Sučelja perifernih uređaja - kako sve radi. Što su konfiguracijski parametri SATA SCSI uređaja

MINISTARSTVO OBRAZOVANJA I ZNANOSTI

DRŽAVNA OBRAZOVNA USTANOVA

VISOKA STRUČNA OBRAZOVANJA

"DRŽAVNO TEHNIČKO SVEUČILIŠTE VORONEZH"

Fakultet automatike i elektromehanike

Zavod za automatizirane i računalne sustave

Specijalnost "Računala, kompleksi, sustavi i mreže"

Tema sažetka: “Interna IDE sučelja i njihove vrste”

Završeno

Umjetnost. gr. VM-083 Boldyrev E.V.

Provjerio Plotnikov O.A.

Voronjež 2010

1. Mjesto predmeta u računalima i računalnim sustavima. Područje primjene

Originalnu verziju standarda razvio je 1986. Western Digital i iz marketinških razloga nazvan je IDE (Integrated Drive Electronics). Naglašena je važna novina: kontroler pogona nalazi se u samom pogonu, a ne u obliku zasebne kartice za proširenje, kao u prethodnom standardu ST-506 i tada postojećim sučeljima SCSI i ST-412. To je omogućilo poboljšanje karakteristika pogona (zbog kraće udaljenosti do kontrolera), pojednostavljenje upravljanja njima (budući da je kontroler IDE kanala apstrahiran od detalja rada pogona) i smanjenje troškova proizvodnje (kontroler pogona mogao biti dizajniran samo za "svoj" pogon, a ne za sve moguće pogone). ; kanalni kontroler općenito je postao standard). Valja napomenuti da se kontroler IDE kanala ispravnije naziva host adapterom, budući da je prešao s izravnog upravljanja pogonom na razmjenu podataka s njim putem protokola.

IDE (Integrated Device Electronics) - sučelje uređaja s ugrađenim kontrolerom. Prilikom izrade ovog sučelja programeri su se usredotočili na povezivanje diskovnog pogona. EIDE sučelje ima primarni i sekundarni kanal od kojih svaki može povezati dva uređaja, tako da ih može biti ukupno četiri. To može biti tvrdi disk, CD-ROM ili prekidač pogona.

To je u biti veza između matične ploče i elektronike ili kontrolera ugrađenog u pogon. Ovo se sučelje stalno razvija - do danas je napravljeno nekoliko modifikacija. IDE sučelje, široko korišteno u modernim računalnim uređajima za pohranu podataka, dizajnirano je kao sučelje tvrdog diska. Međutim, sada se koristi ne samo za podršku tvrdih diskova, već i za mnoge druge uređaje, kao što su pogoni trake, CD/DVD-ROM-ovi, Zip pogoni i drugi.

Ovi uređaji moraju biti dokumentirani kao:

¾ Poboljšani IDE (EIDE)

¾ Fast ATA, Fast ATA-2 je opći izraz koji se može primijeniti na gotovo svaki tvrdi disk s ugrađenim kontrolerom; nazivi ATA i Serial ATA odnose se na određene vrste IDE sučelja. Budući da je ATA najčešći oblik IDE-a, ti se izrazi često koriste naizmjenično, što je tehnički netočno. Ono što korisnici obično nazivaju IDE ispravnije je nazvati ATA sučelje.

Fizički, IDE sučelje je implementirano pomoću ravnog 40-žilnog kabela, koji može imati konektore za povezivanje jednog ili dva uređaja. Ukupna duljina kabela ne smije biti veća od 45 cm, a razmak između priključaka mora biti najmanje 15 centimetara.

Postoje tri glavne vrste IDE sučelja, dizajniranih za interakciju s tri standardne sabirnice:

¾ Serijski AT priključak (SATA);

¾ paralelni AT priključak (ATA) IDE (16-bitna ISA sabirnica);

¾ XT IDE (8-bitna ISA sabirnica);

¾ MCA IDE (16-bitna MCA sabirnica).

Trenutno se od svih navedenih tipova koriste samo ATA verzije. Već su se pojavile brže i snažnije verzije ATA i Serial ATA sučelja; posebno su poboljšane ATA varijante nazivane ATA-2 nadalje. Ponekad se te verzije nazivaju i EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, Ultra-ATA ili Ultra-DMA. Unatoč svim mogućnostima najnovije verzije ATA-6, ukupno gledano Serial ATA sučelje pokazuje veću izvedbu i funkcionalnost.

Većina novih računala ima ATA konektor instaliran izravno na matičnoj ploči. Ako ga nema, možete upotrijebiti dodatnu adaptersku karticu za spajanje ATA IDE pogona na vaše računalo. Tipično, takva usponska ploča ne sadrži ništa osim dva konektora (98-pinski tiskani konektor sabirnice i 40-pinski IDE konektor) i skup žica. Ove ploče nisu kontroleri, jer su potonji već ugrađeni u tvrde diskove. Istina, neki od njih imaju instalirane dodatne uređaje, poput specijaliziranog ROM BIOS-a ili predmemorije.

Radi razvoja mogućnosti IDE sučelja, Western Digital je predložio svoju proširenu Enhanced IDE specifikaciju (sinonimi: E-IDE, Fast ATA, ATA-2 i Fast ATA-2), koja je tada dobila status američkog ANSI standarda tzv. ATA-2. Sadrži niz inovacija: podršku za IDE diskove kapaciteta preko 504 MB, podršku za više IDE kontrolera u sustavu i povezivanje do četiri uređaja na jedan kontroler, kao i podršku za periferne uređaje osim tvrdih diskova ( CD-ROM, CD-R i DVD pogoni) -ROM, LS-120 i ZIP pogoni, magnetooptika, streameri itd.). Proširenje IDE specifikacije za podršku drugim vrstama pogona s IDE sučeljem također se naziva ATAPI (ATA Packed Interface). Enhanced IDE također uvodi elemente paralelizacije razmjenskih operacija i nadzora integriteta podataka tijekom prijenosa.

Za povezivanje tvrdih diskova s PATA sučeljem obično se koristi 40-žilni kabel (koji se naziva i kabel). Svaki kabel obično ima dva ili tri konektora, od kojih se jedan povezuje s konektorom kontrolera na matičnoj ploči (kod starijih računala taj se kontroler nalazio na zasebnoj kartici za proširenje), a jedan ili dva se spajaju na pogone. U jednom trenutku P-ATA kabel prenosi 16 bita podataka. Ponekad postoje IDE kabeli koji omogućuju spajanje tri pogona na jedan IDE kanal, ali u ovom slučaju jedan od pogona radi u načinu rada samo za čitanje.

Dugo je ATA kabel sadržavao 40 vodiča, ali s uvođenjem Ultra DMA/66 (UDMA4) načina rada pojavila se njegova 80-žična inačica. Svi dodatni vodiči su uzemljivači koji se izmjenjuju s informacijskim vodičima. Ovo izmjenjivanje vodiča smanjuje kapacitivnu spregu između njih, čime se smanjuju međusobne smetnje. Kapacitivno spajanje je problem pri visokim brzinama prijenosa, tako da je ova inovacija bila neophodna za podršku brzine prijenosa od 66 MB/s (megabajta u sekundi) specifikacije UDMA4. Brži UDMA5 i UDMA6 načini također zahtijevaju 80-žilni kabel.

Iako se broj vodiča udvostručio, broj kontakata je ostao isti, kao i izgled konektora. Unutarnje ožičenje je, naravno, drugačije. Konektori za kabel od 80 žica moraju povezati veliki broj vodiča za uzemljenje s malim brojem pinova za uzemljenje, dok kabel od 40 žica povezuje vodiče sa svakim od svojih pinova. 80-žilni kabeli obično imaju konektore različitih boja (plavi, sivi i crni), za razliku od 40-žilnih kabela, gdje su obično svi konektori iste boje (obično crni).

ATA standard uvijek je postavljao maksimalnu duljinu kabela od 46 cm. Ovo ograničenje otežava spajanje uređaja u velikim kućištima, ili povezivanje više diskova na jedno računalo, te gotovo u potpunosti eliminira mogućnost korištenja PATA diskova kao vanjskih diskova. Iako su dulji kabeli široko dostupni, imajte na umu da oni nisu standardni. Isto se može reći i za "okrugle" kabele, koji su također naširoko korišteni. ATA standard opisuje samo ravne kabele s određenim karakteristikama impedancije i kapacitivnosti. To, naravno, ne znači da drugi kabeli neće raditi, ali u svakom slučaju, korištenje nestandardnih kabela treba tretirati s oprezom.

Ako su dva uređaja spojena na jednu petlju, jedan od njih se obično naziva glavni (engleski master), a drugi podređeni (engleski slave). Tipično, glavni uređaj dolazi prije podređenog uređaja na popisu pogona koji navodi BIOS ili operativni sustav računala. U starijim BIOS-ima (486 i ranije), pogoni su često bili netočno označeni slovima: "C" za master i "D" za slave.

Ako postoji samo jedan pogon u petlji, on bi u većini slučajeva trebao biti konfiguriran kao glavni. Neki pogoni (osobito oni koje proizvodi Western Digital) imaju posebnu postavku koja se naziva pojedinačni (to jest, "jedan pogon po kabelu"). Međutim, u većini slučajeva jedini pogon na kabelu može raditi i kao podređeni pogon (to se često događa pri spajanju CD-ROM-a na zasebni kanal).

2. Namjena, glavne karakteristike i parametri objekta

Standard EIDE (Enhanced IDE), koji je uslijedio nakon IDE-a, dopuštao je korištenje diskova s kapacitetom većim od 528 MB (504 MiB), do 8,4 GB. Iako su ove kratice nastale kao trgovački nazivi, a ne službeni nazivi standarda, izrazi IDE i EIDE često se koriste umjesto ATA. Nakon uvođenja Serial ATA standarda 2003. godine, tradicionalni ATA počeo se nazivati Parallel ATA, pozivajući se na metodu prijenosa podataka preko paralelnog 40- ili 80-žilnog kabela.

Isprva se ovo sučelje koristilo s tvrdim diskovima, ali onda je standard proširen za rad s drugim uređajima, uglavnom pomoću prijenosnih medija. Ovi uređaji uključuju CD-ROM i DVD-ROM pogone, pogone trake i diskete velikog kapaciteta kao što su ZIP i magneto-optički diskovi (LS-120/240). Osim toga, iz konfiguracijske datoteke FreeBSD kernela možemo zaključiti da je čak i FDD (floppy disk) bio spojen na ATAPI sabirnicu. Ovaj prošireni standard naziva se Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), pa je puni naziv standarda ATA/ATAPI.

