Interfețele dispozitivelor periferice - cum funcționează totul. Ce sunt parametrii de configurare a dispozitivului SATA SCSI

MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI ŞTIINŢEI

INSTITUȚIE DE ÎNVĂȚĂMÂNT DE STAT

ÎNVĂŢĂMÂNT PROFESIONAL SUPERIOR

„UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE STAT VORONEZH”

Facultatea de Automatizare și Electromecanică

Departamentul de Sisteme Automatizate și de Calcul

Specialitatea „Calculatoare, complexe, sisteme și rețele”

Subiect abstract: „Interfețele IDE interne și varietățile acestora”

Efectuat

Artă. gr. VM-083 Boldyrev E.V.

Verificat de Plotnikov O.A.

Voronej 2010

1. Locul obiectului în calculatoare și sisteme de calcul. Zona de aplicare

Versiunea originală a standardului a fost dezvoltată în 1986 de Western Digital și, din motive de marketing, a fost numită IDE (Integrated Drive Electronics). Acesta a subliniat o inovație importantă: controlerul unității este situat în unitatea în sine, și nu sub forma unei plăci de expansiune separată, ca în standardul ST-506 anterior și interfețele SCSI și ST-412 existente atunci. Acest lucru a făcut posibilă îmbunătățirea caracteristicilor unităților (datorită distanței mai scurte până la controler), simplificarea gestionării acestora (deoarece controlerul de canal IDE a fost extras din detaliile funcționării unității) și reducerea costurilor de producție (controlerul unității). ar putea fi proiectat numai pentru unitatea „sa” și nu pentru toate unitățile posibile); controlerul de canal a devenit în general standard). Trebuie remarcat faptul că controlerul de canal IDE este mai corect numit adaptor gazdă, deoarece a trecut de la controlul direct al unității la schimbul de date cu acesta printr-un protocol.

IDE (Integrated Device Electronics) - interfața dispozitivelor cu controler încorporat. Când au creat această interfață, dezvoltatorii s-au concentrat pe conectarea unei unități de disc. Interfața EIDE are un canal primar și secundar, fiecare dintre acestea putând conecta două dispozitive, deci pot fi în total patru. Acesta poate fi un hard disk, CD-ROM sau comutator de unitate.

Este în esență conexiunea dintre placa de bază și electronica sau controlerul încorporat în unitate. Această interfață evoluează constant - au fost create mai multe modificări până în prezent. Interfața IDE, utilizată pe scară largă în dispozitivele moderne de stocare a computerelor, a fost concepută ca o interfață de hard disk. Cu toate acestea, acum este folosit pentru a suporta nu numai hard disk-uri, ci și multe alte dispozitive, cum ar fi unități de bandă, CD/DVD-ROM, unități Zip și altele.

Aceste dispozitive trebuie să fie documentate ca:

¾ IDE îmbunătățit (EIDE)

¾ Fast ATA, Fast ATA-2 este un termen general care poate fi aplicat la aproape orice hard disk cu un controler încorporat; denumirile ATA și Serial ATA se referă la tipuri specifice de interfețe IDE. Deoarece ATA este cea mai comună formă de IDE, acești termeni sunt destul de des folosiți interschimbabil, ceea ce este incorect din punct de vedere tehnic. Ceea ce utilizatorii numesc de obicei IDE se numește mai corect interfață ATA.

Din punct de vedere fizic, interfața IDE este implementată folosind un cablu plat cu 40 de nuclee, care poate avea conectori pentru conectarea unuia sau a două dispozitive. Lungimea totală a cablului nu trebuie să depășească 45 cm și trebuie să existe o distanță de cel puțin 15 centimetri între conectori.

Există trei tipuri principale de interfețe IDE, concepute pentru a interacționa cu trei magistrale standard:

¾ Serial AT Attachment (SATA);

¾ paralel AT Attachment (ATA) IDE (magistrală ISA pe 16 biți);

¾ XT IDE (magistrală ISA de 8 biți);

¾ MCA IDE (magistrală MCA pe 16 biți).

În prezent, dintre toate tipurile enumerate, sunt folosite doar versiunile ATA. Au apărut deja versiuni mai rapide și mai puternice ale interfețelor ATA și Serial ATA; în special, variantele îmbunătățite de ATA au fost numite ATA-2 în continuare. Uneori, aceste versiuni sunt denumite și EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, Ultra-ATA sau Ultra-DMA. În ciuda tuturor capabilităților celei mai recente versiuni de ATA-6, în general, interfața Serial ATA demonstrează performanțe și funcționalități mai mari.

Majoritatea computerelor noi au un conector ATA instalat direct pe placa de sistem. Dacă nu este acolo, atunci puteți utiliza un adaptor suplimentar pentru a conecta o unitate ATA IDE la computer. De obicei, o astfel de placă verticală nu conține decât doi conectori (un conector de magistrală imprimat cu 98 de pini și un conector IDE cu 40 de pini) și un set de fire. Aceste plăci nu sunt controlere, deoarece acestea din urmă sunt deja încorporate în hard disk-uri. Adevărat, unele dintre ele au dispozitive suplimentare instalate, cum ar fi un BIOS ROM specializat sau o memorie cache.

Pentru a dezvolta capacitățile interfeței IDE, Western Digital a propus specificația sa extinsă Enhanced IDE (sinonime: E-IDE, Fast ATA, ATA-2 și Fast ATA-2), care a dobândit apoi statutul de standard ANSI american numit ATA-2. Conține o serie de inovații: suport pentru unități IDE cu o capacitate de peste 504 MB, suport pentru mai multe controlere IDE în sistem și conectarea a până la patru dispozitive la un controler, precum și suport pentru dispozitive periferice, altele decât hard disk-urile ( Unități CD-ROM, CD-R și DVD) -Unități ROM, LS-120 și ZIP, magneto-optice, streamere etc.). O extensie a specificației IDE pentru a suporta alte tipuri de unități cu o interfață IDE se numește și ATAPI (ATA Packed Interface). IDE-ul îmbunătățit introduce, de asemenea, elemente de paralelizare a operațiunilor de schimb și de monitorizare a integrității datelor în timpul transmisiei.

Pentru a conecta hard disk-uri cu o interfață PATA, se folosește de obicei un cablu cu 40 de fire (numit și cablu). Fiecare cablu are de obicei doi sau trei conectori, dintre care unul se conectează la conectorul controlerului de pe placa de bază (la computerele mai vechi, acest controler era situat pe o placă de expansiune separată), iar unul sau doi alții se conectează la unități. La un moment dat, cablul P-ATA transmite 16 biți de date. Uneori există cabluri IDE care permit conectarea a trei unități la un canal IDE, dar în acest caz una dintre unități funcționează în modul doar citire.

Multă vreme, cablul ATA conținea 40 de conductori, dar odată cu introducerea modului Ultra DMA/66 (UDMA4) a apărut versiunea sa cu 80 de fire. Toți conductorii suplimentari sunt conductori de împământare alternați cu conductori de informații. Această alternanță a conductorilor reduce cuplarea capacitivă dintre ele, reducând astfel interferența reciprocă. Cuplarea capacitivă este o problemă la rate de transfer ridicate, așa că această inovație a fost necesară pentru a susține rata de transfer de 66 MB/s (megabyte pe secundă) a specificației UDMA4. Modurile mai rapide UDMA5 și UDMA6 necesită, de asemenea, un cablu cu 80 de fire.

Deși numărul de conductori s-a dublat, numărul de contacte rămâne același, la fel ca și aspectul conectorilor. Cablajul intern este, desigur, diferit. Conectorii pentru un cablu cu 80 de fire trebuie să conecteze un număr mare de conductori de împământare la un număr mic de pini de împământare, în timp ce un cablu cu 40 de fire conectează conductorii la fiecare dintre propriii pini. Cablurile cu 80 de fire au de obicei conectori de culori diferite (albastru, gri și negru), spre deosebire de cablurile cu 40 de fire, unde de obicei toți conectorii sunt de aceeași culoare (de obicei negru).

Standardul ATA a stabilit întotdeauna o lungime maximă a cablului de 46 cm. Această limitare face dificilă conectarea dispozitivelor în carcase mari sau conectarea mai multor unități la un singur computer și elimină aproape complet posibilitatea de a utiliza unități PATA ca unități externe. Deși sunt disponibile pe scară largă lungimi de cablu mai mari, rețineți că acestea nu sunt standard. Același lucru se poate spune despre cablurile „rotunde”, care sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă. Standardul ATA descrie doar cabluri plate cu caracteristici specifice de impedanță și capacitate. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că alte cabluri nu vor funcționa, dar, în orice caz, utilizarea cablurilor non-standard trebuie tratată cu prudență.

Dacă două dispozitive sunt conectate la o buclă, unul dintre ele se numește de obicei master (master englez), iar celălalt slave (slave englez). De obicei, dispozitivul master vine înaintea dispozitivului slave în lista de unități enumerate de BIOS-ul computerului sau de sistemul de operare. În BIOS-urile mai vechi (486 și anterioare), unitățile erau adesea desemnate incorect prin litere: „C” pentru master și „D” pentru slave.

Dacă există o singură unitate pe o buclă, în cele mai multe cazuri ar trebui să fie configurată ca master. Unele unități (în special cele produse de Western Digital) au o setare specială numită single (adică „o unitate per cablu”). Cu toate acestea, în cele mai multe cazuri, singura unitate de pe cablu poate funcționa și ca slave (acest lucru se întâmplă adesea când conectați un CD-ROM la un canal separat).

2. Scopul, principalele caracteristici și parametri ai obiectului

Standardul EIDE (Enhanced IDE), care a urmat IDE, a permis utilizarea unităților cu capacități care depășesc 528 MB (504 MiB), până la 8,4 GB. Deși aceste abrevieri provin mai degrabă ca nume comerciale decât ca nume oficiale pentru standard, termenii IDE și EIDE sunt adesea folosiți în locul ATA. După introducerea standardului Serial ATA în 2003, ATA tradițional a început să fie numit Parallel ATA, referindu-se la metoda de transmitere a datelor printr-un cablu paralel cu 40 sau 80 de nuclee.

La început, această interfață a fost folosită cu hard disk-uri, dar apoi standardul a fost extins pentru a funcționa cu alte dispozitive, folosind în principal medii amovibile. Aceste dispozitive includ unități CD-ROM și DVD-ROM, unități de bandă și dischete de mare capacitate, cum ar fi discurile ZIP și magneto-optice (LS-120/240). În plus, din fișierul de configurare a kernelului FreeBSD putem concluziona că până și un FDD (floppy disk) a fost conectat la magistrala ATAPI. Acest standard extins se numește Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI) și, prin urmare, numele complet al standardului este ATA/ATAPI.

