Интерфейсы винчестеров

Тип роботи:
Реферат
Предмет:
Інформатика, програмування


Дізнатися вартість нової

Детальна інформація про роботу

Витяг з роботи

Міністерство загального характеру і професійного образования

Північно-Кавказький Державний Технічний Университет

Реферат

" Інтерфейси вінчестерів «

Выполнил:

студент четвертого курсу ФИСТ

Групи ИСЭ-962

Гриценко У. Л.

Проверил:

Оцінка: __________

Ставрополь 2000 г.

1. ST506/412

2. ESDI

3. SCSI

4. ATA

5. Enhanced IDE

6. Fast ATA

7. EIDE порівняно зі стандартним ATA

8. Сравнение Fast ATA і EIDE

9. Сравнение дискових інтерфейсів ST506/412

Широке застосування вінчестерів як пристроїв довгострокового зберігання інформації почалося з випуску фірмою Shugart Technology (нині ця компанія іменується Seagate Technology, Inc.) диска ST506 розміром 5. 25 дюйма. Пристрій ємністю 5Мбайт використало для підключення до комп’ютера интерфейсную плату ST506, розроблену наприкінці 1970-х років компанією Western Digital. Для сполуки вінчестера з интерфейсной платою використовувався 34-проводный плаский кабель, якого можна було підключити два устрою. А, щоб диски можна було адресувати, частина кабелю перекручивалась (подібно кабелю для підключення дисководів). З іншого боку, обмінюватись даними з кожним із дисків використовувався окремий 20-проводный плаский кабель. Великим недоліком інтерфейсу ST506 було покрокове переміщення головок (крок кожну команду переміщення), як і до цього часу відбувається у дисководах до роботи з гнучкими дисками. Більше нова модель — ST412 — забезпечувала можливість буферизованного пошуку (buffered seek), що дозволяє однієї командою переміщати голівки сталася на кілька кроків (наприклад, крізь усе диск). Основною перевагою вінчестерів з інтерфейсом ST506/ST412 був частиною їхнього низька вартість. Майже вся електроніка, відповідальна до праці диска, розташовувалася на интерфейсной платі. Управляючі приводом головок сигнали передавалися за загальним обох подключаемых до контролеру пристроїв 34- проводовому кабелю, а обмін даними з контролером здійснювався по 20- проводовим пласким кабелям просто у вигляді послідовності імпульсів, лічених з диска чи записуваних нею. Рознімання, використовувані для підключення, описані у Додатку 3. Невеликий набір команд інтерфейсу ST506/412 утрудняв створення дисків з великий ємністю. Майже всі диски з такою інтерфейсом мали швидкість обертання 3600 обертів на хвилину. Інтерфейс ST506 підтримує два способу модуляції під час запису- відтворенні даних: MFM (Modified Frequency Modulation — модифікована частотна модуляція) і RLL (Run Length Limited — кодування обмеженням довжини поля записи).

Модуляція MFM

Метод MFM є різновидом звичайній частотною модуляції, широко яка у радіомовлення та зв’язку. Відмінність у тому, що модифікована модуляція дозволяє забезпечити дворазове підвищення щільності записи даних завдяки тому, що у диск записуються в повному обсязі сигнали синхронізації і за записи кожного біта враховується значення попереднього біта. За один перехід (зміну напрями) намагниченности можна записати від однієї близько трьох біт даних). Сигнали з голівки передаються кабелем даних в аналогової формі; дані відокремлюються від сигналів синхронізації з допомогою спеціального устрою — сепаратора, установлюваного на платі контроллера.

Основною перевагою MFM-модуляции є проста бінарна форма записываемого на диск сигналу. При записи дорогу використовувалися 17 секторів по 512 байт кожен. Теоретичний межа швидкості обміну з дисками, використовуючи MFM, становить близько 4Мбит/сек

(17секторов*512байт/сектор*8бит*3600об/мин): 60сек = 4 177 920 бит/сек.

Проте реальна швидкість обміну у кілька разів менше, бо таких дисків чинник чергування (Interleave factor) не дорівнює 1. Це було пов’язана з тим, що контролер не встигав обробити прочитані дані до того, як голівка переміщувалася ось до чого сектору. При чинник чергування 1:1 порядок прямування секторів на доріжці природний: 1, 2, 3,… 16, 17. При чинник чергування 3:1 сектори на диску мають наступний порядок: 1, 7, 13, 2,…, 11, 17. Перше число у визначенні коефіцієнта чергування вказує кількість оборотів диска, необхідних повного прочитання чи записи однієї доріжки. за рахунок кэширования записи можна було встановити дисків ST506 чинник чергування 1:1.

Багато хто ще напевно не забули програму Calibrate з комплекту Norton Utilities, яка оптимизировала роботу дисків шляхом добору чинника чергування, найбільш відповідного швидкості вашого диска і контроллера.