ATA standardi su eliminirali nekompatibilnost i razne probleme između IDE pogona i ISA/PCI sabirnica. ATA specifikacije definiraju signale pinova 40-pinskog konektora, njihove funkcije i vrijeme, standarde kabliranja itd. Sljedeći odjeljak opisuje neke od elemenata i funkcija definiranih ATA specifikacijom. ATA I/O konektor Za ispravno spajanje 40/44-pinskog ATA konektora sučelja, obično (ali ne uvijek) ima ključ. U ovom slučaju, ključ je rez igle 20, a nema odgovarajuće rupe u dijelu za spajanje. Svim proizvođačima se strogo savjetuje da koriste konektore i kabele s ključem, jer ako IDE kabel nije pravilno spojen, i kontroler i adapter sabirnice mogu se oštetiti (i to je točno, iako u mojim brojnim pogreškama još uvijek nije izlazio dim čips).

Uz glavni 40-pinski dio, koji je gotovo identičan standardnom ATA konektoru (osim smanjenog razmaka pinova), tu su i dodatni power i jumper pinovi. Obično se 44-pinski kabel koristi za spajanje na konektor, prenoseći napon napajanja i standardne ATA signale. Status tvrdog diska određuje se položajem kratkospojnika ili prekidača na njemu: primarni (Master), sekundarni (Slave) ili odabrani kabel (Select Cable).

ATA standard pruža način organiziranja suradnje dvaju sekvencijalno povezanih tvrdih diskova. Status tvrdog diska (primarni ili sekundarni) određuje se preuređivanjem kratkospojnika ili sklopke u njemu (određen Master za primarni i Slave za sekundarni) ili primjenom kontrolnog signala CSEL (Cable SELEct) putem jednog od linije sučelja. Kada je u sustavu instaliran samo jedan tvrdi disk, njegov kontroler odgovara na sve naredbe koje dolaze s računala. Ako postoje dva tvrda diska (a time i dva kontrolera), naredbe se šalju na oba kontrolera istovremeno. Moraju biti konfigurirani tako da svaki tvrdi disk odgovara samo na njemu upućene naredbe. Upravo tome služi skakač (sklopka) Master/Slave i upravljački signal CSEL.

Većina IDE pogona može se konfigurirati na sljedeći način:

¾ primarni (jedan pogon);

¾ primarni (dva pogona);

¾ sekundarni (dva pogona);

¾ odabir kabela.

Svaki od kontrolera dvaju tvrdih diskova mora biti obaviješten o svom statusu - primarnom ili sekundarnom. Većina novih pogona koristi samo jedan prekidač (primarni/sekundarni), a neki također koriste podređeni trenutni prekidač. Karakteristike IDE sučelja.

Tablica 1 - Karakteristike IDE/ATA sučelja

Specifikacija
Sinonimi		EIDE, Fast ATA, Fast IDE, Ultra ATA		ATA-4, UltraATA/33	ATA-5, UltraATA/66	ATA-6, Ultra ATA/100	ATA-7, Ultra ATA/133
Propusnost, MBy/s
Broj veza				2 po kablu	2 po kablu	2 po kablu	1 po kabelu
Karakteristike kabela	40 kontakata	40 kontakata	40 kontakata	40 kontakata	40 kontakata, 80 žica	40 kontakata, 80 žica	7 kontakata
Nova svojstva		28-bitno adresiranje logičkog bloka (LBA)		ATAPI sučelje, podrška za CD-ROM, streamere itd.	80-žilni kabel	48-bitni LBA	SATA 1.0, podrška za duge logičke/fizičke blokove
Maksimalna veličina diska	137 GB (128 GiBi)					144 PB (128 PiBi)
Nema CRC kontrole

U početku, uobičajeno korištena metoda za prijenos podataka preko IDE/ATA sučelja bio je protokol nazvan Programirani I/O ili PIO. Postoji pet PIO načina rada koji se razlikuju po maksimalnim brzinama burst prijenosa. Uobičajeni engleski naziv je PIO modes. Naravno, govorimo o vanjskoj brzini prijenosa podataka i određuje brzinu sučelja, a ne diska. Prije pojave DMA-33 načina, maksimalna brzina prijenosa podataka za PIO i DMA način rada bila je ista. Glavni nedostatak PIO načina je taj što prijenos podataka kontrolira procesor, što značajno povećava njegovo opterećenje. Ali ti načini ne zahtijevaju posebne upravljačke programe i idealni su za jednozadatne operativne sustave.

Tablica 2 - brzina prijenosa podataka sučelja

Maksimalna moguća brzina prijenosa podataka za IDE sučelje (aka ATA)
jedna riječ DMA 0

jedna riječ DMA 1, više riječi DMA 0

Maksimalna moguća brzina prijenosa podataka za EIDE sučelje (aka ATA-2)

više riječi DMA 1
Maksimalna moguća brzina prijenosa podataka za Ultra-ATA sučelje (aka ATA-3) (aka Ultra DMA/33)
više riječi DMA 2
Maksimalna moguća brzina prijenosa podataka za sučelje Ultra-ATA/66 (aka ATA-4) (aka UltraDMA/66)
više riječi DMA 2

U stvarnosti, maksimalna brzina prijenosa podataka za bilo koji disk ne prelazi 10 MB/s, budući da se mehaničke karakteristike diska ne mogu zaobići. Veće brzine odnose se na rad s unutarnjom predmemorijom tvrdog diska.

3. Vremenski dijagrami

Vremenski dijagrami sučelja izgledaju ovako:

Slika 1 - Vremenski dijagrami, (a - ATA 2 i ATA 3; b - Ultra ATA; c - Ultra ATA/66.)

Specifikacija poboljšanog IDE sučelja dodaje podršku za PIO način 3 i 4, kao i DMA Single Word Mode 2 i Multi Word DMA način 1 i 2. Maksimalna brzina prijenosa podataka na sabirnici u PIO načinu 3 je 4,1 MB/s, a PIO Mode 4 i Single Word DMA Mode 2 - 16,7 MB/s. Multi Word DMA Mode 2 omogućuje vam postizanje najveće brzine prijenosa od preko 20 MB/s.

Sljedeći korak u razvoju IDE/ATA sučelja bio je Ultra ATA standard (aka Ultra DMA, ATA-33, DMA-33, ATA-3). Ultra ATA je de facto standard za korištenje brzog DMA načina - način 3, koji omogućuje brzinu prijenosa podataka od 33,3 MB/s. Kako bi se osigurao pouzdan prijenos podataka preko istog kabela, koriste se posebni krugovi za upravljanje i ispravljanje pogrešaka, uz zadržavanje kompatibilnosti s prethodnim standardima - ATA i ATA-2.

Slika 2 - Vremenski dijagrami ciklusa razmjene na IDE sabirnici

Glavni nedostatak EIDE sučelja je nedostatak "inteligencije". Ako su tvrdi disk i CD-ROM pogon spojeni na isti kanal, onda ako se pristupi CD-ROM-u, procesor će čekati dok se operacija CD-ROM-a ne završi prije nego što može pristupiti tvrdom disku. Stoga je očito da ne možete spojiti brzi i spori uređaj na isti EIDE kanal u isto vrijeme. CD-ROM uvijek treba biti spojen samo na drugi kanal. EIDE kanali u modernim EIDE kontrolerima obično su dosta neovisni jedan o drugome.

Kako bi se poboljšala izvedba EIDE, razvijeni su i standardizirani načini rada PIO (Programming Input Output), DMA jedne riječi (Direct Memory Access) i više riječi DMA (direct memory access). DMA način rada). Sučelje ima nekoliko varijanti koje su međusobno kompatibilne (dovoljni su pasivni adapteri). 8 bita (50-pinski konektor) ili 16 bita (68-pinski konektor za Wide SCSI). Frekvencija sabirnice može biti 5 MHz (SCSI 1), 10 MHz (Fast SCSI), 20 MHz (Fast-20 ili Ultra SCSI) ili 40 MHz (Ultra-2 SCSI). Sada se Ultra2 SCSI LVD standard, koji je varijacija Ultra2 SCSI, počeo aktivno implementirati. Puni naziv standarda je Ultra2 SCSI (LVD) Low Voltage Differential Parallel SCSI Interface, t.j. niskonaponsko diferencijalno paralelno SCSI sučelje. Ova SCSI varijanta se značajno razlikuje od svih svojih prethodnika na dva načina:

¾ Brzina prijenosa povećana na 80 MB/s

¾ Maksimalna duljina spojnog kabela može doseći 12 metara

Osim toga, do 15 uređaja može se spojiti na jednu petlju. Kompatibilnost s prethodnim verzijama, kao što je uobičajeno za SCSI uređaje, također se održava i uređaj s Ultra2 SCSI LVD može se spojiti na obični SCSI kontroler. Samo tvrdi diskovi sa 68-pinskim konektorom (Wide) i SCA dostupni su s ovim sučeljem.

Ali brzina od 80 MB/s, kako se pokazalo, danas nije granica. Proizvođači i kontrolera i tvrdih diskova već počinju implementirati sljedeću verziju SCSI-ja, službenog naziva SPI-3 (SCSI paralelno sučelje - 3), neslužbeno Ultra160/m SCSI. Temelji se na Ultra2 SCSI LVD i ima dvostruku brzinu prijenosa podataka. Kako se to postiže može se vidjeti iz shematskog vremenskog dijagrama.

Slika 3 - Vremenski dijagram brzine prijenosa podataka

4. Dijagram pogona tvrdog diska

Tvrdi disk sastoji se od hermetičke zone i elektroničke jedinice.

Hermetička zona uključuje kućište izrađeno od izdržljive legure, diskove (ploče) s magnetskim premazom, blok glave s uređajem za pozicioniranje i električni pogon vretena.

Blok glave je paket poluga od opružnog čelika (par za svaki disk). Na jednom su kraju pričvršćeni za os blizu ruba diska. Glave su pričvršćene na druge krajeve (iznad diskova).

Diskovi (ploče), u pravilu, izrađeni su od metalne legure. Iako je bilo pokušaja da se naprave od plastike, pa čak i stakla, pokazalo se da su takve ploče krhke i kratkotrajne. Obje ravnine ploča, poput magnetske trake, prekrivene su najfinijom feromagnetskom prašinom - oksidima željeza, mangana i drugih metala. Točan sastav i tehnologija primjene čuvaju se u tajnosti. Većina proračunskih uređaja sadrži 1 ili 2 ploče, ali postoje modeli s više ploča.

Diskovi su kruto pričvršćeni na vreteno. Tijekom rada vreteno se okreće brzinom od nekoliko tisuća okretaja u minuti (3600, 4200, 5000, 5400, 5900, 7200, 9600, 10 000, 12 000, 15 000). Pri toj brzini stvara se snažno strujanje zraka blizu površine ploče koje podiže glave i tjera ih da lebde iznad površine ploče. Oblik glava izračunat je tako da osigura optimalnu udaljenost od ploče tijekom rada. Sve dok diskovi ne ubrzaju do brzine potrebne za "polijetanje" glava, parkirni uređaj drži glave u zoni parkiranja. Time se sprječava oštećenje glava i radne površine ploča. Motor vretena tvrdog diska je trofazni, što osigurava stabilnost rotacije magnetskih diskova postavljenih na os (vreteno) motora. Stator motora sadrži tri namota spojena u zvijezdu s odvodom u sredini, a rotor je trajni sekcijski magnet. Kako bi se osiguralo malo odstupanje pri velikim brzinama, motor koristi hidrodinamičke ležajeve.