Standardele ATA au eliminat incompatibilitatea și diverse probleme între unitățile IDE și magistralele ISA/PCI. Specificațiile ATA definesc semnalele de pin ale conectorului cu 40 de pini, funcțiile și sincronizarea acestora, standardele de cablare etc. Următoarea secțiune prezintă câteva dintre elementele și funcțiile definite de specificația ATA. Conector ATA I/O Pentru a conecta corect conectorul de interfață ATA cu 40/44 de pini, acesta este de obicei (dar nu întotdeauna) prevăzut cu o cheie. În acest caz, cheia este tăierea știftului 20 și nu există nicio gaură corespunzătoare în partea de împerechere. Toți producătorii sunt sfătuiți să folosească conectori și cabluri cu cheie, deoarece dacă cablul IDE nu este conectat corect, atât controlerul, cât și adaptorul de magistrală pot fi deteriorate (și acest lucru este adevărat, deși în multele mele greșeli nu a fost încă fum din chipsurile).

Pe lângă partea principală cu 40 de pini, care este practic identică cu un conector ATA standard (cu excepția distanței reduse între pini), există și pini suplimentari de putere și jumper. În mod obișnuit, se folosește un cablu cu 44 de pini pentru a conecta la conector, transmițând tensiunea de alimentare și semnalele ATA standard. Starea hard disk-ului este determinată de poziția jumperului sau a comutatorului de pe acesta: primar (Master), secundar (Slave) sau cablu select (Select Cable).

Standardul ATA oferă o modalitate de a organiza colaborarea a două hard disk-uri conectate secvenţial. Starea hard disk-ului (primar sau secundar) este determinată fie prin rearanjarea jumper-ului sau comutatorului în acesta (desemnat Master pentru primar și Slave pentru secundar), fie prin aplicarea semnalului de control CSEL (Cable SELect) printr-unul dintre linii de interfață. Când în sistem este instalat un singur hard disk, controlerul său răspunde la toate comenzile venite de la computer. Dacă există două hard disk-uri (și, prin urmare, două controlere), atunci comenzile sunt trimise la ambele controlere simultan. Acestea trebuie configurate astfel încât fiecare hard disk să răspundă doar la comenzile care îi sunt adresate. Pentru asta servesc exact jumperul Master/Slave (comutator) si semnalul de control CSEL.

Majoritatea unităților IDE pot fi configurate după cum urmează:

¾ primar (o unitate);

¾ primar (două unități);

¾ secundar (două unități);

¾ selecție cablu.

Fiecare dintre controlerele celor două hard disk-uri trebuie să fie informat despre starea sa - primar sau secundar. Majoritatea unităților noi folosesc un singur comutator (primar/secundar), iar unele folosesc și un comutator slave prezent. Caracteristicile interfeței IDE.

Tabelul 1 - Caracteristicile interfețelor IDE/ATA

Specificație
Sinonime		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
Lățime de bandă, MBy/s
Numărul de conexiuni				2 pe cablu	2 pe cablu	2 pe cablu	1 pe cablu
Caracteristicile cablurilor	40 de contacte	40 de contacte	40 de contacte	40 de contacte	40 de contacte, 80 de fire	40 de contacte, 80 de fire	7 contacte
Proprietăți noi		Adresare bloc logic pe 28 de biți (LBA)		Interfață ATAPI, suport pentru CD-ROM, streamere etc.	Cablu cu 80 de fire	LBA pe 48 de biți	SATA 1.0, suport pentru blocuri logice/fizice lungi
Dimensiunea maximă a discului	137 GB (128 GiBi)					144 PB (128 PiBi)
Fără control CRC

Inițial, metoda folosită în mod obișnuit pentru transmiterea datelor prin interfața IDE/ATA a fost un protocol numit Programed I/O sau PIO. Există cinci moduri PIO, care diferă în ratele maxime de transfer în rafală. Denumirea comună în limba engleză este PIO modes. Desigur, vorbim despre rata de transfer extern de date și determină viteza interfeței, nu a discului. Înainte de apariția modului DMA-33, rata maximă de transfer de date pentru modurile PIO și DMA era aceeași. Principalul dezavantaj al modurilor PIO este că transferul de date este controlat de procesor, ceea ce îi crește semnificativ sarcina. Dar aceste moduri nu necesită drivere speciale și sunt ideale pentru sistemele de operare cu o singură activitate.

Tabelul 2 - rata de transmisie a interfeței

Rata maximă posibilă de transfer de date pentru interfața IDE (alias ATA)
un singur cuvânt DMA 0
un singur cuvânt DMA 1, mai multe cuvinte DMA 0
Rata maximă posibilă de transfer de date pentru interfața EIDE (alias ATA-2)
DMA cu mai multe cuvinte 1
Rata maximă de transfer de date posibilă pentru interfața Ultra-ATA (alias ATA-3) (alias Ultra DMA/33)
DMA cu mai multe cuvinte 2
Rata maximă de transfer de date posibilă pentru interfața Ultra-ATA/66 (alias ATA-4) (alias UltraDMA/66)
DMA cu mai multe cuvinte 2

În realitate, viteza maximă de transfer de date pentru orice disc nu depășește 10 MB/s, deoarece caracteristicile mecanice ale discului nu pot fi ocolite. Vitezele mai mari se referă la lucrul cu memoria cache a hard diskului intern.

3. Diagrame de timp

Diagramele de sincronizare a interfeței arată astfel:

Figura 1 - Diagrame de timp, (a - ATA 2 și ATA 3; b - Ultra ATA; c - Ultra ATA/66.)

Specificația de interfață IDE îmbunătățită adaugă suport pentru PIO Mode 3 și 4, precum și pentru DMA Single Word Mode 2 și Multi Word DMA Mode 1 și 2. Rata maximă de transfer de date pe magistrală în PIO Mode 3 este de 4,1 MB/s și PIO Mode 4 și Single Word DMA Mode 2 - 16,7 MB/s. Modul Multi Word DMA 2 vă permite să obțineți o viteză de transfer maximă de peste 20 MB/s.

Următorul pas în dezvoltarea interfeței IDE/ATA a fost standardul Ultra ATA (alias Ultra DMA, ATA-33, DMA-33, ATA-3). Ultra ATA este standardul de facto pentru utilizarea modului DMA rapid - modul 3, oferind o rată de transfer de date de 33,3 MB/s. Pentru a asigura transmisia fiabilă a datelor prin același cablu, sunt utilizate circuite speciale de control și corectare a erorilor, menținând în același timp compatibilitatea cu standardele anterioare - ATA și ATA-2.

Figura 2 - Diagrame de timp ale ciclurilor de schimb pe magistrala IDE

Principalul dezavantaj al interfeței EIDE este lipsa de „inteligență”. Dacă un hard disk și o unitate CD-ROM sunt conectate pe același canal, atunci dacă se accesează CD-ROM-ul, procesorul va aștepta până la finalizarea operațiunii CD-ROM înainte de a putea accesa unitatea de disc. Prin urmare, este evident că nu puteți conecta un dispozitiv rapid și unul lent la același canal EIDE în același timp. CD-ROM-ul trebuie să fie întotdeauna conectat numai la al doilea canal. Canalele EIDE din controlerele EIDE moderne sunt de obicei destul de independente unele de altele.

Pentru a îmbunătăți performanța EIDE, au fost dezvoltate și standardizate modurile PIO (Programming Input Output), DMA cu un singur cuvânt (Acces direct la memorie) și DMA cu mai multe cuvinte (Acces direct la memorie). Modul DMA). Interfața are mai multe varietăți care sunt compatibile între ele (adaptoarele pasive sunt suficiente). 8 biți (conector cu 50 de pini) sau 16 biți (conector cu 68 de pini pentru Wide SCSI). Frecvența magistralei poate fi de 5 MHz (SCSI 1), 10 MHz (Fast SCSI), 20 MHz (Fast-20 sau Ultra SCSI) sau 40 MHz (Ultra-2 SCSI). Acum standardul Ultra2 SCSI LVD, care este o variantă a Ultra2 SCSI, a început să fie implementat activ. Numele complet al standardului este Ultra2 SCSI (LVD) Low Voltage Differential Parallel SCSI Interface, de exemplu. interfață SCSI paralelă diferențială de joasă tensiune. Această variantă SCSI diferă semnificativ de toți predecesorii săi în două moduri:

¾ Viteza de transfer a crescut la 80 MB/s

¾ Lungimea maximă a cablului de conectare poate ajunge la 12 metri

În plus, până la 15 dispozitive pot fi conectate la o buclă. Compatibilitatea inversă, așa cum este obișnuit pentru dispozitivele SCSI, este de asemenea menținută și un dispozitiv cu Ultra2 SCSI LVD poate fi conectat la un controler SCSI obișnuit. Cu această interfață sunt disponibile doar hard disk-urile cu conector cu 68 de pini (Wide) și SCA.

Dar viteza de 80 MB/s, după cum se dovedește, nu este limita astăzi. Producătorii atât de controlere, cât și de hard disk-uri încep deja să implementeze următoarea versiune de SCSI, denumită oficial SPI-3 (SCSI Parallel Interface - 3), neoficial Ultra160/m SCSI. Se bazează pe Ultra2 SCSI LVD și oferă rate duble de transfer de date. Cum se realizează acest lucru poate fi văzut din diagrama de timp schematică.

Figura 3 - Diagrama temporală a ratei de transfer de date

4. Diagrama dispozitivului hard disk

Hard disk-ul este format dintr-o zonă ermetică și o unitate electronică.

Zona ermetică include o carcasă din aliaj durabil, discuri (plăci) cu o acoperire magnetică, un bloc de cap cu dispozitiv de poziționare și o acționare electrică a axului.

Blocul de cap este un pachet de pârghii din oțel cu arc (câte o pereche pentru fiecare disc). La un capăt sunt fixate pe o axă lângă marginea discului. Capetele sunt atașate la celelalte capete (deasupra discurilor).

Discurile (plăcile), de regulă, sunt realizate dintr-un aliaj metalic. Deși au existat încercări de a le face din plastic și chiar din sticlă, astfel de plăci s-au dovedit a fi fragile și de scurtă durată. Ambele planuri ale plăcilor, ca o bandă magnetică, sunt acoperite cu cel mai fin praf feromagnetic - oxizi de fier, mangan și alte metale. Compoziția exactă și tehnologia de aplicare sunt ținute secrete. Majoritatea aparatelor de buget conțin 1 sau 2 plăci, dar există modele cu mai multe plăci.

Discurile sunt fixate rigid de ax. În timpul funcționării, axul se rotește cu o viteză de câteva mii de rotații pe minut (3600, 4200, 5000, 5400, 5900, 7200, 9600, 10.000, 12.000, 15.000). La această viteză, se creează un flux de aer puternic lângă suprafața plăcii, care ridică capetele și le face să plutească deasupra suprafeței plăcii. Forma capetelor este calculată astfel încât să se asigure distanța optimă față de placă în timpul funcționării. Până când discurile accelerează la viteza necesară pentru ca capetele să „decoleze”, dispozitivul de parcare menține capetele în zona de parcare. Acest lucru previne deteriorarea capetelor și a suprafeței de lucru a plăcilor. Motorul ax al hard disk-ului este trifazat, ceea ce asigura stabilitatea de rotatie a discurilor magnetice montate pe axa (axul) motorului. Statorul motorului conține trei înfășurări legate într-o stea cu un robinet în mijloc, iar rotorul este un magnet secțional permanent. Pentru a asigura o curgere redusă la turații mari, motorul folosește rulmenți hidrodinamici.