Модуляція RLL

Інший спосіб модуляції (2,7 RLL чи навіть RLL), запропонований компанією IBM в 1986 року, використовує перекодування вихідної інформації з запровадженням надмірності. Метод RLL перетворює дані в шестнадцатибитовые слова, дозволяють записувати за перехід стану намагниченности диска від 2 до 7 біт (ці цифри і включені у назва методу). Використання RLL-модуляции пред’являє вищі вимоги до якості поверхні диска і рівномірності його обертання. З іншого боку, підсилювачі каналів считывания-записи повинен мати дещо інші характеристики, порівняно з MFM-модуляцией. Вінчестери з інтерфейсом ST506/412, використовують метод RLL, зазвичай, мають у своєму позначення суфікс R (наприклад, ST157R). На одну доріжку диска можна записати 26 секторів по 512 байт, що дозволяє теоретичну можливість обміну зі швидкістю (512*26*8*3600): 60=6 489 760бит/сек.

Метод RLL було розвинено згодом до можливості запису з 3 до 9 біт за перехід намагниченности (3,9 RLL, ARLL, ERLL), що дозволило записувати дорогу 31 і забезпечило теоретичний межа швидкості обміну з диском 7 618 560бит/сек.

Диски RLL можна без побоювання підключати до контролерам MFM (щоправда з втратою ємності), зворотна ж операція у випадку некоректне. Багато, напевно, пам’ятають такий метод «збільшення «розміру диска, практиковавшийся кілька років тому я, — але він Демшевського не дозволяє забезпечити достатню надійність зберігання данных.

Сьогодні диски з інтерфейсом ST506/412 можна зустріти тільки в старих компьютерах.

ESDI

В міру зростання швидкості роботи комп’ютерів інтерфейс ST506 перестав задовольняти всі вимоги й у 1985 року розробили новий стандарт — ESDI, який, власне, був простим разширением можливостей свого попередника. Кабелі, використовувані в специфікації ESDI, зовні не від кабелів ST506, проте сигнали із них передаються інші (див. Додаток 3). Якщо вже ви, користуючись подібністю кабелів, додайте (помилково або спеціально) вінчестер ST506/412 до контролеру ESDI (навпаки), результати можуть бути дуже плачевними. Довжина які у інтерфейсі ESDI кабелів могла досягати 9 футів (3 метри), сигнали передавалися переважно як синфазные (із загальною землею), крім даних, і синхронізації, передачі яких використовувався диференціальний метод. Дані передавалися через послідовну лінію порціями по 16 біт, супроводжуваних битому парності. Забезпечувалася також можливістю підтвердження передачі данных.

Сепаратор відповідно до нової спецификацией встановлювався безпосередньо на платі вінчестера і з кабелю даних передавалися не аналогові сигнали, а реальні дані у цифровій формі, що дозволяло підібрати параметри сепаратора до конкретного типу устрою, оскільки спотворення сигналів в кабелі не мали значення. Такий метод підвищував надійність передачі і збільшував швидкість обміну з контролером до 10Мбит/сек з допомогою передачі кабелем цифрових сигналів. З іншого боку, інтерфейс ESDI забезпечував зокрема можливість використання вінчестерів великий ємності і оптичних накопителей.

Інтерфейс ESDI забезпечував три сигналу вибору устрою, що дозволяло підключати щодо нього до 7 накопичувачів. Сигнали вибору голівки дозволяли безпосередньо адресувати до 16 головок, проте спеціальна команда Select Head Group дозволяла використовувати до 256 головок (16 груп по 16 головок в каждой).

SCSI

Початковий варіант інтерфейсу SCSI (Small Computer System Interface) було запропоновано наприкінці 1970-х років Shugart Associates під назвою SASI (Shugart Associates System Interface) замість розробленої компанією IBM системної шини IPI (інтелектуальний периферійний інтерфейс). Після невдачі в конкурентної боротьби з фірмою IBM цей інтерфейс був запропонований комітету ANSI X3T9.2 як інтерфейс нижнього рівня під назвою SCSI. У 1984 року це комітет закінчив розробку специфікації SCSI-1 й у 1986 року його було опублікована остаточному вигляді. Цей інтерфейс забезпечував підключення широкого класу периферійних пристроїв, як-от вінчестери, принтери, сканери, стриммеры, приводи CD-ROM та інших. SCSI є інтерфейсом системного, а чи не приладового рівня. На відміну від ST506/412 та інших приладових інтерфейсів із послідовною передачею інформації, SCSI передає біти даних паралельно, що забезпечує підвищення швидкості обміну даними між пристроєм і хост- адаптером.