Uređaj za pozicioniranje glave sastoji se od fiksnog para jakih neodimskih trajnih magneta, kao i zavojnice na pomičnom bloku glave. Suprotno uvriježenom mišljenju, velika većina uređaja nema vakuum unutar prostora za zadržavanje. Neki ga proizvođači čine zabrtvljenim (otuda naziv) i pune ga pročišćenim i osušenim zrakom ili neutralnim plinovima, posebice dušikom; a za izjednačavanje tlaka ugrađuje se tanka metalna ili plastična membrana. (U ovom slučaju postoji mali džep unutar kućišta tvrdog diska za paketić silikagela, koji upija vodenu paru koja ostane unutar kućišta nakon zatvaranja). Drugi proizvođači izjednačavaju tlak kroz malu rupu s filtrom koji može uhvatiti vrlo male (nekoliko mikrometara) čestice. No, u ovom slučaju dolazi i do izjednačavanja vlage, a mogu prodrijeti i štetni plinovi. Izjednačavanje tlaka potrebno je kako bi se spriječila deformacija tijela zatvorene zone tijekom promjena atmosferskog tlaka (na primjer, u zrakoplovu) i temperature, kao i kada se uređaj zagrijava tijekom rada.

Čestice prašine koje se tijekom montaže nađu u hermetičkoj zoni i slete na površinu diska se tijekom rotacije prenose u drugi filter - sakupljač prašine.

U prvim tvrdim diskovima upravljačka logika bila je postavljena na MFM ili RLL kontroler računala, a elektronička ploča sadržavala je samo module za analognu obradu i kontrolu motora vretena, pozicionera i prekidača glave. Povećanje brzine prijenosa podataka prisililo je programere da smanje duljinu analognog puta do granice, au modernim tvrdim diskovima elektronička jedinica obično sadrži: upravljačku jedinicu, memoriju samo za čitanje (ROM), međuspremnik, jedinicu sučelja i jedinica za digitalnu obradu signala.

Jedinica sučelja povezuje elektroniku tvrdog diska s ostatkom sustava.

Upravljačka jedinica je upravljački sustav koji prima električne signale za pozicioniranje glave i generira upravljačke akcije s pogonom glasovne zavojnice, preklapajući tokove informacija iz različitih glava, kontrolirajući rad svih ostalih komponenti (na primjer, kontrolirajući brzinu vretena), primajući i obrađujući signale sa senzora uređaja (senzorski sustav može uključivati jednoosni akcelerometar koji se koristi kao senzor udara, troosni akcelerometar koji se koristi kao senzor slobodnog pada, senzor tlaka, senzor kutnog ubrzanja, senzor temperature).

ROM blok pohranjuje upravljačke programe za upravljačke jedinice i digitalnu obradu signala, kao i servisne informacije tvrdog diska.

Međuspremnik memorije izglađuje razliku u brzini između dijela sučelja i pogona (koristi se statička memorija velike brzine). Povećanje veličine međuspremnika u nekim slučajevima omogućuje vam povećanje brzine pogona.

Jedinica za digitalnu obradu signala čisti očitani analogni signal i dekodira ga (izdvaja digitalnu informaciju). Za digitalnu obradu koriste se različite metode, primjerice PRML metoda (Partial Response Maximum Likelihood - maksimalna vjerojatnost s nepotpunim odgovorom). Primljeni signal se uspoređuje s uzorcima. U ovom slučaju odabire se uzorak koji je po obliku i vremenskim karakteristikama najsličniji signalu koji se dekodira.

tvrdi disk za podizanje sustava

5. Glavni zapis za pokretanje (MBR)

Na kraju početnog pokretanja, ROM BIOS čita i izvršava prvi fizički sektor diskete ili tvrdog diska. Prvi sektor tvrdog diska naziva se glavni zapis za pokretanje (ponekad se koriste izrazi "tablica particija" i "glavni blok za pokretanje"). Na početku ovog sektora tvrdog diska nalazi se mali program. Podaci o particiji (particijska tablica) nalaze se na kraju sektora. Program koristi podatke o particiji za određivanje particije za pokretanje (obično primarne DOS particije) i pokušava s nje pokrenuti operativni sustav.

Ovaj se program zapisuje na disk pomoću naredbe fdisk /mbr i naziva se glavnim zapisom za podizanje sustava. Tipično, Fdisk će ga zapisati na disk samo ako ne postoji glavni zapis za podizanje sustava.

Glavni zapis o pokretanju (MBR) je kod i podaci potrebni za pokretanje operativnog sustava (OS), koji se nalazi na prvom sektoru tvrdog diska za pokretanje postupka pokretanja sustava Windows. Sadrži particijsku tablicu diska i mali program koji se zove glavni zapis za podizanje sustava, koji je odgovoran za postavljanje aktivnog sektora ili sektora za pokretanje u particijsku tablicu. Nakon postavljanja u tablicu, boot sektor počinje pokretati Windows. Ako je glavni zapis za podizanje sustava oštećen, aktivni sektor neće moći pokrenuti sustav.

Svrha MBR-a još nije pokretanje OS-a, već samo odabir "s koje particije tvrdog diska OS treba učitati." U fazi MBR-a odabire se particija diska i ništa više. Sam OS se učitava u kasnijoj fazi.

Tijekom procesa pokretanja računala nakon završetka početnog testa (Power On Self Test, POST), MBR se učitava od strane osnovnog ulazno/izlaznog sustava (BIOS) u RAM (u računalima IBM PC arhitekture, obično s adrese 0000:7c00 ) i kontrola se prenosi na kod za pokretanje koji se nalazi u MBR-u (obično s naredbom za skok u daljinu).

6. Tehnologije snimanja podataka

Princip rada tvrdih diskova sličan je radu magnetofona. Radna površina diska pomiče se u odnosu na glavu za čitanje (na primjer, u obliku induktora s razmakom u magnetskom krugu). Kada se izmjenična električna struja dovodi (tijekom snimanja) u zavojnicu glave, rezultirajuće izmjenično magnetsko polje iz razmaka glave utječe na feromagnet površine diska i mijenja smjer vektora magnetizacije domene ovisno o jačini signala. Tijekom očitavanja, kretanje domena na razmaku glave dovodi do promjene magnetskog toka u magnetskom krugu glave, što dovodi do pojave izmjeničnog električnog signala u zavojnici zbog učinka elektromagnetske indukcije.

Nedavno se za očitavanje koristi magnetootporni učinak, a magnetootporne glave se koriste u diskovima. Kod njih promjena magnetskog polja dovodi do promjene otpora, ovisno o promjeni jakosti magnetskog polja. Takve glave omogućuju povećanje vjerojatnosti pouzdanog čitanja informacija (osobito pri velikim gustoćama snimanja informacija).

Longitudinalna metoda snimanja

Bitovi informacija bilježe se pomoću male glave koja, prolazeći preko površine rotirajućeg diska, magnetizira milijarde vodoravnih diskretnih područja – domena. U ovom slučaju, vektor magnetizacije domene nalazi se uzdužno, tj. paralelno s površinom diska. Svako od ovih područja je logična nula ili jedinica, ovisno o magnetizaciji.

Najveća moguća gustoća snimanja ovom metodom je oko 23 Gbit/cm². Trenutno se ova metoda postupno zamjenjuje metodom okomitog snimanja.

Okomita metoda snimanja

Perpendikularna metoda snimanja je tehnologija u kojoj se bitovi informacija pohranjuju u okomitim domenama. To omogućuje korištenje jačih magnetskih polja i smanjuje površinu materijala potrebnog za pisanje 1 bita. Gustoća snimanja modernih uzoraka je 60 Gbit/cm².

Tvrdi diskovi s okomitim snimanjem dostupni su na tržištu od 2005. godine.

Termomagnetska metoda snimanja

Metoda magnetskog snimanja uz pomoć topline (HAMR) trenutno je najperspektivnija od postojećih i trenutno se aktivno razvija. Ova metoda koristi točkasto zagrijavanje diska, što omogućuje glavi da magnetizira vrlo male površine svoje površine. Nakon što se disk ohladi, magnetizacija je "fiksna". Tvrdi diskovi ove vrste još nisu predstavljeni na tržištu (od 2009.), postoje samo eksperimentalni uzorci s gustoćom snimanja od 150 Gbit/cm². Razvoj HAMR tehnologije traje već duže vrijeme, no stručnjaci se još uvijek razlikuju u procjenama maksimalne gustoće snimanja. Tako Hitachi granicu imenuje na 2,3-3,1 Tbit/cm², a predstavnici Seagate Technology sugeriraju da će moći povećati gustoću snimanja HAMR medija na 7,75 Tbit/cm². Široku upotrebu ove tehnologije treba očekivati u 2011.-2012.

7. Geometrija magnetskog diska

Kako bi se riješio prostor, površine ploča diska podijeljene su na staze - koncentrična prstenasta područja. Svaka staza je podijeljena na jednake dijelove - sektore. CHS adresiranje pretpostavlja da sve staze u određenom području diska imaju isti broj sektora.

Cilindar je skup staza jednako udaljenih od središta na svim radnim površinama ploča tvrdog diska. Broj glave označava korištenu radnu površinu (odnosno određenu stazu iz cilindra), a broj sektora specificira određeni sektor na stazi.

Da biste koristili CHS adresiranje, morate znati geometriju diska koji se koristi: ukupan broj cilindara, glava i sektora u njemu. U početku su se te informacije morale unositi ručno; Standard ATA-1 uveo je funkciju auto-geometrije (naredba Identify Drive).

Značajke geometrije tvrdih diskova s ugrađenim kontrolerima

Zoniranje

Na pločama modernih tvrdih diskova staze su grupirane u nekoliko zona (Zoned Recording). Sve staze jedne zone imaju isti broj sektora. Međutim, više je sektora na stazama vanjskih zona nego na stazama unutarnjih. To omogućuje, korištenjem veće duljine vanjskih staza, postizanje ujednačenije gustoće snimanja, povećavajući kapacitet ploče s istom proizvodnom tehnologijom.

Rezervni sektori

Kako bi se produžio životni vijek diska, na svakoj stazi mogu biti prisutni dodatni rezervni sektori. Ako se u bilo kojem sektoru pojavi greška koja se ne može ispraviti, tada se taj sektor može zamijeniti rezervnim (remapiranje). Podaci pohranjeni u njemu mogu se izgubiti ili vratiti pomoću ECC-a, a kapacitet diska ostat će isti. Postoje dvije tablice preraspodjele: jedna se popunjava u tvornici, druga tijekom rada. Granice zona, broj sektora po stazi za svaku zonu i tablice ponovnog mapiranja sektora pohranjuju se u memoriju elektronike.

