Компьютерная Энциклопедия. Шина ата


Интерфейс IDE - Настройка BIOS

Интерфейс Integrated Drive Electronics (IDE, ATA, PATA) – это параллельный интерфейс, который используется для подключения различных накопителей (жестких дисков, оптических приводов CD/ DVD…) к материнской плате компьютера.

 

Для передачи данных по данному интерфейсу используется 40- или 80-жильный шлейф. Шлейф может иметь два три коннектора (один разъем подключается к контроллеру (primary или secondary) системной платы, два другие используются для подключения устройств).

 

В случае подключения двух накопителей к шлейфу (другими словами к IDE-контроллеру), один из них является master-устройством (ведущим), а другой slave-устройством. В случае использования только одного накопителя он будет сконфигурирован как ведущий.

 

На материнской плате имеется два канала IDE-контроллера: primary и secondary (первичный и вторичный). IDE-контроллер является частью южного моста чипсета материнской платы.

интерфейс ide

Рис. 1 IDE-разьем на материнской плате.

 

Одновременно одним каналом может пользоваться один накопитель. Это значит, что если к IDE-контроллеру подключено два накопители, то в определенный момент работать может только один из них.

интерфейс ide

Рис 2. IDE-винчестер.

 

Устройство, поддерживающее интерфейс ATA, имеет переключатель (перемычку, джампер), с помощью которого определяется, какое из устройств slave, а – master.

 

Существует несколько способов обмена данными согласно интерфейсу IDE.

 

PIO (Programmed input/output) – это метод программируемого ввода-вывода, определяет скорость обмена информацией с винчестером IDE. PIO – это метод передачи данных между двумя устройствами, в основе которого лежит использование процессора как часть маршрута данных.

 

Различают следующие скоростные режимы PIO:

 

Режим

Скорость пакетной передачи

PIO Mode 0

3.3 Мбайт/с

PIO Mode 1

5.2 Мбайт/с

PIO Mode 2

8.3 Мбайт/с

PIO Mode 3

11.1 Мбайт/с

PIO Mode 4

16.7 Мбайт/с

 

Данный метод передачи данных уже не используется. Накопители IDE поддерживают более высокоскоростные способа передачи данных: DMA и UDMA.

 

DMA (прямой доступ к памяти, Direct Memory Access) – это режим работы, при котором устройства обменивается данными между собой или с оперативной памятью не используя при этом центральный процессор.

 

UDMA (Ultra DMA) – это метод обмена информацией по интерфейсу IDE, при котором контроллер самостоятельно (без участия центрального процессора) управляет передачей данных. На время обмена контроллер захватывает шину и становится master-устройством. Ultra DMA является совершенствованием метода DMA (в сторону увеличения тактовой частоты шины).

 

Режим

Скорость пакетной передачи

Single-Word DMA0

2.1 Мбайт/с

Single-Word DMA1

4.2 Мбайт/с

Single-Word DMA2

8.3 Мбайт/с

Multi-Word DMA 0

4.2 Мбайт/с

Multi-Word DMA 1

13.3 Мбайт/с

Multi-Word DMA 2

16.7 Мбайт/с

Ultra DMA 16

16.7 Мбайт/с

Ultra DMA 25

25.0 Мбайт/с

Ultra DMA 33

33.3 Мбайт/с

Ultra DMA 44

44.4 Мбайт/с

Ultra DMA 66

66.7 Мбайт/с

Ultra DMA 100

100.0 Мбайт/с

Ultra DMA 133

133.0 Мбайт/с

 

Спецификации стандарта ATA.

Различают множество модификаций стандарта АТА. Они различаются поддерживаемыми способами передачи данных, максимальными объемами, технологиями и.т.д. Для примера приведу несколько:

ATA-1 (АТА, IDE), ATA-4 (ATAPI-4, Ultra ATA/33), ATA-5 (ATAPI-5, Ultra ATA/66), ATA-7 (ATAPI-7, Ultra ATA/133).

 

На данный момент интерфейс ATA является устаревшим.

 

Опции BIOS Setup для настройки интерфейса IDE можно найти здесь.

Еще по настройке БИОС (БИОЗ) плат:

  • PCI Express, (или PCIe, или PCI-E) – это компьютерная шина расшир...

  • PCI (Peripheral Component Interconnect) – это компьютерная шина в...

  • FSB (Front Side Bus, системная шина) – это шина (набор сигнальных...

  • Чипсет (chipset) – это набор микросхем (размещенных на системной ...

  • Центральный процессор (ЦП, CPU) – это микросхема, которая явля...

www.nastrojkabios.ru

Происхождение ATA

Подробности Родительская категория: ATA/IDE

Прототип накопителя ATA IDE, или 40-контактный разъем IDE, был разработан совместными усилиями компаний CDC, Western Digital и Compaq. Первым устройством ATA IDE стал жесткий диск формата 5,25 дюйма и емкостью 40 Мбайт, выпущенный CDC. В нем использовался встроенный контроллер компании Western Digital, а устанавливались эти диски в первых компьютерах Compaq 386 (1986 год). Помнится, когда этот диск был впервые представлен на ярмарке Comdex в 1986 году, меня больше всего поразили широкий 40-жильный шлейф и зеленый мерцающий индикатор (до этого все индикаторы активности устройств были красными).

