, ленточные накопители, а также дискеты большой ёмкости, такие, как ZIP и магнитооптические диски (LS-120/240). Кроме того, из файла конфигурации ядра FreeBSD можно сделать вывод, что на шину ATAPI подключали даже FDD. Этот расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI .
Жесткий диск - это память барабана. Это была знаменитая серия под названием Винчестер. На диске этого устройства можно было разместить огромное количество данных - до пяти мегабайт - и было оборудовано пятьюдесятью пластинами диаметром двадцать дюймов.
В то время они были дисками около десяти мегабайт. Существующие жесткие диски обычно имеют диаметр в три с половиной дюйма. Емкость такого драйва всего за тридцать лет увеличилась в сто тысяч раз, достигнув даже пятисот гигабайт. И это, вероятно, не закончится здесь, поскольку терабайтные накопители мощности уже ведутся.
Первоначальные расширения ATA для работы с приводами CD-ROM не обладали полной совместимостью и являлись фирменными. В результате, для подключения CD-ROM было необходимо устанавливать отдельную плату расширения, специфичную для конкретного производителя, например для Panasonic (существовало не менее 5 специфичных вариантов ATA, предназначенных для подключения CD-ROM). Некоторые варианты звуковых карт, например Sound Blaster, оснащались именно такими портами.
Строительство и эксплуатация жестких дисков. На жестких дисках имеется ряд стандартных компонентов, в которых все они оборудованы. Следует отметить корпус, головной позиционер, считывающие и записывающие головки и магнитные пластины. На каждой поверхности диска имеется одна головка чтения / записи. Головки размещены на эластичных плечах, а в холостом состоянии они соприкасаются с пластиной около оси, когда они плавают, а их расстояние над пластиной стабилизируется аэродинамической силой, возникающей в результате быстрого вращения пластины.
Другим важным этапом в развитии ATA стал переход от PIO (Programmed input/output , Программный ввод/вывод ) к DMA (Direct memory access , Прямой доступ к памяти ). При использовании PIO считыванием данных с диска управлял центральный процессор компьютера (CPU), что приводило к повышенной нагрузке на процессор и замедлению работы в целом. По причине этого компьютеры, использующие интерфейс ATA, обычно выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, использующие SCSI и другие интерфейсы. Введение DMA существенно снизило затраты процессорного времени на операции с диском. В данной технологии потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия CPU, который выдаёт лишь команды на выполнение того или иного действия. При этом жёсткий диск выдаёт сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер выдаёт сигнал DMACK и жёсткий диск начинает выдавать данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает данные в память без участия процессора. Операция DMA возможна, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой, в противном случае возможен лишь режим PIO.
Это расстояние, называемое подушкой безопасности, не превышает одного микрометра. Когда запрос на доступ к определенной области отправляется на диск, позиционер головы перемещает его по радиусу диска для достижения желаемого пути записи. Раньше головной позиционер был основан на шаговом двигателе, но из-за все более плотной упаковки дисков, это было улучшено. В настоящее время позиционеры работают на непрерывном двигателе, который генерирует правильное электромагнитное поле для перемещения головок линейным, не-прыгающим образом.
Когда диск выключен и головки находятся в состоянии покоя, специальная пружина тянет их в центр привода и «припарковывает» там. Очень важным в нынешних приводах является жилье. Он защищает все части диска и герметичен, и его вскрытие обычно является причиной непоправимого повреждения диска. Это связано с высокой точностью этого типа устройства, которое не может быть нарушено даже малейшим загрязнением. Каждая частица пыли может не только поцарапать нежную поверхность диска, но также повлиять на толщину подушки безопасности или нарушить электромагнитное поле, необходимое для перемещения головок.
В дальнейшем развитии стандарта (АТА-3) был введён дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33 ). Этот режим имеет временные характеристики DMA Mode 2, однако данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW. Это вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Также введена проверка на чётность CRC, что повышает надёжность передачи информации.
В дополнение к механическим компонентам, приводы, конечно же, оснащены электронными компонентами, называемыми контроллерами. Они контролируют положение головок над диском, записывают и считывают данные, преобразуют магнитные сигналы в цифровые, электронные, понятные для компьютера. Можно сказать, что это миникомпьютер, поскольку он оснащен такими элементами, как микропроцессор и мини-операционная память.
Носитель данных жесткого диска представляет собой тонкий, несколько миллиметровый слой ферромагнитного материала. Они изготовлены из высокополированного алюминиевого сплава, который дает им небольшую массу, так что двигатели, которые заставляют их вращаться, не должны обладать высокой мощностью. Кроме того, из-за небольшой массы дисков диски могут ускоряться быстрее и тем самым сокращать время доступа.