Logička geometrija

Kako je kapacitet proizvedenih tvrdih diskova rastao, njihova se fizička geometrija više nije uklapala u ograničenja koja nameću softverska i hardverska sučelja (vidi: Prepreke veličine tvrdog diska). Osim toga, staze s različitim brojem sektora nisu kompatibilne s CHS metodom adresiranja. Kao rezultat toga, kontroleri diska počeli su izvještavati ne o stvarnoj, već o fiktivnoj, logičnoj geometriji koja se uklapa u ograničenja sučelja, ali ne odgovara stvarnosti. Stoga su maksimalni brojevi sektora i glava za većinu modela 63 i 255 (najveće moguće vrijednosti u funkcijama prekida BIOS INT 13h), a broj cilindara odabire se prema kapacitetu diska. Fizička geometrija samog diska ne može se dobiti u normalnom radu i nepoznata je ostalim dijelovima sustava.

Slika 4 - Dijagram cilindara, staza i sektora na tvrdom disku.

8. Adresiranje podataka

Minimalno adresabilno područje podataka na tvrdom disku je sektor. Veličina sektora je tradicionalno 512 bajtova. Godine 2006. IDEMA je najavila prijelaz na veličinu sektora od 4096 bajta, što se planira dovršiti do 2010. godine. Western Digitals je već najavio korištenje nove tehnologije formatiranja pod nazivom Advanced Format i izdao pogon (WD10EARS-00Y5B1) koji koristi novu tehnologiju.

Konačna verzija sustava Windows Vista, objavljena 2007., imala je ograničenu podršku za diskove s ovom veličinom sektora.

Postoje 2 glavna načina za adresiranje sektora na disku: sektor glave cilindra (CHS) i adresiranje linearnog bloka (LBA).

Ovom metodom sektor se adresira svojim fizičkim položajem na disku s 3 koordinate - broj cilindra, broj glave i broj sektora. U modernim [kada?] diskovima s ugrađenim kontrolerima, te koordinate više ne odgovaraju fizičkom položaju sektora na disku i predstavljaju "logičke koordinate" (vidi gore).

S ovom metodom, adresa blokova podataka na mediju je specificirana pomoću logičke linearne adrese. LBA adresiranje počelo se implementirati i koristiti 1994. godine zajedno s EIDE (Extended IDE) standardom. ATA standardi zahtijevaju korespondenciju jedan na jedan između CHS i LBA načina rada:

LBA = [ (Cilindar * broj glava + glava) * sektori/staza ] + (Sektor-1)

LBA metoda odgovara mapiranju sektora za SCSI. BIOS SCSI kontrolera ove zadatke obavlja automatski, odnosno metoda logičkog adresiranja izvorno je bila karakteristična za SCSI sučelje.

9. Suvremeni dizajn i proizvodne tehnologije

U ovom trenutku proizvodnja i razvoj IDE sučelja je došao kraju ili nestaje, zbog njegove zamjene modernijim tipovima sučelja. Na primjer, SATA (Serial ATA) je serijsko sučelje za razmjenu podataka s uređajima za pohranu. SATA je razvoj paralelnog ATA (IDE) sučelja, koje je nakon uvođenja SATA preimenovano u PATA (Parallel ATA).

Ovo sučelje je najpopularnije za moderne tvrde diskove i optičke pogone za kućnu upotrebu. Omogućuje veliku brzinu prijenosa podataka. Ovo se sučelje također koristi pri povezivanju unutarnjih tvrdih diskova s multimedijskim playerima.

SATA koristi 7-pinski konektor umjesto PATA-inog 40-pinskog konektora. SATA kabel ima manje područje, zbog čega se smanjuje otpor puhanju zraka kroz komponente računala, a ožičenje unutar sistemske jedinice je pojednostavljeno.

SATA kabel je zbog svog oblika otporniji na višestruka spajanja. SATA kabel za napajanje također je dizajniran za višestruke veze. SATA konektor napajanja daje 3 napona napajanja: +12 V, +5 V i +3,3 V; međutim, moderni uređaji mogu raditi bez +3,3 V, što omogućuje korištenje pasivnog adaptera sa standardnog IDE na SATA konektor napajanja. Brojni SATA uređaji dolaze s dva priključka za napajanje: SATA i Molex.

SATA standard napustio je tradicionalnu PATA vezu dva uređaja po kabelu; svakom uređaju je dodijeljen poseban kabel, čime se eliminira problem nemogućnosti istovremenog rada uređaja koji se nalaze na istom kabelu (i kašnjenja koja iz toga proizlaze), smanjuju se mogući problemi prilikom montaže (nema problema sukoba između Slave/ Glavni uređaji za SATA), eliminira mogućnost pogrešaka pri korištenju neterminiranih PATA petlji.

SATA standard podržava funkciju čekanja naredbi (NCQ, počevši od SATA revizije 2.x).

SATA standard ne predviđa hot-swapping aktivnog uređaja (koji koristi operativni sustav) (do SATA Revision 3.x), dodatno priključeni pogoni mogu se postupno odspajati - napajanje, kabel i spajati obrnutim redoslijedom - kabel, napajanje. Nakon odspajanja/spajanja diska, trebate ažurirati konfiguraciju u Upravitelju uređaja.

SATA Revizija 3.x (do 6 Gbps)

Specifikacija SATA Revision 3.0 pruža mogućnost prijenosa podataka brzinama do 6 Gbit/s (gotovo do 4,8 Gbit/s - 600 MB/s). Među poboljšanjima u SATA Reviziji 3.0 u usporedbi s prethodnom verzijom specifikacije, osim veće brzine, može se primijetiti poboljšano upravljanje napajanjem. Zadržat će se i kompatibilnost, kako na razini SATA konektora i kabela, tako i na razini protokola razmjene. Usput, SATA-IO konzorcij upozorava protiv korištenja domaćih izraza kao što su SATA III, SATA 3.0 ili SATA Gen 3 za označavanje SATA generacija.Puni točan naziv specifikacije je SATA Revision 3.0; naziv sučelja - SATA 6Gb/s

10. Pregled tržišta

Tvrdi diskovi s IDE sučeljem

Seagate tvrdi diskovi. Seagate je prvi koristio tekuće ležajeve u svojim novim modelima, zahvaljujući čemu je povećao brzinu vretena na 7200 okretaja u minuti. Ali, nažalost, najnoviji modeli koje proizvodi Seagate nisu pouzdani, iako se smatraju jednima od najbržih i prilično tihih.

¾ zaštita od statičkog elektriciteta (sastoji se od ploče koja štiti ploču tvrdog diska);

¾ sustav za praćenje promjena i ispravljanje manjih grešaka i kvarova.

Barracuda ATA II tvrdi diskovi (još jedna vodeća serija) postali su najbolji. Brzina vretena im je 7200 okretaja u minuti, a gustoća zapisa 250 GB po ploči. Proizvođači ovoj seriji daju ne samo zajamčenu izvedbu, već i pouzdanost.

Seagate je službeno predstavio novu seriju tvrdih diskova poslovne klase pod nazivom Cheetah. Tvrdi diskovi dostupni su u sljedećim kapacitetima: 300 GB, 450 GB, 600 GB.

Brzina vretena tvrdih diskova Seagate Cheetah je 15 000 okretaja u minuti. Imaju 16 MB DRAM predmemorije i dva sučelja na izbor - 4Gbps Fibre Channel ili 6Gbps SAS 2.0.

Zajamčeno vrijeme rada (MTBF) Seagate Cheetah tvrdih diskova je 1,6 milijuna sati.

Western Digital tvrdi diskovi

Western Digital je imao uspona i padova, što je utjecalo i na njihove proizvode. Ali na kraju, IDE tvrdi diskovi koji rade u frekvencijskom rasponu od 83 do 133 MHz zauzeli su svoje pravo mjesto na tržištu.

Za primjer, uzmimo Western Digital Caviar seriju tvrdih diskova, koji su bili najbolji u svoje vrijeme. S tehničke strane, ovdje je sve vrlo jednostavno - brzina vretena je 5400 o / min, glave su magnetske gume i ATA-66 sučelje. No posebnost je sustav Data Lifeguard. Ovo je sustav za zaštitu informacija od kvarova. Tvrdi diskovi ove serije mogu biti izvrsno rješenje za početna i srednja računala.

Western Digital će objaviti novi tvrdi disk kapaciteta 1 terabajta s gustoćom snimanja od 334 GB na jednoj ploči. No prije gotovo godinu dana južnokorejska korporacija Samsung postigla je isti rezultat.

Kada proizvođači tvrdih diskova (HDD) pokušavaju postići sve veću i veću gustoću snimanja, svi oko njih imaju koristi od toga: što je veća gustoća snimanja po ploči, to je manje tvrdih diskova potrebno za postizanje iste glasnoće. A to zauzvrat znači da HDD troši manje energije, a manje se pokretnih elemenata pokreće za izvođenje diskovnih operacija.Digital polako ažurira svoju Caviar GP HDD liniju, dodajući kopiju s gustoćom snimanja od 334GB i kapacitetom od 1TV. Ali ovi HDD-ovi će i dalje biti opremljeni sa 16MB cache memorije.

Ali Western Digital nije jedina tvrtka koja radi na tome da stane 334 GB na jedan pladnju. Ovaj tjedan Samsung je najavio novi 1TV HDD EcoGreen, koji je namijenjen audio-video aplikacijama, a koristi ploče kapaciteta 334GB. Samsung tvrdi da njegov pogon EcoGreen F1 ima 15% manju potrošnju energije od ostalih energetski učinkovitih tvrdih diskova i 50% manju potrošnju energije od tradicionalnih tvrdih diskova od 1TB 7200rpm. Samsung EcoGreen F1 vrti se na 5400rpm, a koristi 3Gb/s SATA2 sučelje. Cijena mu je 199$.

U siječnju 2008. Western Digital je predstavio HDD s jednom pločom od 320 GB, koji je imao najveću gustoću u usporedbi s drugim tvrdim diskovima tvrtke. Ali Samsung je lansirao svoj 1TV HDD s gustoćom od 334 GB po ploči još u lipnju 2007.

Bibliografija

1. - ATA sučelje

. - IDE sučelje

A. K. Gultjajev. Povrat podataka. Petar, 2006., 352 str. (83 str.)

Christophera Negusa. Linux. Korisnička Biblija, 5. izdanje. Dijalektika, 2006., 700 str. (259 str.)

. - odjeljci za programere, za pretplatnike.

. - Glavni zapis za pokretanje (MBR)

Smirnov Yu. K. - Tajne rada PC tvrdih diskova, BHV - St. Petersburg, 2006.,

. -IDE sučelje

U ovom članku ćemo govoriti o tome što vam omogućuje povezivanje tvrdog diska s računalom, naime, sučelje tvrdog diska. Točnije, o sučeljima tvrdih diskova, jer je za vrijeme njihovog postojanja izumljeno mnogo tehnologija za povezivanje ovih uređaja, a obilje standarda u ovom području može zbuniti neiskusnog korisnika. Ipak, prvo o svemu.