Dispozitivul de poziționare a capului constă dintr-o pereche fixă ​​de magneți permanenți puternici din neodim, precum și o bobină pe un bloc de cap mobil. Contrar credinței populare, marea majoritate a dispozitivelor nu au un vid în interiorul zonei de izolare. Unii producători îl fac sigilat (de unde și numele) și îl umplu cu aer purificat și uscat sau cu gaze neutre, în special cu azot; iar pentru a egaliza presiunea se instalează o membrană subțire de metal sau plastic. (În acest caz, există un mic buzunar în interiorul carcasei hard diskului pentru un pachet de silicagel, care absoarbe vaporii de apă care rămân în interiorul carcasei după ce este sigilat). Alți producători egalizează presiunea printr-un orificiu mic cu un filtru capabil să prindă particule foarte mici (câțiva micrometri). Cu toate acestea, în acest caz, umiditatea este de asemenea egalizată și pot pătrunde și gazele nocive. Egalizarea presiunii este necesară pentru a preveni deformarea corpului zonei de izolare în timpul schimbărilor de presiune atmosferică (de exemplu, într-un avion) ​​și de temperatură, precum și atunci când dispozitivul se încălzește în timpul funcționării.

Particulele de praf care se găsesc în zona ermetică în timpul asamblarii și aterizează pe suprafața discului sunt transportate în timpul rotației către un alt filtru - un colector de praf.

La primele hard disk-uri, logica de control era plasată pe controlerul MFM sau RLL al computerului, iar placa electronică conținea doar module pentru procesarea analogică și controlul motorului arborelui, poziționerului și comutatorului capului. Creșterea ratelor de transfer de date i-a forțat pe dezvoltatori să reducă lungimea căii analogice până la limită, iar în hard disk-urile moderne, unitatea electronică conține de obicei: o unitate de control, memorie doar pentru citire (ROM), memorie tampon, o unitate de interfață și o unitate de procesare a semnalului digital.

Unitatea de interfață interfață electronica hard disk-ului cu restul sistemului.

Unitatea de control este un sistem de control care primește semnale electrice de poziționare a capului și generează acțiuni de control cu ​​o bobină vocală, comutarea fluxurilor de informații de la diferite capete, controlând funcționarea tuturor celorlalte componente (de exemplu, controlul vitezei axului), primirea și procesarea semnale de la senzorii dispozitivului (sistemul de senzori poate include un accelerometru uniaxial utilizat ca senzor de șoc, un accelerometru triaxial utilizat ca senzor de cădere liberă, un senzor de presiune, un senzor de accelerație unghiulară, un senzor de temperatură).

Blocul ROM stochează programe de control pentru unitățile de control și procesarea semnalului digital, precum și informațiile de service ale hard disk-ului.

Memoria tampon uniformizează diferența de viteză dintre partea de interfață și unitate (se folosește memoria statică de mare viteză). Creșterea dimensiunii memoriei tampon în unele cazuri vă permite să creșteți viteza unității.

Unitatea de procesare a semnalului digital curăță semnalul analog citit și îl decodifică (extrage informații digitale). Pentru procesarea digitală sunt utilizate diferite metode, de exemplu, metoda PRML (Partial Response Maximum Likelihood - probabilitate maximă cu un răspuns incomplet). Semnalul primit este comparat cu mostrele. În acest caz, este selectat un eșantion care este cel mai asemănător ca formă și caracteristici de sincronizare cu semnalul care este decodat.

hard disk bootabil

5. Înregistrare de pornire principală (MBR)

La sfârșitul pornirii inițiale, BIOS-ul ROM citește și execută primul sector fizic al dischetei sau hard disk-ului. Primul sector al hard disk-ului se numește înregistrarea de pornire principală (uneori sunt folosiți termenii „tabel de partiții” și „bloc de pornire master”). La începutul acestui sector al hard disk-ului există un mic program. Informațiile despre partiții (tabelul de partiții) sunt situate la sfârșitul sectorului. Programul folosește informații despre partiție pentru a determina partiția de pornire (de obicei partiția primară DOS) și încearcă să pornească sistemul de operare de pe aceasta.

Acest program este scris pe disc folosind comanda fdisk /mbr și se numește înregistrarea de pornire principală. În mod obișnuit, Fdisk îl va scrie pe disc numai dacă nu există Master Boot Record.

Master Boot Record (MBR) este codul și datele necesare pentru a porni sistemul de operare (OS), situat pe primul sector al hard disk-ului pentru a începe procedura de pornire Windows. Conține tabelul de partiții al discului și un mic program numit master boot record, care este responsabil pentru plasarea sectorului activ sau de boot în tabelul de partiții. Odată plasat în tabel, sectorul de boot începe să pornească Windows. Dacă înregistrarea principală de boot este deteriorată, sectorul activ nu va putea porni sistemul.

Scopul MBR nu este încă să pornească sistemul de operare, ci doar să selecteze „din ce partiție a hard diskului ar trebui să fie încărcat sistemul de operare”. În etapa MBR, partiția de disc este selectată și nimic mai mult. Sistemul de operare în sine se încarcă într-o etapă ulterioară.

În timpul procesului de pornire a computerului după încheierea testului inițial (Power On Self Test, POST), MBR-ul este încărcat de sistemul de bază de intrare/ieșire (BIOS) în RAM (în computerele cu arhitectură IBM PC, de obicei de la adresa 0000:7c00). ) și controlul este transferat către codul de pornire situat în MBR (de obicei cu comanda sărituri în lungime).

6. Tehnologii de înregistrare a datelor

Principiul de funcționare al hard disk-urilor este similar cu funcționarea casetofonelor. Suprafața de lucru a discului se mișcă în raport cu capul de citire (de exemplu, sub forma unui inductor cu un spațiu în circuitul magnetic). Atunci când un curent electric alternativ este furnizat (în timpul înregistrării) bobinei de cap, câmpul magnetic alternant rezultat din spațiul capului afectează feromagnetul suprafeței discului și schimbă direcția vectorului de magnetizare a domeniului în funcție de puterea semnalului. În timpul citirii, mișcarea domeniilor la decalajul capului duce la o modificare a fluxului magnetic în circuitul magnetic al capului, ceea ce duce la apariția unui semnal electric alternativ în bobină datorită efectului inducției electromagnetice.

Recent, efectul magnetorezistiv a fost folosit pentru citire și capete magnetorezistive sunt folosite în discuri. În ele, o modificare a câmpului magnetic duce la o modificare a rezistenței, în funcție de modificarea intensității câmpului magnetic. Astfel de capete fac posibilă creșterea probabilității unei citiri fiabile a informațiilor (în special la densități mari de înregistrare a informațiilor).

Metoda de înregistrare longitudinală

Biți de informații sunt înregistrate folosind un cap mic, care, trecând peste suprafața unui disc rotativ, magnetizează miliarde de zone orizontale discrete - domenii. În acest caz, vectorul de magnetizare a domeniului este situat longitudinal, adică. paralel cu suprafața discului. Fiecare dintre aceste regiuni este un zero logic sau unul, în funcție de magnetizare.

Densitatea maximă de înregistrare posibilă utilizând această metodă este de aproximativ 23 Gbit/cm². În prezent, această metodă este înlocuită treptat de metoda de înregistrare perpendiculară.

Metoda de înregistrare perpendiculară

Metoda de înregistrare perpendiculară este o tehnologie în care biți de informații sunt stocați în domenii verticale. Acest lucru permite utilizarea câmpurilor magnetice mai puternice și reduce aria de material necesară pentru a scrie 1 bit. Densitatea de înregistrare a mostrelor moderne este de 60 Gbit/cm².

Hard disk-urile de înregistrare perpendiculară sunt disponibile pe piață din 2005.

Metoda de înregistrare termică magnetică

Metoda de înregistrare magnetică asistată de căldură (HAMR) este în prezent cea mai promițătoare dintre cele existente și este în prezent dezvoltată activ. Această metodă folosește încălzirea punctuală a discului, care permite capului să magnetizeze zone foarte mici ale suprafeței sale. Odată ce discul este răcit, magnetizarea este „fixată”. Hard disk-urile de acest tip nu au fost încă prezentate pe piață (din 2009); există doar mostre experimentale cu o densitate de înregistrare de 150 Gbit/cm². Dezvoltarea tehnologiilor HAMR se desfășoară de ceva timp, dar experții încă diferă în ceea ce privește estimările densității maxime de înregistrare. Astfel, Hitachi numește limita la 2,3-3,1 Tbit/cm², iar reprezentanții Seagate Technology sugerează că vor putea crește densitatea de înregistrare a suportului HAMR la 7,75 Tbit/cm². Utilizarea pe scară largă a acestei tehnologii ar trebui să fie așteptată în 2011-2012.

7. Geometria discului magnetic

Pentru a aborda spațiul, suprafețele platourilor de discuri sunt împărțite în piste - zone inelare concentrice. Fiecare pistă este împărțită în secțiuni egale - sectoare. Adresarea CHS presupune că toate piesele dintr-o anumită zonă de disc au același număr de sectoare.

Un cilindru este un set de piste distanțate egal de centru pe toate suprafețele de lucru ale platourilor de hard disk. Numărul capului specifică suprafața de lucru folosită (adică o cale specifică din cilindru), iar numărul sectorului specifică un sector specific pe șenilă.

Pentru a utiliza adresarea CHS, trebuie să cunoașteți geometria discului utilizat: numărul total de cilindri, capete și sectoare din acesta. Inițial, aceste informații trebuiau introduse manual; Standardul ATA-1 a introdus funcția de auto-geometrie (comanda Identify Drive).

Caracteristici ale geometriei hard disk-urilor cu controlere încorporate

Zonarea

Pe platourile hard disk-urilor moderne, piesele sunt grupate în mai multe zone (Zoned Recording). Toate pistele dintr-o zonă au același număr de sectoare. Există însă mai multe sectoare pe pistele zonelor exterioare decât pe pistele celor interioare. Acest lucru permite, folosind o lungime mai mare a pistelor externe, sa se realizeze o densitate de inregistrare mai uniforma, marind capacitatea platoului cu aceeasi tehnologie de productie.

Sectoare de rezervă

Pentru a crește durata de viață a discului, pe fiecare pistă pot fi prezente sectoare de rezervă suplimentare. Dacă apare o eroare necorecabilă în orice sector, atunci acest sector poate fi înlocuit cu unul de rezervă (remapare). Datele stocate în acesta pot fi pierdute sau restaurate folosind ECC, iar capacitatea discului va rămâne aceeași. Există două tabele de realocare: unul este completat în fabrică, celălalt în timpul funcționării. Limitele zonelor, numărul de sectoare pe pistă pentru fiecare zonă și tabelele de remapare a sectorului sunt stocate în memoria electronică.