В истории развития ATA был ряд барьеров, связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации и технике программирования, были преодолены. К их числу относятся ограничения на максимальным размер диска в 504 МиБ, ~8 ГиБ, ~32 ГиБ, и 128 ГиБ. Существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода/вывода в операционных системах, не соответствующих стандартам ATA.
Запись на жестких дисках выполняется на очень похожей основе, как запись на кассетные ленты, и почти идентично происходит на магнитном диске. Письменная головка перемещается по поверхности диска, создавая электромагнитное поле. Благодаря феномену магнетизма поверхность пластины намагничена. Чтение работает по принципу электромагнитной индукции. Когда считывающая головка перемещается по намагниченной области диска, магнитное поле индуцирует в ней электрический ток, который затем интерпретируется дисковыми контроллерами как цифровые сигналы, понимаемые процессором.
Оригинальная спецификация АТА предусматривала 28-битный режим адресации. Это позволяло адресовать 2 28 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый, что давало максимальную ёмкость в 137 ГБ (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 ГБ), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 МБ). Для преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем и это ограничение было снято, что позволило адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и все 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путём записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).
Хотя большинство пользователей знают только один параметр жестких дисков - их емкость - следует отметить, что это не единственный том, который говорит о производительности жесткого диска. Это, безусловно, имеет большое значение. Существующие жесткие диски даже достигают пропускной способности в несколько сотен гигабайт, что в течение длительного времени будет достаточным для большинства пользователей. Поскольку все больше исследований проводится по плотности письма, в ближайшем будущем будет возможно использовать еще более эффективные магнитные носители, более точные головки и лучшие методы кодирования, и, следовательно, увеличить максимальную емкость дисков, возможно, в ближайшее время. достигая даже одного терабайта информации.
Адресация регистров организована при помощи трёх адресных линий DA0-DA2. 1-й регистр с адресом 0 является 16-разрядный, и используется для передачи данных между диском и контроллером. Остальные регистры 8-битные и используются для управления.
Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя таким образом возможный предел до 128 ПтБ (144 петабайт).
Второй важный параметр, который может быть встречен на жестких дисках, - это так называемое среднее время доступа. Это том, который говорит вам, сколько времени вам нужно ждать, так как отправка запроса на чтение или запись данных на диск получит подтверждение операции. Так называемое среднее время доступа с английского языка называется средним временем доступа. Он состоит по крайней мере из двух основных элементов. Первое - это время поиска, которое говорит вам, как долго ждать, пока линейный двигатель переместит печатающую головку по соответствующему пути.
Эти ограничения на размер могут проявляться в том, что система думает, что объём диска меньше его реального значения, или вовсе отказывается загружаться и виснет на стадии инициализации жёстких дисков. В некоторых случаях проблему удаётся решить обновлением BIOS. Другим возможным решением является использование специальных программ, таких, как Ontrack DiskManager, загружающих в память свой драйвер до загрузки операционной системы. Недостатком таких решений является то, что используется нестандартная разбивка диска, при которой разделы диска оказываются недоступны, в случае загрузки, например, с обычной DOS-овской загрузочной дискеты. Впрочем, многие современные операционные системы могут работать с дисками большего размера, даже если BIOS компьютера этот размер корректно не определяет.
Второй элемент - это задержка вращения, которая показывает, как долго пластина поворачивается под головой, чтобы найти нужный сектор данных. В целом, среднее время доступа равно нескольким микросекундам, и хотя это, кажется, мгновение ока, это очень задержек для всех операций, потому что операционная память всегда готова к чтению за несколько наносекунд. Вот почему очень важно минимизировать показания с диска во время работы вашего компьютера.
Другим параметром диска является его скорость вращения. Скорость вращения диска значительно влияет на задержку вращения, описанную в предыдущем параграфе, а также делает больше данных, считываемых головкой диска в единице времени. Что нужно искать при покупке накопителя - это скорость передачи данных, достигающая нескольких десятков мегабайт в секунду. Это означает, что в течение одной секунды система имеет доступ к нескольким десяткам мегабайт данных с диска. Существует несколько типов скоростей передачи.
|
Разводка Parallel ATA |
|||
|
Контакт |
Назначение |
Контакт |
Назначение |
|
GPIO_DMA66_Detect |
|||
Для подключения жёстких дисков с интерфейсом PATA обычно используется 40-проводный кабель (именуемый также шлейфом). Каждый шлейф обычно имеет два или три разъёма, один из которых подключается к разъёму контроллера на материнской плате (в более старых компьютерах этот контроллер размещался на отдельной плате расширения), а один или два других подключаются к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передаёт 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, позволяющие подключение трёх дисков к одному IDE каналу, но в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.
Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима Ultra DMA/66 (UDMA4 ) появилась его 80-проводная версия. Все дополнительные проводники - это проводники заземления, чередующиеся с информационными проводниками. Такое чередование проводников уменьшает ёмкостную связь между ними, тем самым сокращая взаимные наводки. Ёмкостная связь является проблемой при высоких скоростях передачи, поэтому данное нововведение было необходимо для обеспечения нормальной работы установленной спецификацией UDMA4 скорости передачи 66 МБ/с (мегабайт в секунду). Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80-проводного кабеля.
Хотя число проводников удвоилось, число контактов осталось прежним, как и внешний вид разъёмов. Внутренняя же разводка, конечно, другая. Разъёмы для 80-проводного кабеля должны присоединять большое число проводников заземления к небольшому числу контактов заземления, в то время, как в 40-проводном кабеле проводники присоединяются каждый к своему контакту. У 80-проводных кабелей разъёмы обычно имеют различную расцветку (синий, серый и чёрный), в отличие от 40-проводных, где обычно все разъёмы одного цвета (чаще чёрные).
Стандарт ATA всегда устанавливал максимальную длину кабеля равной 46 см. Это ограничение затрудняет присоединение устройств в больших корпусах, или подключение нескольких приводов к одному компьютеру, и почти полностью уничтожает возможность использования дисков PATA в качестве внешних дисков. Хотя в продаже широко распространены кабели большей длины, следует иметь в виду, что они не соответствуют стандарту. То же самое можно сказать и по поводу «круглых» кабелей, которые также широко распространены. Стандарт ATA описывает только плоские кабели с конкретными характеристиками полного и ёмкостного сопротивлений. Это, конечно, не означает, что другие кабели не будут работать, но, в любом случае, к использованию нестандартных кабелей следует относиться с осторожностью.
Если к одному шлейфу подключены два устройства, одно из них обычно называется ведущим (англ. master ), а другое ведомым (англ. slave ). Обычно ведущее устройство идёт перед ведомым в списке дисков, перечисляемых BIOS’ом компьютера или операционной системы. В старых BIOS’ах (486 и раньше) диски часто неверно обозначались буквами: «C» для ведущего диска и «D» для ведомого.
Если на шлейфе только один привод, он в большинстве случаев должен быть сконфигурирован как ведущий. Некоторые диски (в частности, производства Western Digital) имеют специальную настройку, именуемую single (т. е. «один диск на кабеле»). Впрочем, в большинстве случаев единственный привод на кабеле может работать и как ведомый (такое часто встречается при подключении CD-ROM’а на отдельный канал).
Настройка, именуемая cable select (т. е., «выбор, определяемый кабелем» , кабельная выборка ), была описана как опциональная в спецификации ATA-1 и стала широко распространена начиная с ATA-5, поскольку исключает необходимость переставлять перемычки на дисках при любых переподключениях. Если привод установлен в режим cable select , он автоматически устанавливается как ведущий или ведомый в зависимости от своего местоположения на шлейфе. Для обеспечения возможности определения этого местоположения шлейф должен быть с кабельной выборкой . У такого шлейфа контакт 28 (CSEL) не подключен к одному из разъёмов (серого цвета, обычно средний). Контроллер заземляет этот контакт. Если привод видит, что контакт заземлён (то есть на нём логический 0), он устанавливается как ведущий, в противном случае (высокоимпедансное состояние) - как ведомый.
Во времена использования 40-проводных кабелей, широко распространилась практика осуществлять установку cable select путём простого перерезания проводника 28 между двумя разъёмами, подключаемыми к диску. При этом ведомый привод оказывался на конце кабеля, а ведущий в середине. Такое размещение в поздних версиях спецификации было даже стандартизировано. К сожалению, когда на кабеле размещается только одно устройство, такое размещение приводит к появлению ненужного куска кабеля на конце, что нежелательно - как из соображений удобства, так и по физическим параметрам: этот кусок приводит к отражению сигнала, особенно на высоких частотах.