Sučelja tvrdog diska (ili strogo govoreći, sučelja vanjskog pogona, jer mogu biti ne samo pogoni, već i druge vrste pogona, na primjer, optički pogoni) dizajnirana su za razmjenu informacija između tih vanjskih memorijskih uređaja i matične ploče. Sučelja tvrdog diska, ništa manje od fizičkih parametara pogona, utječu na mnoge radne karakteristike pogona i njihove performanse. Konkretno, sučelja pogona određuju takve parametre kao što su brzina razmjene podataka između tvrdog diska i matične ploče, broj uređaja koji se mogu spojiti na računalo, mogućnost stvaranja diskovnih nizova, mogućnost uključivanja u radnom stanju, podrška za NCQ i AHCI tehnologije itd. . Također ovisi o sučelju tvrdog diska koji ćete kabel, kabel ili adapter trebati za spajanje na matičnu ploču.

SCSI - Sučelje malog računalnog sustava

SCSI sučelje jedno je od najstarijih sučelja dizajniranih za povezivanje uređaja za pohranu podataka u osobnim računalima. Ovaj se standard pojavio početkom 1980-ih. Jedan od njegovih kreatora bio je Alan Shugart, poznat i kao izumitelj disketne jedinice.

Izgled SCSI sučelja na ploči i kabela za spajanje na njega

Standard SCSI (tradicionalno se ova kratica u ruskoj transkripciji čita kao "skazi") izvorno je bio namijenjen za upotrebu u osobnim računalima, o čemu svjedoči i sam naziv formata - Small Computer System Interface ili sistemsko sučelje za mala računala. Međutim, dogodilo se da su se pogoni ove vrste koristili uglavnom u vrhunskim osobnim računalima, a potom iu poslužiteljima. To je bilo zbog činjenice da je, unatoč uspješnoj arhitekturi i širokom skupu naredbi, tehnička implementacija sučelja bila prilično složena i nije bila pristupačna za masovna računala.

Međutim, ovaj je standard imao niz značajki koje nisu bile dostupne za druge vrste sučelja. Na primjer, kabel za spajanje uređaja Small Computer System Interface može imati maksimalnu duljinu od 12 m, a brzina prijenosa podataka može biti 640 MB/s.

Kao i IDE sučelje koje se pojavilo nešto kasnije, SCSI sučelje je paralelno. To znači da sučelje koristi sabirnice koje prenose informacije preko nekoliko vodiča. Ova je značajka bila jedan od ograničavajućih čimbenika za razvoj standarda, pa je stoga razvijen napredniji, dosljedniji SAS standard (od Serial Attached SCSI) kao njegova zamjena.

SAS - Serial Attached SCSI

Ovako izgleda diskovno sučelje SAS poslužitelja

Serial Attached SCSI razvijen je kao poboljšanje prilično starog sučelja sustava malih računala za povezivanje tvrdih diskova. Unatoč činjenici da Serial Attached SCSI koristi glavne prednosti svog prethodnika, ipak ima mnoge prednosti. Među njima vrijedi istaknuti sljedeće:

Korištenje zajedničke sabirnice za sve uređaje.
Protokol serijske komunikacije koji koristi SAS omogućuje korištenje manjeg broja signalnih linija.
Nema potrebe za završetkom autobusa.
Gotovo neograničen broj povezanih uređaja.
Veća propusnost (do 12 Gbit/s). Očekuje se da će buduće implementacije SAS protokola podržavati brzine prijenosa podataka do 24 Gbit/s.
Mogućnost povezivanja diskova sa Serial ATA sučeljem na SAS kontroler.

U pravilu, Serial Attached SCSI sustavi izgrađeni su na temelju nekoliko komponenti. Glavne komponente uključuju:

Ciljani uređaji. Ova kategorija uključuje stvarne pogone ili diskovne nizove.
Inicijatori su čipovi dizajnirani za generiranje zahtjeva ciljanim uređajima.
Sustav za dostavu podataka - kabeli koji povezuju ciljne uređaje i inicijatore

Serijski priključeni SCSI konektori dolaze u različitim oblicima i veličinama, ovisno o vrsti (vanjski ili unutarnji) i SAS verzijama. Ispod su unutarnji konektor SFF-8482 i vanjski konektor SFF-8644 dizajnirani za SAS-3:

S lijeve strane je interni SAS konektor SFF-8482; Desno je vanjski SAS SFF-8644 konektor s kabelom.

Nekoliko primjera izgleda SAS kabela i adaptera: HD-Mini SAS kabel i SAS-Serial ATA adapter kabel.

S lijeve strane je HD Mini SAS kabel; Desno je adapterski kabel sa SAS na Serial ATA.

Firewire - IEEE 1394

Danas često možete pronaći tvrde diskove s Firewire sučeljem. Iako Firewire sučelje može spojiti bilo koju vrstu perifernih uređaja na računalo, a nije specijalizirano sučelje namijenjeno isključivo povezivanju tvrdih diskova, Firewire ipak ima niz značajki koje ga čine izuzetno praktičnim za ovu namjenu.

FireWire - IEEE 1394 - pogled na prijenosnom računalu

Firewire sučelje razvijeno je sredinom 1990-ih. Razvoj je započeo s poznatom tvrtkom Apple koja je trebala vlastitu sabirnicu, različitu od USB-a, za spajanje periferne opreme, prvenstveno multimedije. Specifikacija koja opisuje rad Firewire sabirnice naziva se IEEE 1394.

Firewire je danas jedan od najčešće korištenih formata serijske vanjske sabirnice velike brzine. Glavne značajke standarda uključuju:

Mogućnost toplog spajanja uređaja.
Otvorena autobusna arhitektura.
Fleksibilna topologija za povezivanje uređaja.
Brzine prijenosa podataka jako variraju – od 100 do 3200 Mbit/s.
Mogućnost prijenosa podataka između uređaja bez računala.
Mogućnost organiziranja lokalnih mreža korištenjem autobusa.
Prijenos struje preko sabirnice.
Velik broj povezanih uređaja (do 63).

Za povezivanje tvrdih diskova (obično putem vanjskih kućišta tvrdih diskova) preko Firewire sabirnice u pravilu se koristi poseban standard SBP-2 koji koristi set naredbi protokola Small Computers System Interface. Moguće je spojiti Firewire uređaje na obični USB konektor, ali za to je potreban poseban adapter.

IDE - Integrirana pogonska elektronika

Kratica IDE nedvojbeno je poznata većini korisnika osobnih računala. Standard sučelja za povezivanje IDE tvrdih diskova razvio je poznati proizvođač tvrdih diskova - Western Digital. Prednost IDE-a u odnosu na druga sučelja koja su postojala u to vrijeme, posebice Small Computers System Interface, kao i standard ST-506, bila je u tome što nije bilo potrebe za instaliranjem kontrolera tvrdog diska na matičnu ploču. IDE standard podrazumijevao je instaliranje kontrolera pogona na sam pogon, a na matičnoj ploči ostao je samo adapter host sučelja za povezivanje IDE pogona.

IDE sučelje na matičnoj ploči

Ova inovacija je poboljšala radne parametre IDE pogona zbog činjenice da je udaljenost između kontrolera i samog pogona smanjena. Osim toga, ugradnja IDE kontrolera unutar kućišta tvrdog diska omogućila je donekle pojednostavljenje matičnih ploča i same proizvodnje tvrdih diskova, budući da je tehnologija dala slobodu proizvođačima u smislu optimalne organizacije logike pogona.

Nova se tehnologija u početku zvala Integrated Drive Electronics. Naknadno je razvijen standard koji ga opisuje, nazvan ATA. Ovaj naziv izveden je iz zadnjeg dijela imena PC/AT obitelji računala dodavanjem riječi Attachment.

IDE kabel se koristi za povezivanje tvrdog diska ili drugog uređaja, kao što je optički pogon koji podržava tehnologiju Integrated Drive Electronics, na matičnu ploču. Budući da se ATA odnosi na paralelna sučelja (stoga se naziva i Parallel ATA ili PATA), odnosno sučelja koja omogućuju istovremeni prijenos podataka preko više linija, njegov podatkovni kabel ima veliki broj vodiča (obično 40, au novijim verzijama protokola bilo je moguće koristiti 80-žilni kabel). Tipični podatkovni kabel za ovaj standard je ravan i širok, ali dostupni su i okrugli kabeli. Kabel za napajanje za Parallel ATA pogone ima 4-pinski konektor i spaja se na napajanje računala.

Ispod su primjeri IDE kabela i okruglog PATA podatkovnog kabela:

Izgled kabela sučelja: lijevo - ravno, desno u okrugloj pletenici - PATA ili IDE.

Zahvaljujući relativno niskoj cijeni pogona Parallel ATA, jednostavnosti implementacije sučelja na matičnoj ploči, kao i jednostavnosti instalacije i konfiguracije PATA uređaja za korisnika, pogoni tipa Integrated Drive Electronics dugo su istisnuli uređaji drugih vrsta sučelja s tržišta tvrdih diskova za proračunska osobna računala.

Međutim, PATA standard ima i brojne nedostatke. Prije svega, ovo je ograničenje duljine koju Parallel ATA podatkovni kabel može imati - ne više od 0,5 m. Osim toga, paralelna organizacija sučelja nameće niz ograničenja na maksimalnu brzinu prijenosa podataka. Ne podržava PATA standard i mnoge napredne značajke koje imaju druge vrste sučelja, kao što je vruće uključivanje uređaja.

SATA - serijski ATA

Pogled na SATA sučelje na matičnoj ploči

SATA (Serial ATA) sučelje, kao što ime sugerira, je poboljšanje u odnosu na ATA. Ovo poboljšanje sastoji se, prije svega, u pretvaranju tradicionalnog paralelnog ATA (Parallel ATA) u serijsko sučelje. Međutim, razlike između standarda Serial ATA i tradicionalnog nisu ograničene na ovo. Osim promjene vrste prijenosa podataka s paralelnog na serijski, promijenili su se i konektori za podatke i napajanje.

Ispod je SATA podatkovni kabel:

Podatkovni kabel za SATA sučelje

To je omogućilo korištenje puno dužeg kabela i povećanje brzine prijenosa podataka. Međutim, loša strana bila je činjenica da je PATA uređaje, koji su prije pojave SATA-e bili prisutni u ogromnim količinama na tržištu, postalo nemoguće izravno spojiti na nove konektore. Istina, većina novih matičnih ploča još uvijek ima stare konektore i podržava povezivanje starijih uređaja. Međutim, obrnuta operacija - spajanje novog tipa pogona na staru matičnu ploču obično uzrokuje mnogo više problema. Za ovu operaciju korisniku je obično potreban Serial ATA na PATA adapter. Adapter kabela za napajanje obično ima relativno jednostavan dizajn.