Інтерфейс SCSI використовується у IBM-сумісних комп’ютерах, а й сімействах Macintosh, SPARC, VAX та інших. Один із такої широкого поширення інтерфейсу SCSI у тому, що не накладає ніяких обмежень на зв’язок між контролером і периферійним пристроєм. Шину SCSI можна використовуватиме зв’язку комп’ютера з кількома периферійними пристроями (як зовнішніми, і внутрішніми). Понад те, допускається спільного використання одного периферійного устрою кількома комп’ютерами, під'єднаними до спільної шині SCSI (щоправда це виявляється значно складнішим зробити, ніж написати, але це розмова особлива). Які Підключаються до шині SCSI устрою можуть зайняти позицію провідних (Initiator) чи відомих (Target), у своїй один і той ж пристрій то, можливо відомим в одних випадках і ведучим — за іншими. Таке поділ функцій пристроїв дозволяє організувати передачу даних із одного периферійного устрою на інше (наприклад, резервне копіювання даних із вінчестера на стриммерную касету). Обмін між пристроями магістраллю SCSI відбувається у відповідність до протоколом високого рівня життя та адресація складає рівні логічних, а чи не фізичних (як і ESDI) блоків. Програми для роботи з SCSI-устройствами не використовують фізичні характеристики конкретного устрою (число головок, циліндрів тощо.), а починають працювати з логічними блоками, що дозволяє роботи фактично з усіма блоковими устройствами.

Для підключення пристроїв SCSI використовується кабель (зазвичай плаский) з 50-контактными розніманнями (Додаток 3). Можливі як синфазная, і диференційна (з допомогою «токовой петлі «) передача даних із кабелю; при синфазной передачі довжина кабелю може становити 6 м, при диференціальної - 25 м. Для гарантованої передачі сигналів магістраллю SCSI лінію потрібно буде погоджувати з допомогою термінаторів (набору резисторів), встановлюваних за обома кінців шини SCSI.

Специфікація SCSI передбачає підключення до шині до максимально восьми пристроїв, однак із урахуванням те, що кожне пристрій може містити 8 логічних блоків, а кожен блок — 256 подблоков, можливості розширення є фактично необмеженими. Кожне подключаемое до шині SCSI пристрій має власний ідентифікатор, який установлюють з допомогою перемичок чи перемикачів у устрої. Ідентифікатори дозволяють адресувати пристрої і задають їх пріоритет (що більше значення ідентифікатора, тим більша пріоритет устройства).

Впродовж кількох останніх років інтерфейс SCSI був істотно розширено — з’явилися специфікації Fast-SCSI і Wide-SCSI, щоб забезпечити вищу швидкість обміну даними з пристроями SCSI. Нині інтерфейс SCSI використовують у основному високопродуктивних системах, виділені на колективного використання (диски файлових серверів, сканери і т.д.).

ATA

Специфікація IDE/ATA було запропоновано як недорогий альтернативи інтерфейсам ESDI і SCSI для персональних комп’ютерів сімейств IBM PC XT/AT. Через війну співробітництва компанії Western Digital з Compaq Computer Corporation розробили інтерфейс IDE (Integrated Drive Electronics), званий також АТА (AT attachment). Перші промислові устрою на базі IDE/ATA були випущені 1986 року. Інтерфейс був стандартизован (ANSI X3T9. 2/90−143) в 1990 р. як ATA (AT Attachment). Основною відмінністю пива нового інтерфейсу була реалізація більшості функцій контролера безпосередньо на платі дискового нагромаджувача. Такий їхній підхід спростив і удешевил хост- адаптери, використовувані для підключення вінчестерів до комп’ютера, і навіть дозволив забезпечити високий рівень сумісності пристроїв різних фирм.

Використовувані пристроями IDE адреси ввода/вывода збігаються з адресами ST506/412, але функції контролера перенесені плату управління приводом диска і головок вінчестера. Інформації про геометрії диска (число головок, циліндрів і секторів) зберігається у самому устрої. Найчастіше в BIOS передаються логічні параметри диска, не збігаються з його фізичними параметрами, тобто. використовується трансляція, що дозволяє встановлювати вінчестери в комп’ютери з колишніми BIOS, не забезпечують можливість довільній установки параметрів устрою (переважно сучасних реалізацій BIOS таку можливість підтримується як тип 47 — User Defined).

Базовий набір команд інтерфейсу IDE цілком відповідав набору команд контролера WD1002/1003 компанії Western Digital, який був використаний у комп’ютері IBM PC AT. При стандартизації інтерфейсу IDE до 12 базовим командам було додано стільки ж. Перенесення більшості функцій контролера на плату управління дозволяє трохи підвищити швидкість обміну даними з диском. Зазвичай диски IDE мають невелику вмонтовану кеш-пам'ять (до 256Кб) й дозволяють працювати чинник чергування 1:1 (доріжка то, можливо прочитане повністю за оборот диска).

Хост-адаптер для підключення дисків IDE найчастіше встановлюється на системної платі (Mother board) чи поєднується з контролером дисководів і портами виводу-введення-висновку (послідовними і паралельним) спеціальному, вставляемой в гніздо розширення, платі (мультикарте, як його найчастіше називають). Підключення пристроїв до хост-адаптеру здійснюється з допомогою 40-проводного плоского, якого можна приєднати два вінчестера. Для коректною адресації пристроїв одне із вінчестерів необхідно встановити в режим Master (провідний), інший — в режим Slave (ведений). Режим роботи диска задається з допомогою перемичок, розташованих зазвичай близько сигнального розняття винчестера.