80-проводные кабели, введённые для UDMA4, лишены указанных недостатков. Теперь ведущее устройство всегда находится в конце шлейфа, так что, если подключено только одно устройство, не получается этого ненужного куска кабеля. Кабельная выборка же у них «заводская» - сделанная в самом разъёме просто путём исключения данного контакта. Поскольку для 80-проводных шлейфов в любом случае требовались собственные разъёмы, повсеместное внедрение этого не составило больших проблем. Стандарт также требует использования разъёмов разных цветов, для более простой идентификации их как производителем, так и сборщиком. Синий разъём предназначен для подключения к контроллеру, чёрный - к ведущему устройству, серый - к ведомому.
Термины «ведущий» и «ведомый» были заимствованы из промышленной электроники (где указанный принцип широко используется при взаимодействии узлов и устройств), но в данном случае являются некорректными, и потому не используются в текущей версии стандарта ATA. Более правильно называть ведущий и ведомый диски соответственно device 0 (устройство 0 ) и device 1 (устройство 1 ). Существует распространённый миф, что ведущий диск руководит доступом дисков к каналу. На самом деле управление доступом дисков и очерёдностью выполнения команд осуществляют контроллер (которым, в свою очередь, управляет драйвер операционной системы). То есть фактически оба устройства являются ведомыми по отношению к контроллеру.
В настоящее время, наиболее распространены два стандарта на подключение винчестера к компьютеру. Первый, наиболее распространенный среди домашних и офисных ПК - IDE (Integrated Device Electronics - устройство со встроенным контроллером), также именуемый как ATA (AT Attachment - подключаемый к АТ). Второй чаще всего можно встретить в серверах и высокопроизводительных рабочих станциях - SCSI (Small Computer System Interface, произносится как "скази"). Стоит отметить, что этот интерфейс не является специализированным для дисковых устройств. Помимо жестких дисков и CD-ROM приводов, существует огромная масса устройств, работающих по этому стандарту.
Стандарт интерфейса IDE был разработан по некоторым причинам. Наиболее существенными являются:
Более простой способ подключения винчестера к шине компьютера. Жесткий диск стандарта IDE с одинаковой легкостью можно подключить к высокопроизводительной системной шине компьютера и медленному LPT-порту. Конечно, в последнем случае обмен данными будет гораздо ниже, но такая возможность есть.
Повышение быстродействия. Контроллер диска расположен непосредственно на устройстве, что позволяет передавать минуя длинные интерфейсные провода.
Подключить IDE-устройство к компьютеру можно несколькими способами. Наиболее распространенный - подключение с помощью 40-проводного кабеля (тип интерфейса AT-BUS). Интерфейс 16-битный. Второй тип - PC Card ATA - с помощью PC Card (PCMCIA), также имеющий 16-битный интерфейс. Этот тип используется в основном в переносных компьютерах. Существуют также и XT IDE и MCA IDE, но рассматривать мы их здесь не будем, так как XT уже достаточно стар и встретить его можно очень редко, а MCA используется только для PS/2 машин, которые в нашей стране практически не встречаются.
Кроме подключения, типы интерфейса ATA различаются также и по скорости передачи данных. Основной - CАM ATA (Common Access Method) - стандарт определенный ANSI. Обеспечивает совместимость IDE-устройств на уровне сигналов и команд. Также позволяет подключать до двух устройств на один кабель. Длина кабеля составляет не более 46см.
ATA-2 является расширением спецификации ATA. Имеет два канала, что позволяет подключать до 4-х устройств, поддержка дисков объемом до 8Гб. Поддерживает режимы работы PIO Mode 3, DMA Mode 1, Block mode. Об этих терминах мы поговорим чуть ниже.
Следующим расширением является Fast ATA-2. Отличается только поддержкой DMA Mode 2, что позволяет достичь скорости передачи данных до 13.3 Мбайт/сек и наличием PIO Mode 4. Этот тип наиболее часто встречается в моделях компьютеров на основе 486-x и Pentium процессоров.
ATA-3. Это расширение больше направленно на повышение надежности. Включается в себя улучшенное средство управлением питания и технологию SMART (Self Monitoring Analysis and Report Technology - технология слежения, анализа и предупреждения).
Ultra DMA/33 - скорость обмена данными по шине составляет 33 Мбайт/сек. Кроме этого добавлен контроль передаваемых данных. Относительно недавно появился стандарт UDMA/66, в котором скорость увеличена до 66 Мбайт/сек, и уж совсем недавно объявлен UDMA/100.
Следует отметить, что указанные цифры, являются лишь максимально возможными значениями. Реально скорость передачи данных может быть существенно ниже. Это зависит от частоты вращения дисков, скорости работы электроники, работы памяти и процессора.