Serijski ATA na PATA adapter napajanja:

S lijeve strane je opći pogled na kabel; S desne strane je uvećani prikaz PATA i Serial ATA konektora

Međutim, situacija je kompliciranija s uređajem kao što je adapter za spajanje uređaja serijskog sučelja na konektor paralelnog sučelja. Obično je adapter ove vrste izrađen u obliku malog mikro kruga.

Izgled univerzalnog dvosmjernog adaptera između SATA - IDE sučelja

Trenutno je Serial ATA sučelje praktički zamijenilo Parallel ATA, a PATA pogoni sada se mogu naći samo u prilično starim računalima. Još jedna značajka novog standarda koja je osigurala njegovu široku popularnost bila je podrška.

Vrsta adaptera s IDE na SATA

Možete nam reći nešto više o NCQ tehnologiji. Glavna prednost NCQ-a je što vam omogućuje korištenje ideja koje su odavno implementirane u SCSI protokol. Konkretno, NCQ podržava sustav za slijed operacija čitanja/pisanja na više pogona instaliranih u sustavu. Dakle, NCQ može značajno poboljšati performanse pogona, posebno nizova tvrdih diskova.

Vrsta adaptera sa SATA na IDE

Za korištenje NCQ-a potrebna je tehnološka podrška na strani tvrdog diska, kao i na glavnom adapteru matične ploče. Gotovo svi adapteri koji podržavaju AHCI podržavaju i NCQ. Osim toga, neki stariji vlasnički adapteri također podržavaju NCQ. Također, da bi NCQ radio, potrebna mu je podrška operativnog sustava.

eSATA - vanjski SATA

Vrijedno je posebno spomenuti eSATA (External SATA) format, koji se u to vrijeme činio obećavajućim, ali nikada nije postao široko rasprostranjen. Kao što možete pogoditi iz naziva, eSATA je vrsta Serial ATA dizajnirana za povezivanje isključivo vanjskih pogona. eSATA standard nudi većinu mogućnosti standarda za vanjske uređaje, tj. interni Serial ATA, posebno isti sustav signala i naredbi i ista velika brzina.

eSATA konektor na prijenosnom računalu

Međutim, eSATA također ima neke razlike od internog standarda sabirnice koji ga je iznjedrio. Konkretno, eSATA podržava dulji podatkovni kabel (do 2 m), a također ima veće zahtjeve za napajanjem za pogone. Dodatno, eSATA konektori malo se razlikuju od standardnih Serial ATA konektora.

U usporedbi s drugim vanjskim sabirnicama, kao što su USB i Firewire, eSATA, međutim, ima jedan značajan nedostatak. Dok ove sabirnice omogućuju napajanje uređaja preko samog kabela sabirnice, eSATA pogon zahtijeva posebne priključke za napajanje. Stoga, unatoč relativno velikoj brzini prijenosa podataka, eSATA trenutno nije jako popularan kao sučelje za povezivanje vanjskih diskova.

Zaključak

Informacije pohranjene na tvrdom disku ne mogu biti korisne korisniku niti dostupne aplikacijskim programima dok im ne pristupi središnja procesorska jedinica računala. Sučelja tvrdog diska omogućuju komunikaciju između tih pogona i matične ploče. Danas postoji mnogo različitih vrsta sučelja tvrdog diska, od kojih svako ima svoje prednosti, nedostatke i karakteristične značajke. Nadamo se da će informacije navedene u ovom članku biti uvelike korisne čitatelju, jer izbor modernog tvrdog diska uvelike određuju ne samo njegove unutarnje karakteristike, kao što su kapacitet, predmemorija, brzina pristupa i rotacije, već i sučelje za koje je razvijen.

Pozdrav dragi prijatelji! Artem Juščenko je s vama.

SATA1 standard – ima brzinu prijenosa do 150Mb/s
SATA2 standard – ima brzinu prijenosa do 300Mb/s
SATA3 standard – ima brzinu prijenosa do 600Mb/s
Često me pitaju zašto, kada testiram brzinu svog diska (a disk npr. ima SATA2 sučelje i matična ploča ima priključak istog standarda), brzina je daleko od 300MB/s i ne više.

Zapravo, brzina diska čak ni kod SATA1 standarda ne prelazi 75MB/s. Njegova brzina je obično ograničena mehaničkim dijelovima. Kao što je brzina vretena (7200 u minuti za kućna računala), kao i broj ploča na disku. Što ih je više, to će kašnjenja u zapisivanju i čitanju podataka biti duža.

Stoga, u biti, bez obzira koje sučelje tradicionalnog tvrdog diska koristite, brzina neće prijeći 85 MB/s.

Međutim, ne preporučam korištenje IDE standardnih pogona u modernim računalima jer su već prilično sporiji od SATA2. To će utjecati na izvedbu pisanja i čitanja podataka, što znači da će biti nelagode pri radu s velikim količinama podataka.
Nedavno se pojavio novi SATA3 standard, koji će biti relevantan za diskove temeljene na solid-state memoriji. O njima ćemo kasnije.
Međutim, jedno je jasno: moderni tradicionalni SATA diskovi, zbog svojih mehaničkih ograničenja, još nisu ni razvili SATA1 standard, ali SATA3 se već pojavio. To jest, port osigurava brzinu, ali ne i disk.
Ipak, svaki novi SATA standard ipak donosi neka poboljšanja, a uz velike količine informacija ona će se osjetiti u dobroj kvaliteti.

Na primjer, funkcija se stalno poboljšava - Native Command Queuing (NCQ), posebna naredba koja vam omogućuje paraleliziranje naredbi za čitanje i pisanje, za veće performanse od onih kojima se ne mogu pohvaliti SATA1 i IDE sučelja.
Najznačajnije je to što su SATA standard, odnosno njegove inačice, međusobno kompatibilne, što nam donosi novčane uštede. To jest, na primjer, SATA1 disk se može spojiti na matičnu ploču sa SATA2 i SATA3 konektorom i obrnuto.
Nedavno se počelo razvijati tržište novih uređaja za pohranu podataka, takozvanih SSD-ova (dopustite mi da vas podsjetim da su tradicionalni tvrdi diskovi označeni kao HDD).

SSD nije ništa više od flash memorije (ne smije se brkati s flash pogonima, SSD je desetke puta brži od običnih flash pogona). Ovi pogoni su tihi, malo se zagrijavaju i troše malo energije. Podržavaju brzine čitanja do 270MB/s i brzine pisanja do 250-260MB/s. Međutim, vrlo su skupi. Disk od 256 GB može koštati do 30.000 rubalja. Međutim, cijene će postupno padati kako se tržište flash memorije bude razvijalo.
Međutim, mogućnost kupnje SSD-a, na primjer 64 GB, vrlo je ugodna, jer radi mnogo brže od običnog diska na magnetskim pločama, što znači da na njega možete instalirati sustav i dobiti povećanje performansi prilikom učitavanja operativnog sustava. i pri radu s računalom. Takav disk košta oko 5-6 tisuća rubalja. I sama razmišljam o kupnji ovoga.

Ova vrsta pogona u potpunosti iskorištava SATA2 standarde i potrebno im je novo SATA 3 sučelje poput zraka od tradicionalnih pogona. U sljedećih šest mjeseci SSD diskovi će prijeći na SATA3 standard i moći će pokazati brzine do 560 MB/s u operacijama čitanja.
Nedavno sam naišao na IDE disk veličine 40GB koji je izdan prije više od 7 godina (nije moj, dali su mi ga na popravak), testirao sam njegove brzinske karakteristike i usporedio ih sa standardima SATA1 i SATA2 , budući da sam imam oba standarda SATA diskova.

Mjerenja su provedena pomoću programa Crystal Disk Mark, nekoliko verzija. Saznao sam da je točnost mjerenja od jedne do druge verzije programa praktički neovisna. Računalo ima 32-bitni operativni sustav Windows 7 Maximum i procesor Pentium 4 - 3 GHz. Testovi su također provedeni na procesoru s dvije jezgre Core 2 Duo E7500 overklokiranim na taktnu frekvenciju od 3,53 GHz. (standardna frekvencija 2,93 GHz). Prema mojim zapažanjima, na brzinu čitanja i pisanja podataka ne utječe brzina procesora.

Ovako izgleda stari dobri IDE disk, diskovi ovog standarda se još uvijek prodaju.

Ovako se povezuje IDE pogon. Široki kabel za prijenos podataka. Uska bijela – prehrana.

A ovako izgleda spajanje SATA diskova – crvene podatkovne žice. I također na fotografiji možete vidjeti IDE kabel koji se spaja na njegov konektor.

Rezultati brzine:

IDE standardna brzina. To je jednako 41 MB za pisanje i isto toliko za čitanje podataka. Slijede redovi o sektorima za čitanje različitih veličina u različitim veličinama.

Brzina čitanja i pisanja SATA1. 50 odnosno 49 MB za brzine čitanja i pisanja.

Brzina čitanja i pisanja za SATA2. 75 odnosno 74 MB za čitanje i pisanje.

I na kraju, pokazat ću vam rezultate testiranja jednog od 4 GB flash pogona izvrsne tvrtke Transcend. Za flash memoriju rezultat nije loš:

Zaključak: SATA1 i SATA2 sučelja (koja su zauzela prvo mjesto u rezultatima testa) najpoželjnija su za korištenje u stolnom kućnom računalu.

S poštovanjem, Artjom Juščenko.

Pogledajmo najčešća sučelja perifernih uređaja (tablica 4.5).

Tablica 4.5. Sučelja vanjskih uređaja

Sučelje	Izmjena	Brzina (MB/s)
PC Floppy Disk Controller		62,5 KB/s

	SATA-150 - SATA-600

	8 bita x 10 MHz
Brzi široki SCSI 2	16 bita x 10 MHz
Ultra široki SCSI 40	16 bita x 20 MHz
Ultra-2 široki SCSI 80	16 bita x 40 MHz
Ultra-Z SCS1160	16 bita x 40 MHz DDR
	16 bita x 80 MHz DDR
	16 bita x 160 MHz DDR
Serijski priključeni SCSI
Serijski priključeni SCSI 2	(U razvoju)
	1GFC (1,06 GHz) - 4GFC (4,25 GHz)

IDE sučelje i njegove vrste

IDE (Integra?ed Device Electronics)- sučelje uređaja s ugrađenim kontrolerom (sl. 4.21, 4.22). Prilikom izrade ovog sučelja programeri su se usredotočili na povezivanje diskovnog pogona. Zbog minimalne udaljenosti kontrolera od diska, performanse se značajno povećavaju.

Problem pogonskog računala sastoji se od tri dijela. Računalo mora komunicirati s kontrolerom (i obrnuto), kontroler mora raditi s podacima i komunicirati s disk jedinicom (i obrnuto).