Малюнок 1. Перемички для установки режиму Master/Slave

Обмеженість АТА

Початкова версія стандарту IDE забезпечувала можливість підключення до комп’ютера чотирьох вінчестерів і дозволяла обмінюватися даними з диском зі швидкістю до 10Мбайт/сек, проте реальна швидкість обмежувалася передусім можливостями самого вінчестера. Підключення чотирьох пристроїв, передбачене спецификацией IDE, в комп’ютерах сімейства IBM PC AT, в специфікації ATA/IDE реалізовано був. Крім того, спільного використання стандарту ATA та програмного інтерфейсу Int 13 BIOS обмежувало розмір дискових пристроїв 528Мб. Природу цього обмеження, пов’язану з форматами чисел, що використовуються адресації головок, секторів і циліндрів вінчестера (CHS-адрес) у стандарті IDE і BIOS, можна з наведеної нижче таблиці та малюнка 2, ілюструючого взаємодія ОС з диском IDE.

Таблиця 1. | |BIOS |IDE |Результат | |Максимальне число секторів на доріжці |63 |255 |63 | |Максимальне число головок |255 |16 |16 | |Максимальне число циліндрів |1024 |65 536 |1024 | |Максимальний розмір диска |8. 4Гб|136. 9Гб|528Мб |

Рисунок 2. Взаємодія диска IDE з операційній системой.

Іншим істотним обмеженням стандарту IDE/ATA є неможливість підключення до контролеру IDE будь-яких пристроїв, за винятком винчестеров.

Притаманні інтерфейсу IDE/ATA обмеження гальмували розвиток недорогих комп’ютерних систем, розрахованих на масового користувача, у зв’язку з ніж низку фірм зробив спроби можливостей класичного IDE. Найбільших успіхів цьому шляху домоглася компанія Western Digital, розробила специфікацію Enhanced IDE (EIDE), що дозволить використовувати диски, розмір яких перевищує 528 МБ, і що забезпечила реальну можливість підключення до комп’ютера чотирьох пристроїв IDE (як вінчестерів, а й приводів CD-ROM чи стриммеров).

Іншим цікавим варіантом розвитку інтерфейсу IDE є технологія Fast ATA, розроблена компанією Seagate Technology при підтримці фірми Quantum. Ця технологія спрямована насамперед на підвищення швидкості обміну даними з дисковими пристроями і підтримує можливість підключення CD-ROM чи стриммеров, але забезпечує вищого рівня сумісності з допомогою відповідності широко поширеним промисловим стандартам.

Fast ATA

Специфікація Fast ATA розроблена компанією Seagate Technology і підтримана фірмою Quantum і ще поруч компаній. Це розширення стандарту IDE/ATA має на меті збільшити ємність вінчестерів і швидкості обміну між диском та програмами. На сьогодні існує два варіанта специфікації Fast ATA і Fast ATA-2. Вінчестери, відповідні Fast ATA, забезпечують високу швидкість обміну з допомогою реалізації швидкісних режимів PIO mode 3 (11.1 Мб/сек) чи Multiword DMA mode 1 (13.3 Мб/сек). Вибір конкретного режиму надається виробнику устрою. Fast ATA-2 підтримує PIO mode 4 чи Multiword DMA mode 2 (доки реалізований «в залозі «), щоб забезпечити швидкість обміну 16.6 Мб/сек.

Задля більшої можливості використання дисків, розмір яких перевищує 528Мб, використовується режим трансляції параметрів диска (рис. 4.); реальні адреси CHS (цилиндр-головка-сектор) перераховуються в фіктивні, задовольняють обмеженням BIOS. Контролер і BIOS використав цьому разі різну геометрію для адресації даних на диску. Якщо диск містить 2000 секторів і має 16 головок, то результаті трансляції BIOS буде сприймати його як пристрій з 1000 циліндрів і 32 головками.

Рисунок 3. Трансляція параметрів диска.

Технологія Fast ATA полягає в визнаних промислових стандартах, що забезпечує їй високий рівень сумісності з колишніми контролерами і дисками. Протоколи обміну даними відповідають офіційному документа АТА-2 (Ref: 9048D).

Enhanced IDE

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital була розроблена результаті аналізу потреб сучасної ринку ПК. У 1984 року компанія Western Digital створила контролери дисководів (WD1002) і вінчестерів (ST506), які було використано фірмою IBM розробки комп’ютера IBM PC AT. Успіх архітектури АТ призвів до значному розширенню ринку IBM- сумісних ПК і зробив контролери Western Digital стандартом de facto.

У процес становлення ринку персональних комп’ютерів фірма Western Digital доходить висновку необхідність інтеграції електроніки контролера АТ і дискового устрою. Через війну співробітництва з Compaq Computer Corporation розробили інтерфейс IDE (Integrated Drive Electronics), званий також АТА (AT Bus attachment). Перші промислові устрою на базі IDE/ATA були випущені 1986 году.