Помимо вышеперечисленных типов, существует еще расширение ATAPI (ATA Package Interface). Это расширение предназначено для подключения к интерфейсу ATA накопителей CD-ROM, CDRW, стримеров (накопителей на магнитных лентах), ZIP дисководов и других устройств.
Все вышеперечисленные стандарты между собой электрически совместимы.
Теперь немного поговорим о тех терминах, которые используют при описании режимов работы винчестера. PIO (Programmed Input/Output - программный ввод-вывод) - при работе в этом режиме, процессом обмена информацией с буфером жесткого диска занимается центральный процессор системы. Это, соответственно, отнимает какую-то часть процессорного времени. Существует шесть режимов работы PIO, отличающихся скоростью передачи данных. При PIO Mode 0 скорость составляет всего 3,3 Мбайт/сек. А в случае с PIO Mode 5 уже 20 Мбайт/сек. Режимы с 0 по 2 относятся к обычному ATA, 3 и 4 - к ATA-2, а 5 к ATA-3.
DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). При работе в этом режиме, обмен данными между буфером винчестера и памятью компьютера осуществляется непосредственно контроллером винчестера. Режимы DMA подразделяются на однословные (single word) и многословные (multi word), в зависимости от количества слов передаваемых за один сеанс работы с шиной. В случае однословного режима, максимальная скорость обмена составляет до 8.3 Мбайт/сек. При использовании многословного режима - до 20 Мбайт/сек. Обращения производятся в паузах между обращениями центрального процессора к памяти. Такой режим экономит процессорное время, но несколько снижает скорость обмена.
При использовании однозадачной операционной системы, например MS-DOS более предпочтителен режим PIO, в случае использования многозадачных систем лучше использовать режим DMA. Но в этом случае поддержка этого режима должна осуществляться на уровне драйверов и специальных котроллеров.
LBA (Logical Block Addressing) - адресация логических блоков. Стандарт ATA адресует сектор по классической схеме - номер цилиндра, головки и сектора. Однако, из-за исторически сложившихся причин, BIOS компьютера и операционная система DOS ограничивали количество секторов (63) и цилиндров (1024). В результате этого и появилось ограничение на объем жесткого диска в 540Мб. При режиме LBA, адрес передается в виде линейного абсолютного номера сектора. Винчестер в этом случае сам преобразует его в нужные ему номера цилиндров, головок и секторов. Это позволило обойти ограничения на объем жесткого диска, однако для DOS оно по прежнему составляет 8Гб. Работа устройства возможна только в случае поддержки этого режима драйвером (BIOS) и самим устройством.
Существует также и режим Large - этот режим используется Award BIOS для работы с жесткими дисками до 1Гб, не поддерживающими режим LBA. Использовать этот режим с дисками более 1Гб не рекомендуется.
Block Mode - режим блочного обмена. При использовании обычного режима, винчестер, получив команду на считывание сектора, помещает его в свой буфер, откуда он перемещается в память и ожидает команды на чтение следующего. В случае блочного обмена, винчестер сначала получает количество считываемых сектором, после чего он их считывает в буфер, откуда они перемещаются в память. Разные модели винчестеров имеют разный объем буфера, и соответственно могут считывать разное количество секторов за раз. Максимальный выигрыш от работы в этом режиме возможен только если основная работа идет с объемами данных не меньшим чем количество считываемых секторов. В случае, если фрагменты данных минимальны (например не более одного сектора), использование этого режима сходит на нет.
Напоследок несколько слов о том, как подключаются IDE устройства. На один IDE-кабель можно подключить не более двух устройств. Одно из устройств должно быть выставлено в режим Master (ведущий), а второе - Slave (ведомый). Установка режимов осуществляется с помощью выставления перемычек на самих устройствах. Все современные IDE-устройства, как правило, имеют таблицу установки перемычек. Если у вас два жестких диска, то система будет грузится только с Master устройства. Обычно работа устройства в slave режиме не допускается при отсутствии master устройства. Однако, современные накопители и BIOS позволяют такую работу.
Существует еще один режим - Cable Select. В этом случае, определение master и slave устройства производится автоматически исходя из очередности подключенных разъемов. Для использования этого режима необходим специальный кабель и оба устройства должны быть установлены в CS.
Надеюсь, что эта статья оказалась для вас полезной. В следующей статье мы более подробно остановимся на стандарте SCSI и его модификациях.
Аппаратные средства ПК
А как на счет SCSI, IEEE 1394, USB? Интерфейсы различаются по скорости, цене, длине кабеля, гибкости и по многим другим факторам. Из чего следует, что было бы разумно дать описание интерфейсам жестких дисков.