Svojedobno se problem razmatrao sa sve tri strane, što je prisililo proizvođače pogona da obave sav posao

EIDE sabirnice, PCI VL ili PC matična ploča

Primarno EIDE sučelje

Memory stick, CD-ROM ili HDD, EIDE kompatibilan EIDE kompatibilan

Riža. 4.21. EIDE sučelje

Riža. 4.22. Paralelni ATA/1 DE konektor ( A, b); serijski konektor

ATA ( V); konektori na ploči (g)

bot. Velik dio inteligencije za prijenos podataka između računala i pogona diska bio je koncentriran na kontrolnoj ploči i računalu, pa je pri ugradnji novog ili zamjeni starog pogona bilo potrebno osigurati da je kontroler potpuno kompatibilan s novim tvrdim diskom. voziti. IDE kontroleri značajno su promijenili stvari jer je standard učinio da kontroler na ploči diskovnog pogona ima mnogo veću ulogu, tako da je stvarno sučelje između pogona i računala postalo relativno jednostavno.

Obitelj pogonskih sučelja IDE (Integrated Drive Electronics) zamjenjuje ST506 i ESDI sučelja koja su se koristila za povezivanje tvrdih diskova s odgovarajućim kontrolerima. IDE je po prvi put uveo standardnu sabirnicu za razmjenu s kontrolerom korištenjem posebne elektronike u kombinaciji s diskom za upravljanje diskom i ovom sabirnicom (otuda i naziv sučelja). Prevođenje logičkih parametara u fizičke provodi elektronika diska. Izraz ATA (AT Attachment) koristi se kao sinonim za IDE sučelje.

Fizički, IDE sučelje je implementirano pomoću ravnog 40-žilnog kabela, koji sadrži konektore za povezivanje jednog ili dva uređaja. Ukupna duljina kabela ne smije biti veća od 45 cm, a razmak između konektora mora biti najmanje 15 cm.

IDE sučelje ima primarni i sekundarni kanal od kojih svaki može povezati dva uređaja, odnosno može ih biti ukupno četiri. To može biti tvrdi disk, CD-ROM ili prekidač pogona.

IDE sučelje podržava nekoliko metoda dijeljenja. Isprva je glavni način razmjene bio PIO (Programirani ulaz/izlaz) način rada, u kojem su se podaci razmjenjivali preko registara procesora pod njegovom izravnom kontrolom. Posljedica toga je veliko opterećenje procesora tijekom I/O operacija.

Druga metoda je korištenje DMA (Direct Memory Access) načina rada, u kojem kontroler IDE sučelja i DMA kontroler matične ploče prenose podatke između diska i RAM-a bez opterećenja središnjeg procesora.

Postoji nekoliko vrsta IDE sučelja koja su međusobno kompatibilna prema gore.

Poboljšana IDE specifikacija. Radi razvoja mogućnosti IDE sučelja, Western Digital je predložio svoju proširenu Enhanced IDE specifikaciju (sinonimi: E-IDE, Fast ATA, ATA-2 i Fast ATA-2), koja je tada dobila status američkog ANSI standarda tzv. ATA-2 (slika 4.23, tablica 4.6). Sadrži niz inovacija: podršku za IDE-on-drive kapaciteta preko 504 MB, podršku za više IDE kontrolera u sustavu i povezivanje do četiri uređaja na jedan kontroler, kao i podršku za periferne uređaje osim tvrdi diskovi (CD-ROM, CD-R pogoni) i DVD-ROM, LS-120 i ZIP pogoni, magnetooptika,

Tablica 4.6. ATA priključak za paralelno sučelje

Svrha	Svrha	Svrha	Svrha





		I/O snimanje
I/O čitanje
			Nije korišten
	GPIO DMA66 detekt
	Chip Select ZR

Prijenos podataka na rastućim i silaznim rubovima pulsa

Riža. 4.23. Vremenski dijagrami za ATA-2 i ATA-3 sučelja ( A);

Ultra ATA (b); Ultra ATA/66 (V)

vrpce, itd.). Proširenje IDE specifikacije za podršku drugim vrstama pogona s IDE sučeljem također se naziva ATAPI (ATA Packed Interface). Enhanced IDE također uvodi elemente paralelizacije razmjenskih operacija i nadzora integriteta podataka tijekom prijenosa.

Specifikacija poboljšanog IDE sučelja dodala je podršku za RYU Mode 3 i 4, kao i DMA Single Word Mode 2 i Multi Word DMA Mode 1 i 2. Maksimalna brzina prijenosa podataka na sabirnici u RYU Mode 3 je 11,1 MB/s, a u RYU Mode 4 i Single Word DMA Mode 2 - 16,7 MB/s. Multi Word DMA Mode 2 omogućuje vam postizanje najveće brzine prijenosa od preko 20 MB/s.

Prijenos podataka na prednjem rubu impulsa

Specifikacija
Sinonimi		EIDE, brzi ATA, brzi IDE,				Ultra ATA/100
Propusnost, MBy/s
Broj veza				2 na 1 kabel	2 na 1 kabel	2 na 1 kabel	1 na 1 kabel
Karakteristike kabela	40-pinova	40-pinova	40-pinova	40 kontakata	40 kontakata, 80 žica	40 kontakata, 80 žica	7 kontakata
Nova svojstva		28-bitni adresiranje logički blokovi (LBA)		ATAPI sučelje, podrška za CD ROM, streamere itd.	80-žica	48-bitni LBA	SATA 1.0, podrška za duge logičke/fizičke blokove
Maksimalna veličina diska	137 GB (128 GiBi)					144 PB (128 PIVI)
CRC kontrola
Datum izdavanja
ANSI standard

362 Poglavlje 4. Sučelja

33,3 MB/s. Kako bi se osigurao pouzdan prijenos podataka preko istog kabela, koriste se posebni krugovi za upravljanje i ispravljanje pogrešaka, uz zadržavanje kompatibilnosti s prethodnim standardima - ATA i ATA-2.

Konačno, sučelja Ultra ATA/66, Ultra ATA/100, Ultra ATA/133 omogućuju prijenos podataka brzinama od 66, 100 odnosno 133-150 MB/s.

Serial ATA (SATA) serijsko sučelje. Glavne prednosti Serial ATA u usporedbi s Parallel ATA (PATA) uključuju:

broj pinova konektora je smanjen (na 7 umjesto 40) i napon signala je smanjen (na 500 mV, u usporedbi s 5 V za PATA);
manji, praktičniji kabel za ožičenje, duljine do 1 m;
Mogućnosti otkrivanja i ispravljanja pogrešaka su poboljšane.

Prva generacija (poznata kao SATA/150 ili SATA.1)

pojavio se na tržištu sredinom 2002. godine i podržavao prijenos podataka do 1,5 Gbit/s. SATA. 1 koristi shemu kodiranja fizičkog sloja 8V/10V koja ima učinkovitost od 80%, što rezultira stvarnom brzinom od 1,2 Gbps ili 150 MB/s.

Sljedeća verzija (SATA, 3.0 Gbps) također koristi krug od 8V/10V, tako da je maksimalna brzina prijenosa 2.4 Gbps ili 300 MB/s. Međutim, današnji HDD uređaji ne podržavaju takve brzine, pa je stvarna izvedba sustava ograničena mogućnostima pogona. Specifikacija od 3.0 Gb/s često se naziva "Serial ATA II" ("SATA II"), kao i SATA 3.0 ili SATA/300, nastavljajući liniju ATA/100, ATA/133 i SATA/150.

ATA (Prilog) - paralelno sučelje za povezivanje pogona s računalom. U 90-ima je to bio standard izgrađen na IBM PC platformi. Trenutno ga na tržištu ubrzano zamjenjuje vlastiti nasljednik - SATA. Od uvođenja SATA, ATA je preimenovan PATA(Paralelni ATA).

Priča

U početku je sučelje dobilo preliminarno ime PC/AT dodatak("PC/AT veza") jer je bila namijenjena za povezivanje na 16-bitnu ISA sabirnicu (poznatu kao AT autobus). U konačnoj verziji naslov je promijenjen u AT prilog kako biste izbjegli probleme sa zaštitnim znakovima.

Prvu verziju standarda razvio je 1986. Western Digital i zvala se IDE (Integrirana pogonska elektronika- “elektronika ugrađena u pogon”). Naziv je odražavao značajnu inovaciju: kontroler pogona nalazio se u samom pogonu, a ne u obliku zasebne kartice za proširenje, kao u prethodnom standardu ST-506 i sučeljima SCSI i ST-412 koja su postojala u to vrijeme. Zahvaljujući ovoj inovaciji, performanse pogona su poboljšane. Manja udaljenost do kontrolera, pojednostavljena kontrola, budući da je kontroler IDE kanala apstrahiran od detalja pogona, jeftinija proizvodnja.

Točan naziv za kontroler IDE kanala je host adapter, jer je prešlo s izravnog upravljanja pogonom na komunikaciju s njim putem protokola.

Sučelje između kontrolera i pogona definirano je ATA standardom. Sučelje je opremljeno sa 8 registara, koji zauzimaju 8 adresa u I/O prostoru. Širina sabirnice podataka je 16 bita. Broj kanala u sustavu može premašiti 2. Važno je da se adrese kanala ne preklapaju s adresama drugih I/O uređaja. Svaki kanal omogućuje spajanje 2 uređaja (master i slave), ali samo jedan uređaj može raditi u isto vrijeme.

Princip CHS adresiranja je sljedeći: najprije se blok glave postavlja pozicionerom na traženu stazu, nakon čega se odabire potrebna glava, a zatim se očitava informacija iz traženog sektora.

Standard EIDE (Poboljšani IDE- “prošireni IDE”) pojavio se odmah nakon IDE-a. Omogućio je korištenje diskova kapaciteta većih od 528 MB (504 MiB), do 8,4 GB.

Iako su te kratice nastale kao zaštitni znakovi, a ne kao službeni nazivi standarda, pojmovi IDE I EIDE obično se koristi umjesto termina ATA.

Nakon što je standard objavljen Serijski ATA("serijski ATA"), koji se dogodio 2003., tradicionalni ATA postao je poznat kao Paralelni ATA, što nije značilo ništa drugo nego metodu prijenosa podataka preko paralelnog 40- ili 80-žilnog kabela.

U početku se sučelje koristilo s tvrdim diskovima, ali onda je standard proširen za rad s drugim uređajima, uglavnom s prijenosnim medijima. Čak je i FDD bio spojen na ATAPI sabirnicu. Ovaj prošireni standard se zove Sučelje paketa privitka napredne tehnologije(ATAPI), a puni naziv standarda izgleda ovako ATA/ATAPI. ATAPI je gotovo potpuno identičan SCSI-ju na razini naredbi.

U početku sučelja za povezivanje CD-ROM pogona nisu bila standardizirana, već su bila isključivo privatni razvoj proizvođača pogona. Iz tog je razloga za spajanje CD-ROM-a bilo potrebno instalirati zasebnu karticu za proširenje, prilagođenu određenom proizvođaču. Neke verzije zvučnih kartica, na primjer Sound Blaster, bile su opremljene upravo takvim priključcima. Ulazak na ATAPI tržište omogućio je standardizaciju svih perifernih uređaja i njihovo spajanje na bilo koji kontroler.