Продовжуючи лідирувати у сфері IDE-устройств, компанія Western Digital запропонувала розширення інтерфейсу IDE. Нова специфікація — Enhanced IDE — підвищує швидкість обміну з диском, допускає застосування більш швидкісних дисків і відданість забезпечує можливість установки в комп’ютері чотирьох пристроїв IDE. З іншого боку, Enhanced IDE дає можливість підключення до контролеру як вінчестери, а й інші устрою (приводи CD-ROM, стриммеры), підтримують специфікацію ATAPI (AT Attachment Packet Interface). Ця специфікація визначає інтерфейс з приводами CD-ROM та інші недисковыми пристроями, дозволяє використовувати стандартні контролери і кабелі. Стандарт ATAPI отримав широку підтримку серед виробників CD-ROM- пристроїв і розробників операційними системами, що ще більше розширило сферу поширення інтерфейсу IDE/ATA.

Специфікація EIDE дозволяє позбутися цілого ряду обмежень, властивих інтерфейсу IDE/ATA. Таке розширення забезпечує суттєвий зростання можливостей пристроїв тривалого зберігання інформації без зростання цін, ускладнення використання коштів і втрати сумісності. Обмеження, властиві IDE, проти іншими інтерфейсами (такі як SCSI) не загрожують домінуванню IDE на ринку недорогих систем. Проте підвищення продуктивності процесорів, розробка нових ОС і високі запити сучасних додатків до дисковому простору призвели до того, що стандарт IDE не може задовольняти всім сучасним вимогам. Багато важить і, що стандартний інтерфейс IDE менш гнучкий і більше обмежений порівняно з SCSI: IDE підтримує лише 2 вінчестера, а SCSI забезпечує можливість підключення великої кількості блокових пристроїв різних типів (принтери, CD-ROM, стриммеры та інших.); розмір дисків IDE неспроможна перевищувати 528Мб, бо доступу до диска використовується інтерфейс Int 13 BIOS, тоді як SCSI не обмежує розмір диска; IDE забезпечує швидкість обміну з диском 2−3 Мб/сек, а SCSI — 10 чи 20Мб/сек (Fast/Wide).

Технологія Enhanced IDE дозволяє позбутися основних обмежень стандарту IDE/ATA: граничний розмір диска 528Мб; мала швидкість обміну з диском; підтримка лише два пристрої; неможливість підключення приводів CD-ROM і стриммеров.

Малюнок 4. Компоненти технології EIDE.

Як зазначено малюнку 4, технологія Enhanced IDE включає у собі чотири основних компоненти, реалізовані спільно в периферійних пристроях, контроллерах EIDE, BIOS і операційній системе:

1. Використання вінчестерів розміром як 528Мб.

Эта можливість обумовлена внесеними в BIOS змінами, що дозволяє адресувати великі диски. Робота з дисками більш 528Мб потрібно підтримку з боку вінчестера, BIOS і операційній системы.

Вінчестер повинен підтримувати специфікацію ATA (цієї вимоги задовольняє більшість сучасних винчестеров).

BIOS також має підтримувати специфікацію ATA; більшість виробників системних плат і розробників BIOS вже підтримують цей режим.

Може знадобитися підтримка роботи з більшими на дисками і з боку ОС. Windows 3.1 в повному обсязі відповідає ATA, тому доводиться використовувати спеціальні драйвери (Windows «32-bit disk access »), зазвичай що їх разом із контролерами EIDE. Більшість 32- розрядних операційними системами (як-от OS/2) спочатку підтримують роботи з великими дисками.

2. Прискорений обмін даними грунтується на використанні швидкісних режимів программируемого введення- виведення (PIO mode 3) і прямого доступу до пам’яті (DMA mode 1). Ці режими забезпечують швидкість обміну 11.1 і 13.3 Мб/сек, відповідно. Для реалізації швидкісного обміну потрібна підтримка із боку вінчестера і BIOS.

BIOS повинна підтримувати одне із швидкісних режимів обміну з диском (PIO mode 3 чи DMA mode 1), зазвичай це режим PIO.

З боку дискового устрою також має забезпечуватися підтримка швидкісного обміну. Такої нагоди забезпечує більшість сучасних вінчестерів (зокрема диски Fast ATA).

Швидкісні режими обміну дозволяють повніше реалізувати можливості дискових контролерів, використовують широкосмугову локальну шину VESA чи PCI.

3. Підтримка двох портів ATA.

Задля більшої такої можливості використовуються зарезервовані для другого контролера адреси портів вводу-виводу і переривання IRQ15. Для реалізації такої можливості потрібна підтримка із боку контролера (хост-адаптера), BIOS і операційній системы.

До самим пристроям (винчестерам, приводам CD-ROM чи стриммерам) не пред’являється жодних додаткових требований.

Контролер має забезпечити можливість установки адрес другого порту (реалізовано зовсім на переважають у всіх сучасних моделях).

Не все BIOS підтримують зокрема можливість використання чотирьох пристроїв IDE, проте сучасні розробки включають цей режим.

Важливу роль грає підтримка використання чотирьох пристроїв зі боку ОС. Ця можливість реалізована переважно 32- розрядних ОС й у останніх версіях DOS.

4. Можливість підключення приводів CD-ROM і стриммеров.