Geometrie logică

Pe măsură ce capacitatea hard disk-urilor fabricate a crescut, geometria lor fizică nu se mai încadrează în limitările impuse de interfețele software și hardware (vezi: Bariere de dimensiunea hard diskului). În plus, pistele cu un număr diferit de sectoare nu sunt compatibile cu metoda de adresare CHS. Ca urmare, controlerele de disc au început să raporteze geometrie logică nu reală, ci fictivă, care se încadrează în limitele interfețelor, dar nu corespunde realității. Astfel, numerele maxime de sector și capete pentru majoritatea modelelor sunt 63 și 255 (valorile maxime posibile în funcțiile de întrerupere BIOS INT 13h), iar numărul de cilindri este selectat în funcție de capacitatea discului. Geometria fizică a discului în sine nu poate fi obținută în funcționare normală și este necunoscută altor părți ale sistemului.

Figura 4 - Diagrama cilindrilor, pistelor și sectoarelor de pe un hard disk.

8. Adresarea datelor

Zona minimă de date adresabilă de pe un hard disk este un sector. Mărimea sectorului este în mod tradițional de 512 octeți. În 2006, IDEMA a anunțat o tranziție la o dimensiune a sectorului de 4096 de octeți, care este planificată să fie finalizată până în 2010. Western Digitals a anunțat deja utilizarea unei noi tehnologii de formatare numită Advanced Format și a lansat o unitate (WD10EARS-00Y5B1) care utilizează noua tehnologie.

Versiunea finală de Windows Vista, lansată în 2007, avea suport limitat pentru discuri cu această dimensiune de sector.

Există 2 modalități principale de a adresa sectoare de pe un disc: sectorul chiulasei (CHS) și adresarea blocului liniar (LBA).

Cu această metodă, sectorul este adresat prin poziția sa fizică pe disc cu 3 coordonate - numărul cilindrului, numărul capului și numărul sectorului. În discurile moderne[când?] cu controlere încorporate, aceste coordonate nu mai corespund poziției fizice a sectorului de pe disc și sunt „coordonate logice” (vezi mai sus).

Cu această metodă, adresa blocurilor de date de pe suport este specificată folosind o adresă liniară logică. Adresarea LBA a început să fie implementată și utilizată în 1994 împreună cu standardul EIDE (Extended IDE). Standardele ATA necesită o corespondență unu-la-unu între modurile CHS și LBA:

LBA = [ (Cilidru * numărul capete + capete) * sectoare/pisă ] + (Sector-1)

Metoda LBA corespunde maparii sectorului pentru SCSI. BIOS-ul controlerului SCSI realizează aceste sarcini în mod automat, adică metoda de adresare logică a fost inițial caracteristică interfeței SCSI.

9. Design modern și tehnologii de producție

În acest moment, producția și dezvoltarea interfeței IDE a luat sfârșit sau dispare, datorită înlocuirii acesteia cu tipuri mai moderne de interfețe. De exemplu, SATA (Serial ATA) este o interfață serială pentru schimbul de date cu dispozitivele de stocare. SATA este o dezvoltare a interfeței paralele ATA (IDE), care după introducerea SATA a fost redenumită PATA (Parallel ATA).

Această interfață este cea mai populară pentru hard disk-urile moderne și unitățile optice pentru uz casnic. Oferă viteză mare de transfer de date. Această interfață este utilizată și la conectarea hard disk-urilor interne la playere multimedia.

SATA folosește un conector cu 7 pini în loc de conectorul cu 40 de pini al lui PATA. Cablul SATA are o suprafață mai mică, datorită căreia rezistența la suflarea aerului prin componentele computerului este redusă, iar cablarea în interiorul unității de sistem este simplificată.

Datorita formei, cablul SATA este mai rezistent la conexiuni multiple. Cablul de alimentare SATA este, de asemenea, proiectat pentru a găzdui mai multe conexiuni. Conectorul de alimentare SATA furnizează 3 tensiuni de alimentare: +12 V, +5 V și +3,3 V; cu toate acestea, dispozitivele moderne pot funcționa fără +3,3 V, ceea ce face posibilă utilizarea unui adaptor pasiv de la un conector de alimentare IDE standard la SATA. Un număr de dispozitive SATA vin cu doi conectori de alimentare: SATA și Molex.

Standardul SATA a abandonat conexiunea tradițională PATA a două dispozitive pe cablu; fiecărui dispozitiv îi este atribuit un cablu separat, ceea ce elimină problema imposibilității funcționării simultane a dispozitivelor situate pe același cablu (și întârzierile care decurg din acesta), reduce posibilele probleme în timpul asamblarii (nu există nicio problemă de conflict între Slave/ Dispozitive master pentru SATA), elimină posibilitatea de erori atunci când se utilizează bucle PATA neterminate.

Standardul SATA acceptă funcția de așteptare a comenzilor (NCQ, începând cu SATA Revision 2.x).

Standardul SATA nu prevede schimbarea la cald a dispozitivului activ (utilizat de sistemul de operare) (până la SATA Revision 3.x), în plus, unitățile conectate pot fi deconectate treptat - alimentare, cablu și conectate în ordine inversă - cablu, putere. După deconectarea/conectarea discului, trebuie să actualizați configurația în Device Manager.

SATA Revision 3.x (până la 6 Gbps)

Specificația SATA Revision 3.0 oferă posibilitatea de a transfera date la viteze de până la 6 Gbit/s (aproape până la 4,8 Gbit/s - 600 MB/s). Printre îmbunătățirile aduse SATA Revision 3.0 față de versiunea anterioară a specificației, pe lângă viteza mai mare, se poate remarca o gestionare îmbunătățită a energiei. Se va menține și compatibilitatea, atât la nivelul conectorilor și cablurilor SATA, cât și la nivelul protocoalelor de schimb. Apropo, consorțiul SATA-IO avertizează împotriva folosirii termenilor de origine precum SATA III, SATA 3.0 sau SATA Gen 3 pentru a se referi la generațiile SATA. Denumirea corectă completă a specificației este SATA Revision 3.0; numele interfeței - SATA 6Gb/s

10. Prezentare generală a pieței

Hard disk-uri cu interfață IDE

hard disk-uri Seagate. Seagate a fost primul care a folosit rulmenți lichidi în noile sale modele, datorită cărora a crescut viteza axului la 7200 rpm. Dar, din păcate, ultimele modele produse de Seagate nu sunt de încredere, deși sunt considerate unul dintre cele mai rapide și destul de silențioase.

¾ protecție împotriva electricității statice (constă dintr-o placă care protejează placa hard disk);

¾ un sistem pentru urmărirea modificărilor și corectarea erorilor și erorilor minore.

Hard disk-urile Barracuda ATA II (o altă serie de top) au devenit cele mai bune. Viteza axului lor este de 7200 rpm, iar densitatea de înregistrare este de 250 GB pe platou. Producătorii oferă acestei serii nu numai performanță garantată, ci și fiabilitate.

Seagate a introdus oficial o nouă serie de hard disk-uri business-class, numite Cheetah. Hard disk-urile sunt disponibile în următoarele capacități: 300 GB, 450 GB, 600 GB.

Viteza axului hard disk-urilor Seagate Cheetah este de 15.000 rpm. Au un cache DRAM de 16 MB și două interfețe din care să aleagă - 4 Gbps Fibre Channel sau 6 Gbps SAS 2.0.

Timpul de funcționare garantat (MTBF) al hard disk-urilor Seagate Cheetah este de 1,6 milioane de ore.

hard disk-uri Western Digital

Western Digital a avut suișuri și coborâșuri, care le-au afectat și produsele. Dar, în cele din urmă, hard disk-urile IDE care operează în intervalul de frecvență de la 83 la 133 MHz și-au luat locul cuvenit pe piață.

De exemplu, să luăm hard disk-urile din seria Western Digital Caviar, care erau cele mai bune la vremea lor. Din punct de vedere tehnic, totul este destul de simplu aici - viteza axului este de 5400 rpm, capetele sunt din cauciuc magnetic si interfata ATA-66. Dar caracteristica specială este sistemul Data Lifeguard. Acesta este un sistem pentru protejarea informațiilor împotriva erorilor. Hard disk-urile din această serie pot fi o soluție excelentă pentru computerele entry-level și de nivel mediu.

Western Digital va lansa un nou hard disk cu o capacitate de 1 Terabyte cu o densitate de înregistrare de 334 GB pe un singur platou. Dar acum aproape un an, corporația sud-coreeană Samsung a obținut același rezultat.

Atunci când producătorii de hard disk (HDD) încearcă să obțină densități de înregistrare din ce în ce mai mari, toți cei din jurul lor beneficiază de acest lucru: cu cât densitatea de înregistrare pe platou este mai mare, cu atât sunt necesare mai puține hard disk-uri pentru a obține același volum. Și asta, la rândul său, înseamnă că HDD-ul consumă mai puțină energie și mai puține elemente în mișcare sunt conduse pentru a efectua operațiuni pe disc. Digital își actualizează încet linia HDD Caviar GP, adăugând o copie cu o densitate de înregistrare de 334 GB și o capacitate de 1 TV. Dar aceste HDD-uri vor fi în continuare echipate cu o memorie cache de 16 MB.

Dar Western Digital nu este singura companie care lucrează pentru a pune 334 GB pe un singur platou. Săptămâna aceasta, Samsung a anunțat un nou 1TV HDD EcoGreen, care este destinat aplicațiilor audio-video și folosește platouri cu o capacitate de 334 GB. Samsung susține că unitatea sa EcoGreen F1 oferă un consum de energie cu 15% mai mic decât alte hard disk-uri eficiente din punct de vedere energetic și un consum de energie cu 50% mai mic decât hard disk-urile tradiționale de 1TB 7200rpm. Samsung EcoGreen F1 se rotește la 5400 rpm și folosește o interfață SATA2 de 3 Gb/s. Prețul său este de 199 USD.

În ianuarie 2008, Western Digital a introdus HDD-ul cu un singur platou de 320 GB, care avea cea mai mare densitate în comparație cu celelalte HDD-uri ale companiei. Dar Samsung și-a lansat HDD-ul 1TV cu o densitate de 334 GB pe platou în iunie 2007.

Bibliografie

1. - interfata ATA

. - interfata IDE

A.K. Gultyaev. Recuperare date. Petru, 2006, 352 p. (83 p.)

Christopher Negus. Linux. Biblia utilizatorului, ediția a 5-a. Dialectică, 2006, 700 p. (259 p.)

. - secțiuni pentru dezvoltatori, pentru abonați.

. - Master Boot Record (MBR)

Smirnov Yu. K. - Secretele operarii hard disk-urilor pentru PC, BHV - Sankt Petersburg, 2006,

. -Interfata IDE

În acest articol vom vorbi despre ceea ce vă permite să conectați un hard disk la un computer, și anume, interfața hard diskului. Mai exact, despre interfețele pentru hard disk, pentru că au fost inventate foarte multe tehnologii pentru conectarea acestor dispozitive de-a lungul existenței, iar abundența standardelor în acest domeniu poate deruta un utilizator neexperimentat. Cu toate acestea, primele lucruri mai întâi.