Druga važna faza u razvoju ATA bio je prijelaz s PIO ( Programirani ulaz/izlaz- softverski ulaz/izlaz) u DMA ( Izravan pristup memoriji- izravan pristup memoriji). Pri korištenju PIO-a središnji procesor je bio odgovoran za upravljanje podacima koji se čitaju s diska, a to je zauzvrat dovelo do povećanog opterećenja procesora i smanjenja njegove performanse. Iz tog razloga, računala koja su koristila ATA sučelje izvodila su operacije povezane s diskom sporije od računala koja su koristila SCSI i druga sučelja. Uvođenje DMA značajno je smanjilo količinu CPU vremena potrošeno na diskovne operacije.

Protok podataka u ovoj tehnologiji kontrolira sam pogon. Čita podatke iz memorije gotovo bez sudjelovanja procesora, koji zauzvrat jednostavno izdaje naredbe za izvođenje jedne ili druge radnje. U ovom slučaju, tvrdi disk šalje DMARQ signal zahtjeva za DMA operaciju kontroleru. Ako je DMA rad moguć, kontroler šalje DMACK signal i tvrdi disk šalje podatke u 1. registar (DATA), iz kojeg ih kontroler čita. Dakle, procesor praktički nije uključen u ovaj lanac.

DMA rad moguć je samo ako način rada istovremeno podržavaju BIOS, kontroler i operativni sustav. Inače je moguć samo PIO mod. S razvojem standarda (ATA-3), inženjeri su uveli dodatni način rada UltraDMA 2 (UDMA 33), koji ima vremenske karakteristike DMA načina 2. Međutim, podaci se prenose i na prednjem i na stražnjem rubu DIOR/ DIOW signal, koji udvostručuje brzinu prijenosa podataka preko sučelja. Dodatno je uvedena CRC provjera pariteta, što povećava pouzdanost prijenosa.

Povijest razvoja ATA uključivala je brojne prepreke (posebice ograničenja maksimalne veličine diska od 504 MiB, oko 8 GiB, oko 32 GiB i 128 GiB) povezane s organiziranjem pristupa podacima. Većina ovih barijera je, zahvaljujući modernim sustavima adresiranja, prevladana. Međutim, postojale su druge prepreke, uglavnom povezane s upravljačkim programima uređaja i organizacijom I/O u OS-u koje nisu radile u ATA-i.

Izvorna ATA specifikacija pružala je 28-bitni način adresiranja, koji je dopuštao adresiranje 228 (268,435,456) sektora od po 512 bajtova. To je dalo maksimalni kapacitet od 137 GB (128 GiB). Na standardnim računalima, BIOS je podržavao do 7,88 GiB (8,46 GB), dopuštajući maksimalno 1024 cilindra, 256 glava i 63 sektora. Ovo ograničenje broja CHS (Cylinder-Head-Sector) cilindara/glava/sektora, u kombinaciji s IDE standardom, rezultiralo je ograničenjem adresabilnog prostora od 504 MiB (528 MB). Kako bi se prevladalo ovo ograničenje, uvedena je shema adresiranja LBA (Logical Block Address), koja je omogućila adresiranje do 7,88 GiB. S vremenom je to ograničenje ukinuto. To je omogućilo adresiranje prvo 32 GiB, a zatim 128 GiB, korištenjem svih 28 bita (u ATA-4) za adresiranje sektora. Snimanje 28-bitnog broja organizirano je upisivanjem njegovih dijelova u odgovarajuće registre pogona (od 1 do 8 bita u 4. registar, 9-16 u 5., 17-24 u 6. i 25-28 u 7. ) .

Adresiranje registra organizirano je s tri adresne linije DA0-DA2. Prvi registar s adresom 0 je 16-bitni. Koristi se u svrhu prijenosa podataka između diska i kontrolera. Preostali registri su 8-bitni i koriste se za kontrolu.

Najnovije ATA specifikacije zahtijevaju 48-bitno adresiranje, proširujući moguće ograničenje na 128 PiB (144 petabajta).

Ograničenja veličine očituju se u činjenici da sustav identificira volumen diska kao manji od njegove stvarne vrijednosti ili se uopće odbija pokrenuti i visi u fazi inicijalizacije tvrdih diskova. Ponekad se problem može riješiti ažuriranjem BIOS-a. Drugo moguće rješenje je korištenje posebnih programa (na primjer, Ontrack DiskManager), koji učitavaju svoj upravljački program u memoriju prije učitavanja operativnog sustava. Nedostatak takvih rješenja je što se koristi nestandardna particija diska (particije diska su nedostupne ako se diže s obične DOS boot diskete). Međutim, većina modernih operativnih sustava može podnijeti veće veličine diskova, čak i ako BIOS računala ne prepozna veličinu prema potrebi.

Za povezivanje HDD-a s PATA sučeljem obično se koristi poseban kabel - 40-žilni kabel. Svaki kabel obično je opremljen s dva ili tri konektora, od kojih se jedan spaja na konektor kontrolera na matičnoj ploči, a druga dva na pogone. U jednom trenutku P-ATA kabel prenosi 16 bita podataka. Ponekad postoje IDE kabeli koji vam omogućuju spajanje do tri pogona na jedan IDE kanal, međutim, u ovom slučaju jedan od pogona radi u načinu rada samo za čitanje.

Paralelni ATA pinout

Kontakt	Svrha	Kontakt	Svrha
















			GPIO_DMA66_Otkrij

Dugo je vrijeme ATA kabel sadržavao 40 vodiča, ali s uvođenjem Ultra DMA/66 (UDMA4) pojavila se njegova verzija od 80 žica. Svi dodatni vodiči su samo uzemljivači, koji se izmjenjuju s informacijskim vodičima. Dakle, umjesto sedam uzemljivača, ima ih 47. Ovom izmjenom vodiča smanjuje se kapacitivna sprega između njih, čime se smanjuju međusobne smetnje. Kapacitivno spajanje veliki je problem pri velikim brzinama prijenosa. Zbog toga je inovacija bila nužna kako bi se osiguralo normalno funkcioniranje utvrđene specifikacije UDMA4 brzina prijenosa 66 MB/s. Što se tiče bržih modova UDMA5 I UDMA6, zatim oni također zahtijevaju 80-žilni kabel.

Unatoč tome što se broj vodiča udvostručio, broj kontakata je ostao isti, kao i izgled konektora. Međutim, unutarnje ožičenje je drugačije. Konektori za kabel od 80 žica moraju povezati veliki broj vodiča za uzemljenje s malim brojem pinova za uzemljenje, dok kabel od 40 žica povezuje vodiče s različitim pinom za uzemljenje. 80-žilni kabeli imaju konektore označene bojama (plavi, sivi i crni), za razliku od 40-žilnih kabela, koji obično imaju sve konektore iste boje (često crne).

U ATA standardu maksimalna duljina kabela je 46 cm. Ovo ograničenje otežava spajanje uređaja u velikim kućištima, odnosno spajanje više diskova na jedno računalo te gotovo u potpunosti eliminira mogućnost korištenja PATA diskova kao vanjskih diskova. Međutim, na tržištu su široko dostupni dulji kabeli koji ne zadovoljavaju standard. Isto se može reći i za široko korištene "okrugle" kabele. ATA standard opisuje samo ravne kabele s određenim karakteristikama impedancije i kapacitivnosti. To ne znači da drugi kabeli neće raditi, međutim, u svakom slučaju, bolje je biti oprezan kada koristite nestandardne kabele.

Ako su dva uređaja spojena na jednu petlju, jedan od njih ima oznaku "master", a drugi "slave". Obično se glavni uređaj pojavljuje prije podređenog uređaja na popisu pogona koje navodi BIOS. U starijim BIOS-ima (486 i ranije), pogoni su često označavani kao "C" za master i "D" za slave. Ispravno je nazvati "master" i "slave" diskove uređaj 0 (uređaj 0) I uređaj 1 (uređaj 1).

Ako postoji samo jedan pogon u petlji, u većini slučajeva on je vodeći. Neki diskovi imaju poseban dodatak tzv singl(jedan disk na kabelu). U većini slučajeva, jedan pogon na kabelu također može djelovati kao slave.

Postoji i postavka pod nazivom "cable select" koja je izborna u ATA-1 specifikaciji i uobičajena je od ATA-5. Zahvaljujući njemu, nema potrebe za preslagivanjem kratkospojnika na pogonima tijekom bilo kakvih ponovnih spajanja. Dakle, ako je pogon postavljen na način odabira kabela, automatski se postavlja kao glavni ili podređeni, ovisno o položaju u petlji.

U danima 40-žilnih kabela, bila je uobičajena praksa postaviti način odabira kabela jednostavnim rezanjem 28-žilnog vodiča između dva konektora. U ovom slučaju, podređeni pogon je bio na kraju kabela, a glavni pogon u sredini. Ovaj položaj je standardiziran u kasnijim verzijama specifikacije. Kabeli od 80 žica korišteni za UDMA4 nisu imali takvih nedostataka. U njima se glavni uređaj uvijek nalazi na kraju petlje. Dakle, ako je spojen samo jedan uređaj, nema nepotrebnog dijela kabela. Njihov izbor kabela instaliran je u tvornici. Budući da su petlje od 80 žica zahtijevale vlastite konektore, nije se dugo čekalo na široko usvajanje. Norma zahtijeva korištenje konektora različitih boja radi lakše identifikacije. Plava je za spajanje na kontroler, crna je za master, siva je za slave.

ATA verzije

Standard	Druga imena	Dodani načini prijenosa (MB/s)	Maksimalni podržani kapacitet diska	Ostala svojstva	ANSI Referenca
		PIO 0,1,2 (3.3, 5.2, 8.3) DMA s jednom riječi 0,1,2 (2.1, 4.2, 8.3) DMA s više riječi 0 (4.2)			X3.221-1994 (zastario od 1999.)
	Brzi IDE, Ultra ATA	PIO 3.4: (11.1, 16.6) DMA s više riječi 1.2 (13.3, 16.6)			X3.279-1996 (zastario od 2001.)
				S.M.A.R.T., Sigurnost	X3.298-1997 (zastarjelo od 2002.)
	ATAPI-4, ATA-4, Ultra ATA/33	Ultra DMA 0,1,2 (16,7, 25,0, 33,3) također poznat kao Ultra-DMA/33		Podrška za CD-ROM, itd., putem naredbi ATAPI paketa	NCITS 317—1998
	ATA-5, Ultra ATA/66	Ultra DMA 3.4 (44.4, 66.7) poznat i kao Ultra DMA 66			NCITS 340—2000
	ATA-6, Ultra ATA/100	poznat i kao Ultra DMA 100		Automatsko upravljanje akustikom	NCITS 347—2001
	ATA-7, Ultra ATA/133	poznat i kao Ultra DMA 133		SATA 1.0, skup značajki strujanja, skup značajki dugog logičkog/fizičkog sektora za uređaje bez paketa	NCITS 361—2002
					u nastajanju