Цей режим є недорогий альтернативою SCSI. Задля більшої такої можливості потрібно потрібна підтримка кількох нових команд. Специфікація ATAPI (ATA Packet Interface), яка перебуває у стадії розробки, містить опис нових команд.

Задля більшої можливості підключення до хост-адаптеру недисковых пристроїв потрібна підтримка специфікації ATAPI із боку BIOS, хост- адаптера, операційної системи й самих периферійних устройств.

Нині більшість пристроїв CD-ROM вже використовує інтерфейс IDE/ATAPI для підключення до другого порту сучасних контроллеров.

Вочевидь, що за такого достатку варіантів можливостей IDE зовсім на всі пристрої, рекламовані як «Enhanced », підтримують все чотири режиму, додані в специфікацію Enhanced IDE. Не слід забувати також про те, що з забезпечення повної підтримки EIDE, цієї специфікації повинні задовольняти BIOS, хост-адаптер, операційна система і, нарешті, самі периферійні устройства.

Використання дисків великий емкости

Обмеження розміру вінчестерів з інтерфейсом IDE/ATA (528 МБ) є наслідком спільного використання стандарту IDE та програмного інтерфейсу Int 13 BIOS. Технологія Enhanced IDE дає можливість доповнити BIOS зміни, дозволяють позбутися цього ограничения.

Природа обмеження розміру дисків пов’язані з форматом (числом біт), що використовуються для завдання номерів головок, циліндрів і секторів в інтерфейсах Int 13 і IDE (CHS-адресация). Оскільки обидва інтерфейсу використовують різні формати, їхня спільна застосування Демшевського не дозволяє працювати з дисками розміром як 528 мегабайтів. У таблиці 2 наведено формати чисел, що використовуються нумерації в BIOS і IDE:

Таблиця 2. | Кількість |BIOS |IDE |Результат | |Секторів на доріжці |63 |255 |63 | |Головок |255 |16 |16 | |Циліндрів |1024 |65 536 |1024 | |Максимальний розмір |8. 4Гб |136. 9Гб |528Мб |

Існує дві способу подолати обмеження розміру диска. Перший спосіб залежить від використанні трансляції адрес CHS (цилиндр-головка- сектор) — перерахунку реальних в фіктивні, задовольняють обмеженням BIOS. Контролер і BIOS використав цьому випадку різну геометрію для адресації даних на диску. Якщо диск містить 1500 секторів і має 16 головок, то результаті трансляції BIOS сприйматиме його як пристрій з 750 циліндрами і 32 головками.

Технологія Enhanced IDE використовує інший метод, званий логічного адресацією блоків (LBA — Logical Block Address). І тут використовується наскрізна нумерація секторів й адреса CHS перетворюється на одне 28-битовое число, що використовується для нумерації секторів — LBA-адрес. Метод LBA забезпечує ефективніший спосіб роботи з більшими на дисками з допомогою простоти перетворення адреси. З іншого боку, цей спосіб представляється ефективнішим розробки нових операційними системами. Схема адресації з допомогою LBA була вперше застосована фірмою Western Digital наприкінці 1993 року, дозволивши створити диск IDE розмірів 540Мб (модель AC2540).

Підвищення швидкості обмена

Шина ISA забезпечує можливість обміну даними з диском зі швидкістю 2−3Мб/сек. Порівняно з швидкостями SCSI-контроллеров (5, 10 і 20Мб/сек), ця швидкість занадто низька. Донедавна обмеження швидкості обміну не відігравало істотною ролі, оскільки самі устрою IDE собі не дозволяли зчитувати чи записувати б дані з швидкістю вище 5 Мбит/сек. Принаймні вдосконалення дискових технологій швидкість контролера 2−3Мб/сек початку все-таки обмежувати можливості вінчестерів IDE. На підвищення продуктивності дискової підсистеми комп’ютерів довелося застосовувати буферну пам’ять, установлювану на платі вінчестера чи хост-адаптера. Сучасні вінчестери можуть забезпечувати швидкість чтения/записи до 48 Мбит/сек просте буферизация підвищення продуктивності роботи буде надто дорогим решением.

Швидкісні режими PIO

На підвищення швидкості обміну даними у сприйнятті сучасних ПК широко використовуються локальні шини. Локальна шина VESA було розроблено прискорення виведення зображень на екран, а 1992 року був випущений перший контролер IDE з шиною VLB (VESA Local Bus), забезпечив певне зростання швидкості обміну з диском. Трохи пізніше розробили специфікація локальної шини PCI. Контролери IDE з локальної шиною VLB підтримують високу швидкість обміну між диском і буфером, але вони що неспроможні зрівнятися з контролерами Fast-SCSI (10Мб/сек.) через використання «сліпого «обміну як программируемого виводу-введення-висновку (PIO). «Сліпий «метод PIO грунтується у тому, що контролер (провідне пристрій) затребувана дані диск має (відоме пристрій) чи передає їх йому. За такої режимі використовується тільки п’яту частину смуги пропускання шини, яка дозволяє домогтися істотного підвищення швидкості контролерів IDE.