Interfețele hard disk (sau strict vorbind, interfețele unităților externe, deoarece pot fi nu numai unități, ci și alte tipuri de unități, de exemplu, unități optice) sunt concepute pentru a face schimb de informații între aceste dispozitive de memorie externă și placa de bază. Interfețele hard diskului, nu mai puțin decât parametrii fizici ai unităților, afectează multe dintre caracteristicile de funcționare ale unităților și performanța acestora. În special, interfețele de unitate determină parametri precum viteza schimbului de date între hard disk și placa de bază, numărul de dispozitive care pot fi conectate la computer, capacitatea de a crea matrice de discuri, posibilitatea de conectare la cald, suport pentru NCQ și tehnologiile AHCI, etc. Depinde și de interfața hard disk-ului de ce cablu, cablu sau adaptor veți avea nevoie pentru a-l conecta la placa de bază.

SCSI - Small Computer System Interface

Interfața SCSI este una dintre cele mai vechi interfețe concepute pentru conectarea dispozitivelor de stocare în computerele personale. Acest standard a apărut la începutul anilor 1980. Unul dintre dezvoltatorii săi a fost Alan Shugart, cunoscut și ca inventatorul unității de dischetă.

Aspectul interfeței SCSI pe placă și cablul care se conectează la aceasta

Standardul SCSI (în mod tradițional, această abreviere este citită în transcrierea rusă ca „skazi”) a fost inițial destinat utilizării în computere personale, așa cum demonstrează chiar numele formatului - Small Computer System Interface sau interfața de sistem pentru computere mici. Cu toate acestea, s-a întâmplat ca unitățile de acest tip să fie folosite în principal în computere personale de top și, ulterior, în servere. Acest lucru s-a datorat faptului că, în ciuda arhitecturii de succes și a unui set larg de comenzi, implementarea tehnică a interfeței a fost destul de complexă și nu era accesibilă pentru computerele de masă.

Cu toate acestea, acest standard avea o serie de caracteristici care nu erau disponibile pentru alte tipuri de interfețe. De exemplu, cablul pentru conectarea dispozitivelor Small Computer System Interface poate avea o lungime maximă de 12 m, iar viteza de transfer de date poate fi de 640 MB/s.

La fel ca interfața IDE care a apărut puțin mai târziu, interfața SCSI este paralelă. Aceasta înseamnă că interfața folosește magistrale care transmit informații prin mai mulți conductori. Această caracteristică a fost unul dintre factorii limitativi pentru dezvoltarea standardului și, prin urmare, a fost dezvoltat un standard SAS mai avansat și mai consistent (de la Serial Attached SCSI) ca înlocuitor.

SAS - Serial Attached SCSI

Așa arată interfața discului serverului SAS

Serial Attached SCSI a fost dezvoltat ca o îmbunătățire a interfeței de sistem pentru calculatoare mici, destul de vechi, pentru conectarea hard disk-urilor. În ciuda faptului că Serial Attached SCSI folosește principalele avantaje ale predecesorului său, acesta are totuși multe avantaje. Dintre acestea, merită remarcate următoarele:

• Utilizarea unei magistrale comune de către toate dispozitivele.
• Protocolul de comunicație serială utilizat de SAS permite utilizarea mai puține linii de semnal.
• Nu este nevoie de terminarea autobuzului.
• Număr practic nelimitat de dispozitive conectate.
• Debit mai mare (până la 12 Gbit/s). Implementările viitoare ale protocolului SAS sunt de așteptat să accepte rate de transfer de date de până la 24 Gbit/s.
• Posibilitatea de a conecta unități cu interfață Serial ATA la controlerul SAS.

De regulă, sistemele Serial Attached SCSI sunt construite pe baza mai multor componente. Componentele principale includ:

• Dispozitivele vizate. Această categorie include unitățile reale sau matricele de discuri.
• Inițiatorii sunt cipuri concepute pentru a genera cereri către dispozitivele țintă.
• Sistem de livrare a datelor - cabluri care conectează dispozitivele țintă și inițiatorii

Conectorii Serial Attached SCSI vin în diferite forme și dimensiuni, în funcție de tip (extern sau intern) și versiunile SAS. Mai jos sunt conectorul intern SFF-8482 și conectorul extern SFF-8644 proiectat pentru SAS-3:

În stânga este un conector SAS intern SFF-8482; În dreapta este un conector extern SAS SFF-8644 cu un cablu.

Câteva exemple de apariție a cablurilor și adaptoarelor SAS: cablul HD-Mini SAS și cablul adaptor SAS-Serial ATA.

În stânga este cablul HD Mini SAS; În dreapta este un cablu adaptor de la SAS la Serial ATA.

Firewire - IEEE 1394

Astăzi puteți găsi adesea hard disk-uri cu o interfață Firewire. Deși interfața Firewire poate conecta orice tip de dispozitive periferice la un computer și nu este o interfață specializată concepută exclusiv pentru conectarea hard disk-urilor, Firewire are totuși o serie de caracteristici care îl fac extrem de convenabil în acest scop.

FireWire - IEEE 1394 - vizualizare pe un laptop

Interfața Firewire a fost dezvoltată la mijlocul anilor 1990. Dezvoltarea a început cu cunoscuta companie Apple, care avea nevoie de propriul autobuz, diferit de USB, pentru conectarea echipamentelor periferice, în primul rând multimedia. Specificația care descrie funcționarea magistralei Firewire se numește IEEE 1394.

Firewire este unul dintre cele mai frecvent utilizate formate de magistrală externă serială de mare viteză astăzi. Principalele caracteristici ale standardului includ:

• Posibilitate de conectare la cald a dispozitivelor.
• Arhitectură deschisă de autobuz.
• Topologie flexibilă pentru conectarea dispozitivelor.
• Vitezele de transfer de date variază foarte mult – de la 100 la 3200 Mbit/s.
• Abilitatea de a transfera date între dispozitive fără un computer.
• Posibilitatea de a organiza rețele locale folosind un autobuz.
• Transmiterea puterii prin autobuz.
• Un număr mare de dispozitive conectate (până la 63).

Pentru a conecta hard disk-uri (de obicei, prin carcase externe de hard disk) prin magistrala Firewire, de regulă, se utilizează un standard special SBP-2, care utilizează setul de comenzi de protocol Small Computers System Interface. Este posibil să conectați dispozitive Firewire la un conector USB obișnuit, dar acest lucru necesită un adaptor special.

IDE - Integrated Drive Electronics

Abrevierea IDE este, fără îndoială, cunoscută de majoritatea utilizatorilor de computere personale. Standardul de interfață pentru conectarea hard disk-urilor IDE a fost dezvoltat de un cunoscut producător de hard disk - Western Digital. Avantajul IDE față de alte interfețe care existau la acea vreme, în special Interfața de sistem Small Computers, precum și standardul ST-506, a fost că nu era nevoie să instalați un controler de hard disk pe placa de bază. Standardul IDE presupunea instalarea unui controler de unitate pe unitatea în sine, iar pe placa de bază rămânea doar un adaptor de interfață gazdă pentru conectarea unităților IDE.

Interfață IDE pe placa de bază

Această inovație a îmbunătățit parametrii de funcționare ai unității IDE datorită faptului că distanța dintre controler și unitatea în sine a fost redusă. În plus, instalarea unui controler IDE în interiorul carcasei hard diskului a făcut posibilă simplificarea oarecum atât a plăcilor de bază, cât și a producției de hard disk-uri, deoarece tehnologia a dat libertate producătorilor în ceea ce privește organizarea optimă a logicii unității.

Noua tehnologie a fost inițial numită Integrated Drive Electronics. Ulterior, a fost dezvoltat un standard pentru a-l descrie, numit ATA. Acest nume este derivat din ultima parte a numelui familiei de computere PC/AT prin adăugarea cuvântului Atașament.

Un cablu IDE este utilizat pentru a conecta un hard disk sau alt dispozitiv, cum ar fi o unitate optică care acceptă tehnologia Integrated Drive Electronics, la placa de bază. Întrucât ATA se referă la interfețe paralele (de aceea este numită și Parallel ATA sau PATA), adică interfețe care asigură transmiterea simultană a datelor pe mai multe linii, cablul său de date are un număr mare de conductori (de obicei 40, iar în versiunile recente de protocolul a fost posibil să se utilizeze cablu cu 80 de fire). Un cablu de date tipic pentru acest standard este plat și lat, dar sunt disponibile și cabluri rotunde. Cablul de alimentare pentru unitățile Parallel ATA are un conector cu 4 pini și este conectat la sursa de alimentare a computerului.

Mai jos sunt exemple de cablu IDE și cablu de date rotund PATA:

Aspectul cablului de interfață: în stânga - plat, în dreapta într-o împletitură rotundă - PATA sau IDE.

Datorită costului relativ scăzut al unităților Parallel ATA, ușurinței de implementare a interfeței pe placa de bază, precum și ușurinței de instalare și configurare a dispozitivelor PATA pentru utilizator, unitățile de tip Integrated Drive Electronics au împins de mult timp în afară dispozitive de alte tipuri de interfețe de pe piața hard disk-urilor pentru computere personale la nivel de buget.

Cu toate acestea, standardul PATA are și o serie de dezavantaje. În primul rând, aceasta este o limitare a lungimii pe care o poate avea un cablu de date Parallel ATA - nu mai mult de 0,5 m. În plus, organizarea paralelă a interfeței impune o serie de restricții privind viteza maximă de transfer de date. Nu acceptă standardul PATA și multe dintre caracteristicile avansate pe care le au alte tipuri de interfețe, cum ar fi conectarea la cald a dispozitivelor.

SATA - Serial ATA

Vedere a interfeței SATA de pe placa de bază

Interfața SATA (Serial ATA), după cum sugerează și numele, este o îmbunătățire față de ATA. Această îmbunătățire constă, în primul rând, în transformarea tradiționalului paralel ATA (Parallel ATA) într-o interfață serială. Cu toate acestea, diferențele dintre standardul Serial ATA și cel tradițional nu se limitează la asta. Pe lângă schimbarea tipului de transmisie a datelor din paralel în serie, s-au schimbat și conectorii de date și de alimentare.

Mai jos este cablul de date SATA:

Cablu de date pentru interfata SATA

Acest lucru a făcut posibilă utilizarea unui cablu mult mai lung și creșterea vitezei de transfer de date. Cu toate acestea, dezavantajul a fost faptul că dispozitivele PATA, care erau prezente pe piață în cantități uriașe înainte de apariția SATA, au devenit imposibil de conectat direct la noii conectori. Adevărat, majoritatea plăcilor de bază noi au încă conectori vechi și acceptă conectarea dispozitivelor mai vechi. Cu toate acestea, operația inversă - conectarea unui nou tip de unitate la o placă de bază veche provoacă de obicei mult mai multe probleme. Pentru această operațiune, utilizatorul necesită de obicei un adaptor Serial ATA la PATA. Adaptorul cablului de alimentare are de obicei un design relativ simplu.

Adaptor de alimentare Serial ATA la PATA:

În stânga este o vedere generală a cablului; În dreapta este o vedere mărită a conectorilor PATA și Serial ATA

Cu toate acestea, situația este mai complicată cu un dispozitiv, cum ar fi un adaptor pentru conectarea unui dispozitiv de interfață serială la un conector de interfață paralelă. De obicei, un adaptor de acest tip este realizat sub forma unui mic microcircuit.

Apariția unui adaptor bidirecțional universal între interfețele SATA - IDE

În prezent, interfața Serial ATA a înlocuit practic Parallel ATA, iar unitățile PATA se găsesc acum în principal doar pe computere destul de vechi. O altă caracteristică a noului standard care i-a asigurat popularitatea largă a fost suportul.

Tip de adaptor de la IDE la SATA

Ne puteți spune puțin mai multe despre tehnologia NCQ. Principalul avantaj al NCQ este că vă permite să utilizați idei care au fost de multă vreme implementate în protocolul SCSI. În special, NCQ acceptă un sistem pentru secvențierea operațiunilor de citire/scriere pe mai multe unități instalate într-un sistem. Astfel, NCQ poate îmbunătăți semnificativ performanța unităților, în special a matricelor de hard disk.

Tip de adaptor de la SATA la IDE

Pentru a utiliza NCQ, este necesar suport tehnologic pe partea hard disk, precum și pe adaptorul gazdă al plăcii de bază. Aproape toate adaptoarele care acceptă AHCI acceptă și NCQ. În plus, unele adaptoare proprietare mai vechi acceptă și NCQ. De asemenea, pentru ca NCQ să funcționeze, necesită suport din partea sistemului de operare.

eSATA - SATA extern

De menționat separat formatul eSATA (External SATA), care părea promițător la acea vreme, dar nu s-a răspândit niciodată. După cum puteți ghici din nume, eSATA este un tip de Serial ATA conceput pentru a conecta exclusiv unități externe. Standardul eSATA oferă cele mai multe dintre capabilitățile standardului pentru dispozitive externe, de ex. Serial ATA intern, în special, același sistem de semnale și comenzi și aceeași viteză mare.

conector eSATA pe un laptop

Cu toate acestea, eSATA are și unele diferențe față de standardul intern de magistrală care l-a dat naștere. În special, eSATA acceptă un cablu de date mai lung (până la 2 m) și are, de asemenea, cerințe mai mari de energie pentru unități. În plus, conectorii eSATA sunt ușor diferiți de conectorii Serial ATA standard.

În comparație cu alte magistrale externe, cum ar fi USB și Firewire, eSATA are însă un dezavantaj semnificativ. În timp ce aceste magistrale permit ca dispozitivul să fie alimentat prin cablul de magistrală în sine, unitatea eSATA necesită conectori speciali pentru alimentare. Prin urmare, în ciuda vitezei relativ mari de transfer de date, eSATA nu este în prezent foarte popular ca interfață pentru conectarea unităților externe.

Concluzie

Informațiile stocate pe un hard disk nu pot fi utile utilizatorului sau accesibile programelor de aplicație până când nu sunt accesate de unitatea centrală de procesare a computerului. Interfețele hard disk oferă un mijloc de comunicare între aceste unități și placa de bază. Astăzi, există multe tipuri diferite de interfețe pentru hard disk, fiecare dintre ele având propriile avantaje, dezavantaje și caracteristici. Sperăm că informațiile furnizate în acest articol vor fi în mare măsură utile cititorului, deoarece alegerea unui hard disk modern este în mare măsură determinată nu numai de caracteristicile sale interne, precum capacitatea, memoria cache, viteza de acces și rotație, ci și de interfața pentru care a fost dezvoltat.

Salutare dragi prieteni! Artem Iuscenko este cu tine.

Standard SATA1 – are o viteză de transfer de până la 150 Mb/s
Standard SATA2 – are o viteză de transfer de până la 300 Mb/s
Standard SATA3 – are o viteză de transfer de până la 600 Mb/s
Sunt adesea întrebat de ce, când testez viteza unității mele (și unitatea, de exemplu, are interfață SATA2 și placa de bază are un port de același standard), viteza este departe de 300MB/s și nu mai mult.

De fapt, viteza discului chiar și a standardului SATA1 nu depășește 75MB/s. Viteza sa este de obicei limitată de părți mecanice. Cum ar fi viteza axului (7200 pe minut pentru computerele de acasă) și, de asemenea, numărul de platouri de pe disc. Cu cât sunt mai multe, cu atât vor fi mai mari întârzierile în scrierea și citirea datelor.

Prin urmare, în esență, indiferent de interfața unui hard disk tradițional pe care o utilizați, viteza nu va depăși 85 MB/s.

Cu toate acestea, nu recomand folosirea unităților standard IDE în computerele moderne, deoarece acestea sunt deja destul de lente decât SATA2. Acest lucru va afecta performanța scrierii și citirii datelor, ceea ce înseamnă că va exista disconfort atunci când lucrați cu cantități mari de date.
Recent, a apărut un nou standard SATA3, care va fi relevant pentru discuri bazate pe memorie solid-state. Despre ele vom vorbi mai târziu.
Cu toate acestea, un lucru este clar: unitățile SATA tradiționale moderne, datorită limitărilor lor mecanice, nici măcar nu au dezvoltat încă standardul SATA1, dar SATA3 a apărut deja. Adică, portul oferă viteză, dar nu disc.
Cu toate acestea, fiecare nou standard SATA aduce în continuare unele îmbunătățiri, iar cu volume mari de informații se vor face simțite de bună calitate.

De exemplu, funcția este în mod constant îmbunătățită - Native Command Queuing (NCQ), o comandă specială care vă permite să paralelizați comenzile de citire-scriere, pentru performanțe mai mari decât nu se pot lăuda interfețele SATA1 și IDE.
Cel mai remarcabil lucru este că standardul SATA, sau mai degrabă versiunile sale, sunt compatibile între ele, ceea ce ne oferă economii bănești. Adică, de exemplu, o unitate SATA1 poate fi conectată la o placă de bază cu conector SATA2 și SATA3 și invers.
Nu cu mult timp în urmă, piața noilor dispozitive de stocare, așa-numitele SSD-uri, a început să se dezvolte (permiteți-mi să vă reamintesc că hard disk-urile tradiționale sunt desemnate ca HDD).

SSD nu este altceva decât memorie flash (a nu se confunda cu unitățile flash, SSD-ul este de zeci de ori mai rapid decât unitățile flash obișnuite). Aceste unități sunt silențioase, se încălzesc puțin și consumă puțină energie. Acceptă viteze de citire de până la 270 MB/s și viteze de scriere de până la 250-260 MB/s. Cu toate acestea, sunt foarte scumpe. Un disc de 256 GB poate costa până la 30.000 de ruble. Cu toate acestea, prețurile vor scădea treptat pe măsură ce se dezvoltă piața memoriei flash.
Totuși, perspectiva achiziționării unui SSD, de exemplu 64GB, este foarte plăcută, deoarece funcționează mult mai rapid decât un disc obișnuit pe platouri magnetice, ceea ce înseamnă că poți instala un sistem pe el și poți obține o creștere a performanței la încărcarea sistemului de operare. și când lucrezi cu un computer. Un astfel de disc costă aproximativ 5-6 mii de ruble. Mă gândesc să cumpăr asta și eu.

Acest tip de unități exploatează pe deplin standardele SATA2 și au nevoie de noua interfață SATA 3 ca aer, decât unitățile tradiționale. În următoarele șase luni, unitățile SSD vor trece la standardul SATA3 și vor putea demonstra viteze de până la 560 MB/s în operațiunile de citire.
Nu cu mult timp în urmă, am dat peste un disc IDE cu o dimensiune de 40GB și a fost lansat acum mai bine de 7 ani (nu al meu, mi l-au dat pentru reparații).I-am testat caracteristicile de viteză și le-am comparat cu standardele SATA1 și SATA2 , deoarece eu însumi am ambele standarde de discuri SATA.

Măsurătorile au fost efectuate folosind programul Crystal Disk Mark, mai multe versiuni. Am aflat că acuratețea măsurătorilor de la o versiune a programului la alta este practic independentă. Computerul are un sistem de operare pe 32 de biți Windows 7 Maximum și un procesor Pentium 4 - 3 GHz. Au fost efectuate teste și pe un procesor cu două nuclee Core 2 Duo E7500 overclockate la o frecvență de ceas de 3,53 GHz. (frecvența standard 2,93 GHz). Conform observațiilor mele, viteza de citire și scriere a datelor nu este afectată de viteza procesorului.

Așa arată un vechi disc IDE bun; discurile de acest standard sunt încă vândute.

Așa se conectează o unitate IDE. Cablu lat pentru transmiterea datelor. Alb îngust – nutriție.

Și așa arată conectarea unităților SATA - fire de date roșii. Și, de asemenea, în fotografie puteți vedea cablul IDE care se conectează la conectorul său.

Rezultate viteza:

Viteza standard IDE. Este egal cu 41 MB pentru scriere și aceeași cantitate pentru citirea datelor. Urmează rânduri despre citirea sectoarelor de diferite dimensiuni, într-o varietate de dimensiuni.

Viteza de citire și scriere SATA1. 50 și, respectiv, 49 MB pentru viteze de citire și scriere.

Viteza de citire și scriere pentru SATA2. 75 și, respectiv, 74 MB pentru citire și scriere.

Și, în sfârșit, vă voi arăta rezultatele testării uneia dintre unitățile flash de 4 GB de la excelenta companie Transcend. Pentru memoria flash, rezultatul nu este rău:

Concluzie: Interfețele SATA1 și SATA2 (care au ocupat primul loc în rezultatele testelor) sunt cele mai preferate pentru utilizare într-un computer desktop de acasă.

Cu stimă, Artyom Iuscenko.

Să ne uităm la cele mai comune interfețe ale dispozitivelor periferice (Tabelul 4.5).

Tabelul 4.5. Interfețe pentru dispozitive externe

Interfață	Modificare	Viteza (MB/s)
Controler de dischetă pentru PC		62,5 KB/s
	SATA-150 - SATA-600
	8 biți x 10 MHz
Fast Wide SCSI 2	16 biți x 10 MHz
Ultra Wide SCSI 40	16 biți x 20 MHz
Ultra-2 lat SCSI 80	16 biți x 40 MHz
Ultra-З SCS1160	DDR de 16 biți x 40 MHz
	DDR de 16 biți x 80 MHz
	DDR pe 16 biți x 160 MHz
SCSI atașat în serie
Serial Attached SCSI 2	(În curs de dezvoltare)
	1GFC (1,06 GHz) - 4GFC (4,25 GHz)

Interfața IDE și varietățile acesteia

IDE (Electronică pentru dispozitive integrate)- interfața dispozitivelor cu controler încorporat (Fig. 4.21, 4.22). Când au creat această interfață, dezvoltatorii s-au concentrat pe conectarea unei unități de disc. Datorită distanței minime a controlerului față de disc, performanța crește semnificativ.

Problema drive-computer constă din trei părți. Computerul trebuie să interacționeze cu controlerul (și invers), controlerul trebuie să opereze pe date și să interacționeze cu unitatea de disc (și invers).