Enhanced IDE включає операції, звані «управління потоком з використанням IORDY », що дозволяють диску включати пакетний режим передачі для 100% використання смуги пропускання шини. Режим управління потоком передає ініціативу влаштуванню (диску) і дозволяє позбутися неефективних «сліпих «режимів PIO з допомогою установки смуги пропускання контролера відповідно до можливостями вінчестера. Це означає, що у тому випадку, коли доступна вся смуга, вінчестер керуватиме обміном даними з хост-адаптером.

Режим 3 PIO з періодом тактирования 180нсек. забезпечує швидкість обміну 11Мб/сек., перевищує швидкість Fast-SCSI (10Мб/сек.). Управління потоком із боку диска включається контролером з допомогою команди Set Features, у результаті такий обмін підтримується це й диском, і контролером. Вінчестер AC2540 (540Мб) випущений 1993 року фірмою Western Digital, підтримував управління потоком з допомогою IORDY, реалізоване з допомогою спеціалізованої микросхемы-контроллера. Основні можливості цього контролера пізніше були у стандартні набори мікросхем IDE.

Режими DMA

Хоча режими программируемого виводу-введення-висновку (PIO) є стандартним методом, підтримуваним в серійних пристроях IDE, й вирізняються високою сумісністю, є й інші способи підвищення швидкості обміну з вінчестерами. Метод прямого доступу до пам’яті (DMA) грунтується на передачі даних між диском і пам’яттю комп’ютера без використання центрального процесора CPU). Тип B для DMA визначено у специфікації EISA і відданість забезпечує обмін зі швидкістю 4Мб/сек. Цей метод надає величезну перевагу порівняно з стандартної швидкістю для шини ISA, але значно поступається Fast-SCSI.

З розвитком технології локальних шин в специфікації PCI було запропоновано новий варіант обміну з допомогою DMA (тип F), який би швидкість 8. 33 і 6. 67Мб/сек. Відповідно до можливостями існуючих мікросхем було запропоновано специфікація DMA Mode 1 з циклом 150нсек., забезпечує швидкість обміну 13Мб/сек. з допомогою передачі кількох слів за запит. Комплекти мікросхем із підтримкою DMA типу B (EISA) та певного типу F (PCI) поставляються з кінця 1993 года.

Порівняння DMA і PIO

Режими PIO в дискових контроллерах IDE одержали понад широке поширення проти режимами DMA. Через це переривання BIOS Int 13 і драйвери пристроїв операційними системами підтримують режим PIO, а чи не DMA. Це означає, що з використання режимів DMA знадобиться заміна BIOS і драйверів устройств.

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital забезпечує можливість вибору між режимами PIO з міським управлінням потоком через IORDY (mode 3) і DMA (тип B чи F), реалізованими з допомогою драйверов.

Збільшення числа устройств

У оригінальному IBM PC AT була зарезервована підтримка двох контролерів до роботи з вінчестерами і з цих контролерів дозволяв підключити два диска. Проте BIOS і драйвери операційними системами не підтримували використання другого контролера, що обмежувало можливості дискової підсистеми ПК. Сьогоднішні операційні системи дають можливість залучити до комп’ютері чотири устрою IDE (два порту). Додавання другого порту IDE на плату хост-адаптера майже не збільшує вартості останнього. Більшість мікросхем, використовуваних виготовлення контролерів вже містять другий порт і пристрій декодування адреси, тому вартість можливостей контролера фактично зводиться до вартості установці на платі додаткового 40- контактного розняття для підключення кабелю ($ 1). Розширення дискової системи комп’ютера до запланованих 4 пристроїв з допомогою нових контролерів IDE економічно ефективніше проти використанням пристроїв SCSI.

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital дозволяє BIOS визначити другий контролер за двозначним номером диска, переданою переривання Int 13. DOS версії 3. 30 і від дозволяє вживати в комп’ютері сьомої пристроїв, для підтримки додаткових дисків IDE залишається лише змінити BIOS, щоб забезпечити зокрема можливість використання другого каналу IDE. Операційні системи типу OS/2 і Windows NT використовувати чотири устрою IDE зі старими BIOS; Novell NetWare дозволяє встановлювати в комп’ютер чотири контролера IDE, до котрих підключити вісім устройств.

Підключення пристроїв ATAPI

Другий порт IDE як дозволяє число дисків, а й забезпечує можливість підключення пристроїв, які є вінчестерами — наприклад, приводів CD-ROM чи стриммеров. Підключення повільних пристроїв типу CD-ROM до другого порту забезпечує можливість роботи вінчестера без затримок навіть за відсутності роздільного тактирования пристроїв (при відсутності роздільного тактирования швидкість обміну з під'єднаними до одному порту пристроями визначається повільнішим з них).

Компанія Western Digital розробила специфікацію ATAPI (ATA Packet Interface) для підключення до контролеру IDE нових пристроїв зберігання, подібних приводам CD-ROM і стриммерам. У традиційної комп’ютерної архітектурі використовувався механізм перенесення даних, заснований на регістрах. Сучасні варіанти архітектури використовують механізму передачі на основі пакетів. ATAPI є розширенням стандарту IDE, які забезпечують можливість роботи з пакетами. Специфікація ATAPI додає до IDE єдину нову команду, розширює їм функції контролера, і ще дві нових команди адресации.