La un moment dat, problema a fost luată în considerare din toate cele trei părți, ceea ce a forțat producătorii de unități să efectueze toate lucrările

Autobuze EIDE, PCI VL sau placă de bază PC

Interfață EIDE primară

Stick de memorie, CD-ROM sau HDD, compatibil EIDE compatibil EIDE

Orez. 4.21. interfata EIDE

Orez. 4.22. Conector paralel ATA/1 DE ( A, b); conector serial

LA O ( V); conectori la bord (g)

bot. O mare parte din inteligența pentru transferul de date între computer și unitatea de disc a fost concentrată pe placa de control și pe computer, așa că atunci când instalați o unitate nouă sau înlocuiți o unitate veche, era necesar să se asigure că controlerul era pe deplin compatibil cu noul hard disk. conduce. Controlerele IDE au schimbat lucrurile în mod semnificativ, deoarece standardul a făcut ca controlerul de pe placa unității de disc să joace un rol mult mai mare, astfel încât interfața reală dintre unitate și computer a devenit relativ simplă.

Familia de interfețe de unitate IDE (Integrated Drive Electronics) înlocuiește interfețele ST506 și ESDI care au fost folosite pentru a conecta hard disk-urile la controlerele corespunzătoare. IDE-ul a introdus pentru prima dată o magistrală standard pentru schimbul cu controlerul prin utilizarea unei electronice speciale combinate cu discul pentru a controla discul și această magistrală (de unde și numele interfeței). Traducerea parametrilor logici în cei fizici este realizată de electronica discului. Termenul ATA (AT Attachment) este folosit ca sinonim pentru interfața IDE.

Din punct de vedere fizic, interfața IDE este implementată folosind un cablu plat cu 40 de nuclee, care conține conectori pentru conectarea unuia sau a două dispozitive. Lungimea totală a cablului nu trebuie să depășească 45 cm, iar distanța dintre conectori trebuie să fie de cel puțin 15 cm.

Interfața IDE are un canal primar și secundar, fiecare dintre acestea putând conecta două dispozitive, adică pot fi patru în total. Acesta poate fi un hard disk, CD-ROM sau comutator de unitate.

Interfața IDE acceptă mai multe metode de partajare. La început, principala metodă de schimb a fost modul PIO (Programmed Input/Output), în care datele erau schimbate prin registrele procesorului aflate sub controlul său direct. Consecința acestui lucru este încărcarea mare a procesorului în timpul operațiunilor I/O.

A doua metodă este utilizarea modului DMA (Direct Memory Access), în care controlerul de interfață IDE și controlerul DMA al plăcii de bază transferă date între disc și RAM fără a încărca procesorul central.

Există mai multe variante de interfață IDE care sunt compatibile între ele.

Specificație IDE îmbunătățită. Pentru a dezvolta capacitățile interfeței IDE, Western Digital a propus specificația sa extinsă Enhanced IDE (sinonime: E-IDE, Fast ATA, ATA-2 și Fast ATA-2), care a dobândit apoi statutul de standard ANSI american numit ATA-2 (Fig. 4.23, tabelul 4.6). Conține o serie de inovații: suport pentru IDE-on-drive cu o capacitate de peste 504 MB, suport pentru mai multe controlere IDE în sistem și conectarea a până la patru dispozitive la un controler, precum și suport pentru dispozitive periferice, altele decât hard disk-uri (CD-ROM, unități CD-R) și DVD-ROM, unități LS-120 și ZIP, magneto-optice,

Tabelul 4.6. Conector de interfață paralelă ATA

	Scop		Scop		Scop		Scop
					Înregistrare I/O
	Citirea I/O
							Nefolosit
			GPIO DMA66 Detect
			Chip Select ZR

Transmiterea datelor atât pe marginile crescătoare, cât și pe cele descendente ale pulsului

Orez. 4.23. Diagrame de timp pentru interfețele ATA-2 și ATA-3 ( A);

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

streamers etc.). O extensie a specificației IDE pentru a suporta alte tipuri de unități cu o interfață IDE se numește și ATAPI (ATA Packed Interface). IDE-ul îmbunătățit introduce, de asemenea, elemente de paralelizare a operațiunilor de schimb și de monitorizare a integrității datelor în timpul transmisiei.

Specificația de interfață IDE îmbunătățită a adăugat suport pentru RYU Mode 3 și 4, precum și pentru DMA Single Word Mode 2 și Multi Word DMA Mode 1 și 2. Rata maximă de transfer de date pe magistrală în RYU Mode 3 este de 11,1 MB/s, iar în RYU Mode 4 și Single Word DMA Mode 2 - 16,7 MB/s. Modul Multi Word DMA 2 vă permite să obțineți o viteză de transfer maximă de peste 20 MB/s.

Următorul pas în dezvoltarea interfeței IDE/ATA a fost standardul Ultra ATA (alias Ultra DMA, ATA-33, DMA-33, ATA-3). Ultra ATA este standardul de facto pentru utilizarea modului DMA rapid - modul 3, oferind viteza de transfer de date

Transmiterea datelor pe marginea anterioară a unui impuls

Specificație
Sinonime		EIDE, ATA rapid, IDE rapid,				Ultra ATA/100
Lățime de bandă, MBy/s
Numărul de conexiuni				2 la 1 cablu	2 la 1 cablu	2 la 1 cablu	1 la 1 cablu
Caracteristicile cablurilor	40 de pini	40 de pini	40 de pini	40 de contacte	40 de contacte, 80 de fire	40 de contacte, 80 de fire	7 contacte
Proprietăți noi		28 de biți adresarea blocuri logice (LBA)		Interfață ATAPI, suport pentru CD ROM, streamere etc.	80 de fire	LBA pe 48 de biți	SATA 1.0, suport pentru blocuri logice/fizice lungi
Dimensiunea maximă a discului	137 GB (128 GiBi)					144 PB (128 PIVI)
control CRC
Data emiterii
Standard ANSI

362 Capitolul 4. Interfeţe

33,3 MB/s. Pentru a asigura transmisia fiabilă a datelor prin același cablu, sunt utilizate circuite speciale de control și corectare a erorilor, menținând în același timp compatibilitatea cu standardele anterioare - ATA și ATA-2.

În cele din urmă, interfețele Ultra ATA/66, Ultra ATA/100, Ultra ATA/133 permit transferul de date la viteze de 66, 100 și, respectiv, 133-150 MB/s.

Interfață serială Serial ATA (SATA). Principalele avantaje ale Serial ATA în comparație cu Parallel ATA (PATA) includ:

• numărul de pini de conector a fost redus (la 7 în loc de 40) și s-a redus tensiunea semnalului (la 500 mV, față de 5 V pentru PATA);
• cablu mai mic, mai convenabil pentru cablare, până la 1 m lungime;
• Capacitățile de detectare și corectare a erorilor au fost îmbunătățite.

Prima generație (cunoscută ca SATA/150 sau SATA.1)

a apărut pe piață la mijlocul anului 2002 și a suportat rate de transfer de date de până la 1,5 Gbit/s. SATA. 1 folosește o schemă de codificare a stratului fizic de 8V/10V care are o eficiență de 80%, rezultând o viteză reală de 1,2 Gbps sau 150 MB/s.

Următoarea versiune (SATA, 3,0 Gbps) folosește și un circuit de 8V/10V, astfel încât viteza maximă de transfer este de 2,4 Gbps sau 300 MB/s. Cu toate acestea, dispozitivele HDD de astăzi nu acceptă astfel de viteze, astfel încât performanța reală a sistemului este limitată de capacitățile unității. Specificația de 3.0 Gb/s este adesea numită „Serial ATA II” (“SATA II”), precum și SATA 3.0 sau SATA/300, continuând linia ATA/100, ATA/133 și SATA/150.

LA O (Atașament) - interfață paralelă pentru conectarea unităților la un computer. În anii 90 a fost un standard construit pe platforma IBM PC. În prezent, este înlocuit rapid pe piață de propriul său succesor - SATA. De la introducerea SATA, ATA a fost redenumit PATA(Paralel ATA).

Poveste

Inițial, interfața a primit un nume preliminar Atașament PC/AT("Conexiune PC/AT") deoarece era destinat să se conecteze la magistrala ISA pe 16 biți (cunoscută ca autobuzul AT). În versiunea finală, titlul a fost schimbat în AT Atașament pentru a evita problemele cu mărcile înregistrate.

Prima versiune a standardului a fost dezvoltată în 1986 de Western Digital și a fost numită IDE (Electronică de acționare integrată- „electronică încorporată în unitate”). Numele reflecta o inovație semnificativă: controlerul unității era amplasat în unitatea în sine, și nu sub forma unei plăci de expansiune separată, ca în standardul ST-506 anterior și interfețele SCSI și ST-412 care existau la acea vreme. Datorită acestei inovații, performanța unităților a fost îmbunătățită. Distanță mai mică până la controler, control simplificat al acestuia, deoarece controlerul de canal IDE a fost extras din detaliile unității, producție mai ieftină.

Numele corect pentru controlerul de canal IDE este adaptor gazdă, deoarece a trecut de la controlul direct al unității la comunicarea cu acesta printr-un protocol.

Interfața dintre controler și unitate este definită în standardul ATA. Interfața este echipată cu 8 registre, care ocupă 8 adrese în spațiul I/O. Lățimea magistralei de date este de 16 biți. Numărul de canale din sistem poate depăși 2. Este important ca adresele de canal să nu se suprapună cu adresele altor dispozitive I/O. Fiecare canal vă permite să conectați 2 dispozitive (master și slave), dar numai un dispozitiv poate funcționa simultan.

Principiul adresei CHS este următorul: în primul rând, blocul de cap este instalat de către poziționator pe pista necesară, după care este selectat capul necesar, iar apoi sunt citite informații din sectorul necesar.

Standard EIDE (IDE îmbunătățit- „IDE extins”) a apărut imediat după IDE. A permis utilizarea unităților cu capacități mai mari de 528 MB (504 MiB), până la 8,4 GB.

Deși aceste abrevieri provin mai degrabă ca mărci comerciale decât ca nume oficiale pentru standard, termenii IDEȘi EIDE folosit de obicei în locul termenului LA O.

După ce standardul este lansat Serial ATA(„serial ATA”), care a avut loc în 2003, ATA tradițional a devenit cunoscut ca ATA paralel, ceea ce nu însemna altceva decât o metodă de transmitere a datelor printr-un cablu paralel cu 40 sau 80 de nuclee.

Inițial, interfața a fost folosită cu hard disk-uri, dar apoi standardul a fost extins pentru a funcționa cu alte dispozitive, în principal cu medii amovibile. Chiar și FDD a fost conectat la magistrala ATAPI. Acest standard extins este numit Interfață de pachete de atașamente cu tehnologie avansată(ATAPI), iar numele complet al standardului arată ca ATA/ATAPI. ATAPI este aproape complet identic cu SCSI la nivel de comandă.

La început, interfețele pentru conectarea unităților CD-ROM nu erau standardizate, fiind exclusiv dezvoltări private ale producătorilor de unități. Din acest motiv, pentru conectarea unui CD-ROM a fost necesar să instalați o placă de expansiune separată, personalizată pentru un anumit producător. Unele versiuni de plăci de sunet, de exemplu Sound Blaster, au fost echipate doar cu astfel de porturi. Intrarea pe piața ATAPI a făcut posibilă standardizarea tuturor perifericelor și a făcut posibilă conectarea acestora la orice controler.

O altă etapă importantă în dezvoltarea ATA a fost tranziția de la PIO ( Intrare/ieșire programată- intrare/ieșire software) la DMA ( Acces direct la memorie- acces direct la memorie). La utilizarea PIO, procesorul central era responsabil pentru gestionarea datelor citite de pe disc, iar acest lucru, la rândul său, a dus la o încărcare crescută a procesorului și la o scădere a performanței acestuia. Din acest motiv, computerele care au folosit interfața ATA au efectuat operațiuni legate de disc mai lent decât computerele care au folosit SCSI și alte interfețe. Introducerea DMA a redus semnificativ timpul de CPU petrecut cu operațiunile pe disc.

Fluxul de date din această tehnologie este controlat de unitatea în sine. Citește datele din memorie aproape fără participarea procesorului, care, la rândul său, pur și simplu emite comenzi pentru a efectua una sau alta acțiune. În acest caz, hard disk-ul emite un semnal de solicitare DMARQ pentru o operațiune DMA către controler. Dacă operarea DMA este posibilă, controlerul trimite un semnal DMACK și hard disk-ul scoate date în primul registru (DATE), din care controlerul le citește. Deci, procesorul practic nu este implicat în acest lanț.

Operarea DMA este posibilă numai dacă modul este acceptat simultan de BIOS, controler și sistemul de operare. În caz contrar, este posibil doar modul PIO. Odată cu dezvoltarea standardului (ATA-3), inginerii au introdus un mod suplimentar UltraDMA 2 (UDMA 33), care are caracteristicile de sincronizare ale modului DMA 2. Cu toate acestea, datele sunt transmise atât pe marginea anterioară, cât și pe cea din urmă ale DIOR/ Semnal DIOW, care dublează viteza de transfer de date prin interfață. În plus, a fost introdus verificarea parității CRC, ceea ce crește fiabilitatea transmisiei.

Istoria dezvoltării ATA a inclus o serie de bariere (în special, restricții privind dimensiunea maximă a discului de 504 MiB, aproximativ 8 GiB, aproximativ 32 GiB și 128 GiB) asociate cu organizarea accesului la date. Majoritatea acestor bariere, datorită sistemelor moderne de adresare, au fost depășite. Cu toate acestea, au existat și alte bariere, legate în principal de driverele de dispozitiv și de organizarea I/O în sistemul de operare care nu funcționau în ATA.

Specificația originală ATA prevedea un mod de adresare pe 28 de biți, care permitea adresarea a 228 (268.435.456) sectoare de 512 octeți fiecare. Aceasta a oferit o capacitate maximă de 137 GB (128 GiB). Pe computerele standard, BIOS-ul a acceptat până la 7,88 GiB (8,46 GB), permițând maximum 1024 de cilindri, 256 capete și 63 de sectoare. Această limitare a numărului de cilindri/capete/sectoare CHS (Cylinder-Head-Sector), combinată cu standardul IDE, a dus la o limitare a spațiului adresabil de 504 MiB (528 MB). Pentru a depăși această limitare, a fost introdusă schema de adresare LBA (Logical Block Address), care a făcut posibilă adresarea până la 7,88 GiB. În timp, această restricție a fost ridicată. Acest lucru a făcut posibil să se adreseze mai întâi 32 GiB, apoi 128 GiB, folosind toți cei 28 de biți (în ATA-4) pentru a adresa sectorul. Înregistrarea unui număr de 28 de biți este organizată prin scrierea părților sale în registrele corespunzătoare ale unității (de la 1 la 8 biți în al 4-lea registru, 9-16 în al 5-lea, 17-24 în al 6-lea și 25-28 în al 7-lea ).

Adresarea registrului este organizată pe trei linii de adresă DA0-DA2. Primul registru cu adresa 0 este de 16 biți. Este folosit în scopul transferului de date între disc și controler. Registrele rămase sunt pe 8 biți și sunt folosite pentru control.

Cele mai recente specificații ATA solicită adresare pe 48 de biți, extinzând limita posibilă la 128 PiB (144 petabytes).

Restricțiile de dimensiune se manifestă prin faptul că sistemul identifică volumul discului ca fiind mai mic decât valoarea sa reală sau refuză deloc să pornească și se blochează în stadiul de inițializare a hard disk-urilor. Uneori, problema poate fi rezolvată prin actualizarea BIOS-ului. O altă soluție posibilă este utilizarea unor programe speciale (de exemplu, Ontrack DiskManager), care își încarcă driverul în memorie înainte de a încărca sistemul de operare. Dezavantajul unor astfel de soluții este că se folosește o partiție de disc non-standard (partițiile de disc sunt inaccesibile dacă sunt pornite de pe o dischetă obișnuită de boot DOS). Cu toate acestea, majoritatea sistemelor de operare moderne pot face față discurilor de dimensiuni mai mari, chiar dacă BIOS-ul computerului nu detectează dimensiunea așa cum este necesar.

Pentru a conecta un HDD cu o interfață PATA, se folosește de obicei un cablu special - un cablu cu 40 de fire. Fiecare cablu este de obicei echipat cu doi sau trei conectori, dintre care unul se conectează la conectorul controlerului de pe placa de bază, iar ceilalți doi la unități. La un moment dat, cablul P-ATA transmite 16 biți de date. Uneori există cabluri IDE care vă permit să conectați până la trei unități la un canal IDE, totuși, în acest caz, una dintre unități funcționează în modul numai citire.

Pinout ATA paralel

a lua legatura	Scop	a lua legatura	Scop
			GPIO_DMA66_Detect

Multă vreme, cablul ATA conținea 40 de conductori, dar odată cu introducerea Ultra DMA/66 (UDMA4) a apărut versiunea sa cu 80 de fire. Toți conductorii suplimentari sunt doar conductori de împământare, care alternează cu conductori de informații. Deci, în loc de șapte conductori de împământare, există 47. Această alternanță de conductori reduce cuplajul capacitiv dintre ei, reducând astfel interferența reciprocă. Cuplajul capacitiv este o mare problemă la viteze mari de transmisie. De aceea inovația a fost necesară pentru a asigura funcționarea normală a caietului de sarcini stabilit UDMA4 viteza de transfer 66 MB/s. Referitor la modurile mai rapide UDMA5Și UDMA6, apoi ei necesită, de asemenea, cablu cu 80 de fire.

În ciuda faptului că numărul de conductori s-a dublat, numărul de contacte rămâne același, la fel ca și aspectul conectorilor. Cablajul intern este însă diferit. Conectorii pentru un cablu cu 80 de fire trebuie să conecteze un număr mare de conductori de împământare la un număr mic de pini de împământare, în timp ce un cablu cu 40 de fire conectează conductorii la un pin de împământare diferit. Cablurile cu 80 de fire au conectori codați pe culori (albastru, gri și negru), spre deosebire de cablurile cu 40 de fire, care au de obicei toți conectorii de aceeași culoare (adesea negru).

În standardul ATA, lungimea maximă a cablului este de 46 cm. Această limitare face dificilă conectarea dispozitivelor în carcase mari sau conectarea mai multor unități la un computer și elimină aproape complet posibilitatea de a utiliza unități PATA ca unități externe. Cu toate acestea, cablurile mai lungi care nu respectă standardul sunt disponibile pe scară largă pe piață. Același lucru se poate spune despre cablurile „rotunde” utilizate pe scară largă. Standardul ATA descrie numai cabluri plate cu caracteristici specifice de impedanță și capacitate. Acest lucru nu înseamnă că alte cabluri nu vor funcționa, cu toate acestea, în orice caz, este mai bine să fiți atenți când utilizați cabluri non-standard.

Dacă două dispozitive sunt conectate la o buclă, unul dintre ele este etichetat „master”, iar celălalt este etichetat „slave”. De obicei, dispozitivul master apare înaintea dispozitivului slave în lista de unități listată de BIOS. În BIOS-urile mai vechi (486 și anterioare), unitățile erau adesea desemnate ca „C” pentru master și „D” pentru slave. Este corect să apelați discurile „master” și, respectiv, „slave”. dispozitivul 0 (dispozitivul 0) Și dispozitiv 1 (dispozitiv 1).

Dacă există o singură unitate pe buclă, în majoritatea cazurilor aceasta este cea de conducere. Unele discuri au un add-on special numit singur(un singur disc pe cablu). În cele mai multe cazuri, o singură unitate pe un cablu poate acționa și ca slave.

Există, de asemenea, o setare numită „selectare cablu” care este opțională în specificația ATA-1 și este comună de la ATA-5. Datorită acesteia, nu este nevoie să rearanjați jumperii pe unități în timpul oricăror reconectări. Deci, dacă unitatea este setată în modul de selectare a cablului, este setată automat ca master sau slave, în funcție de locația sa pe buclă.

Pe vremea cablurilor cu 40 de fire, era o practică obișnuită să setați modul de selectare a cablului prin simpla tăiere a unui conductor cu 28 de fire între cei doi conectori. În acest caz, unitatea slave era la capătul cablului, iar unitatea master la mijloc. Această plasare a fost standardizată în versiunile ulterioare ale specificației. Cablurile cu 80 de fire folosite pentru UDMA4 nu prezentau astfel de dezavantaje. În ele, dispozitivul principal este întotdeauna situat la sfârșitul buclei. Deci, dacă este conectat un singur dispozitiv, nu există nicio secțiune de cablu inutilă. Selecția lor de cablu este instalată din fabrică. Deoarece buclele cu 80 de fire necesitau propriile lor conectori, adoptarea pe scară largă nu a întârziat să apară. Standardul impune utilizarea conectorilor de diferite culori pentru o identificare mai ușoară. Albastru este pentru conectarea la controler, negru este pentru master, gri este pentru slave.

versiuni ATA

Standard	Alte nume	Moduri de transfer adăugate (MB/s)	Capacitate maximă de disc acceptată	Alte proprietăți	Referință ANSI
		PIO 0,1,2 (3,3, 5,2, 8,3) DMA cu un singur cuvânt 0,1,2 (2.1, 4.2, 8.3) DMA cu mai multe cuvinte 0 (4,2)			X3.221-1994 (învechit din 1999)
	IDE rapid, Ultra ATA	PIO 3.4: (11.1, 16.6) DMA cu mai multe cuvinte 1.2 (13.3, 16.6)			X3.279-1996 (învechit din 2001)
				Securitate inteligenta	X3.298-1997 (învechit din 2002)
	ATAPI-4, ATA-4, Ultra ATA/33	Ultra DMA 0,1,2 (16,7, 25,0, 33,3) alias Ultra-DMA/33		Suport pentru CD-ROM, etc., prin comenzi de pachete ATAPI	NCITS 317—1998
	ATA-5, Ultra ATA/66	Ultra DMA 3.4 (44.4, 66.7) alias Ultra DMA 66			NCITS 340—2000
	ATA-6, Ultra ATA/100	alias Ultra DMA 100		Management acustic automat	NCITS 347—2001
	ATA-7, Ultra ATA/133	alias Ultra DMA 133		SATA 1.0, set de caracteristici de streaming, set de caracteristici lungi pentru sectorul logic/fizic pentru dispozitive fără pachete	NCITS 361—2002
					în curs