EIDE порівняно зі стандартним ATA

Сучасні технології пристроїв і контролерів IDE забезпечують їм можливість успішної конкуренції зі стандартом SCSI. IDE забезпечує хорошу сумісність і простоту використання поруч із невисокою ціною. З іншого боку, сучасні варіанти IDE забезпечують щонайменше високу швидкість, ніж SCSI (програючи лише Fast/Wide SCSI). Істотною є також можливість підключення недисковых пристроїв до сучасних контролерам ATA/IDE.

У таблиці 3 наведено порівняльні дані інтерфейсів IDE і Enhanced IDE:

Таблиця 3. | Стандартний ATA |Enhanced IDE | |Підтримує лише 2 диска |Підтримує чотири диска при | | |двухканальном контролері і | | |допускає подальше розширення| |Може застосовуватися лише для |Забезпечує можливість | |підключення вінчестерів. |підключення пристроїв ATAPI | | |(CD-ROM і стриммеры) | |Ємність диска неспроможна перевищувати 528Мб |Адресація LBA (Linear Block | |у результаті спільного використання |address) дозволяє вживати| |BIOS Int 13 і специфікації IDE. |диски розміром до 8. 4Гб | |Швидкість обміну неспроможна перевищувати 2−3 |У режимі 3 PIO і режимі 1 DMA | |Мб/сек. |швидкість обміну може становити| | |13. 3Мб/сек. |

Порівняння Fast ATA і EIDE

Режими швидкого обміну даними (PIO 1−4 і DMA 0−2) є наріжним каменем технологій Fast ATA і EIDE.

Термін Fast ATA запроваджено компанією Seagate і підтримується нею що з фірмою Quantum; термін Enhanced IDE використовує компанія Western Digital.

EIDE підтримує режими прискореного обміну поруч із: режимом LBA; можливістю використання чотирьох пристроїв ATA (другий порт); трансляцією, що дозволяє використовувати диски із кількістю циліндрів, перевищують 1024 (WD EBIOS); підтримкою приводів CD-ROM і стриммеров через контролер ATA (ATAPI).

Fast ATA і Fast ATA-2 також підтримують швидкий обмін разом із: командами множинного чтения/записи; режимом LBA.

Різниця між двома схемами полягає головним чином можливостях EIDE. Ця специфікація включає багато аспектів технології дисків і драйверів, котрі повністю реалізовані «в залозі «. Багато устрою можуть називати «Enhanced », навіть якщо де вони підтримують всіх можливостей EIDE. Це можуть призвести до утрудненням при покупке.

Термін Fast ATA-2 також визначено недостатньо чітко. Ця специфікація припускає використання PIO mode 4 і DMA mode 2 (16MB/s), тоді як Fast ATA використовує лише PIO mode 3 (11MB/s) і DMA mode 1 (13MB/s). Обидві специфікації повністю сумісні зі стандартом ATA-2, і Fast ATA-2 слід розуміти, як [Fast ATA]-2, а чи не Fast [ATA-2].

Порівняння дискових интерфейсов

У таблиці наведено порівняльні характеристики різних інтерфейсів, що використовуються підключення дискових пристроїв. Інтерфейси ST506/412 і ESDI у сприйнятті сучасних комп’ютерах вже мало використовуються; інформації про неї приведено тільки до порівняння їхніх можливостей зі SCSI і IDE.

Таблиця 4. |Параметр |ST506/412 MFM |ST506/4|ESDI |SCSI |IDE/ATA | | | |12 RLL | | | | |Максимальна |5Мбит/сек |7. 5Мбит|10/24Мбит/сек |24/40|10МБайт/| |швидкість | |/сік | |МБайт|сек | |обміну | | | |/сек | | |Максимальне |4 |4 |7 |56 |2 | |кількість | | | | | | |пристроїв | | | | | | |Максимальне |2 |2 |2 |36 |2 | |кількість | | | | | | |пристроїв в | | | | | | |DOS | | | | | | |Підключення |- |- |- |+ |- | |інших | | | | | | |пристроїв | | | | | | |Кількість секторов|17 |26 |32−36 |Не |Не | |на доріжці | | | |опред|определе| | | | | |елено|но | |Завантаження |Усі операції |Частичн| | | | |процесора |виводу-введення-висновку |ое | | | | | |здійснюються с|использ| | | | | |використанням |ование | | | | | |процесора | | | | | |Многозадачный |- |+ |+ - | | | |вхід-видобуток | | |[Сучасні | | | | | | |розширення | | | | | | |IDE/ATA | | | | | | |підтримують | | | | | | |многозадачный | | | | | | |вхід-видобуток] | | | |Автоматична|- |- |+ |+ |+ | |корекція | | | | | | |помилок | | | | | | |Низкоуровневое|+ |+ |+ |- |- | |форматування| | | | | |

----------------------- [pic]

Показати Згорнути
Заповнити форму поточною роботою