Компания Compaq впервые представила в выпускаемых компьютерах специальный шинный адаптер, обеспечивший подключение 98-контактного краевого разъема шины АТ (также известной как ISA), расположенного на системной плате, к меньшему 40-контактному разъему, применяемому для соединения с накопителем. 40-контактного разъема оказалось вполнедостаточно, поскольку контроллеру жесткого диска хватало 40 линий шины ISA. В меньших по размеру 2,5-дюймовых накопителях АТА, применяемых в портативных компьютерах, используется расширенный 44-контактный разъем, содержащий дополнительные контакты питания. Стандартному контроллеру жесткого диска АТ требуются только сигнальные контакты оригинальной шины ISA, поддерживаемые шиной АТА. Например, поскольку первичный контроллер диска АТ задействует лишь линию запроса прерывания 14 (IRQ 14), основной разъем системной платы АТА предоставляет только эту линию запроса, не требуя использования других линий IRQ. Даже в том случае, если интерфейс АТА встроен в такой компонент набора микросхем системной логики, как южный мост или контроллер вводавывода (что типично для современных компьютеров), и работает на высоких тактовых частотах шины данных, схема расположения выводов и функциональное назначение контактов не отличаются от оригинальной конструкции шины ISA.

Примечание!Многие пользователи полагают, что в компьютерах, в которых разъем IDE установлен на системной плате, контроллер жесткого диска расположен на ней же. На самом деле это не так: контроллер находится в самом жестком диске. Несмотря на то что интегрированные в материнскую плату порты ATA часто называют контроллерами, с технической точки зрения их правильнее было бы называть адаптерами контроллеров (хотя мне никогда не приходилось слышать такой термин), т.е. устройствами, подключающими контроллер к шине.

Через некоторое время 40-контактный разъем и метод построения дискового интерфейса были представлены на рассмотрение в Комитет по стандартам при ANSI. Совместными усилиями этого института и компанийизготовителей были устранены некоторые шероховатости, “подчищены хвосты”, и в марте 1989 года был опубликован стандарт на интерфейсы, известный как CAM ATA. Однако еще до появления этого стандарта многие компании, например Conner Peripherals, вслед за CDC внесли некоторые изменения в первоначальную конструкцию. В результате многие старые накопители ATA очень трудно объединять в двухдисковую конфигурацию, принятую в современных системах. К началу 1990-х годов большинство производителей жестких дисков привели выпускаемые устройства в соответствие официальному стандарту, что решило все проблемы совместимости.

Некоторые разделы стандарта ATA не конкретизированы, и изготовителям предоставлена определенная свобода творчества при введении собственных команд и функций. Кстати, именно поэтому низкоуровневое форматирование накопителей IDE превратилось в столь сложную проблему. Программа форматирования при перезаписи заголовков секторов и создании карты дефектов должна обладать возможностью использования набора команд, разработанного для конкретной модели жесткого диска. К сожалению, при таком подходе размывается само понятие “стандарт”. Большинство производителей жестких дисков публикуют программы низкоуровневого форматирования на своих сайтах поддержки.

Примечание!Многие путают 16- и 32-разрядные подключения жестких дисков с 16- и 32-разрядными шинами. Подключение к шине PCI позволяет установить 32-разрядное (а в некоторых версиях и 64-разрядное) соединение между шиной и управляющим интерфейсом ATA, который обычно находится в южном мостe или контроллере ввода-вывода набора микросхем системной логики. В то же время параллельный интерфейс PATA между управляющим интерфейсом и самим устройством является 16-разрядным. Таким образом, одновременная передача данных между устройством и управляющим интерфейсом на материнской плате осуществляется всего по 16 каналам. Несмотря на это тактовая частота интерфейса ATA достаточно высока, чтобы обслужить один или два жестких диска при полной утилизации 16-разрядного канала. То же самое справедливо и для интерфейса SATA: несмотря на то что одновременно передается только один бит, этот интерфейс способен обеспечить экстремально высокие скорости передачи данных.

Стандартная шина PАТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Интерфейс SATA обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. На рисунке сравниваются размеры кабелей питания и данных шины SATA с геометрическими параметрами кабелей для параллельного интерфейса АТА (PATA).

Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также более современными хостинтерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEE-1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Отсутствие отдельных контроллеров или хостадаптеров позволяет упростить структуру кабельного соединения, благодаря чему стоимость накопителей АТА значительно ниже, чем стоимость комбинации стандартного контроллера и накопителя.

В контексте рабочих характеристик накопители АТА являются одними из наиболее эффективных устройств, несмотря на то что могут быть отнесены и к числу довольно низкопроизводительных. Противоречивость этих утверждений стала результатом широкого разнообразия накопителей данного типа. Каждый накопитель посвоему уникален, поэтому сделать какиелибо обобщения практически невозможно. Тем не менее модели высокого класса по своим рабочим характеристикам ничем не уступают накопителям других типов, представленным на рынке однопользовательских однозадачных операционных систем.

  • < Назад
  • Вперёд >

perscom.ru

Периферийные шины

Шина АТА (АТ Attachment), более известная как IDE (Integrated Drive Electonics) предложена в 1988 г. для IBM PC AT для ВЗУ. Ограничивает емкость ЖМД 504 Мбайтами (16 головок х 1024 цилиндров х 63 сектора х 512 байт в секторе = 528 482 304 бай = 504 Мбайт), скорость передачи 5-10 Мбайт/сек.

Существует много модификаций и расширений интерфейсов ATA/IDE. Есть интерфейсы АТА с различными номерами, Fast ATA (тоже с номерами), Ultra ATA (и их несколько) и, наконец, EIDE. Есть также IDE-интерфейсы, поддерживающие протоколы ATAPI, DMA и т. д. Многие из приведенных названий официально не утверждены, являются торговыми марками, но тем не менее в литературе встречаются часто. Такая массовость названий связана с тем, что в настоящее время более 90% всех используемых в персональных компьютерах дисковых интерфейсов относятся к категории IDE.

Кратко рассмотрим некоторые модификации.

Fast ATA-2 или EIDE (расширенный Enhanced IDE), использующий как традиционную (но расширенную) адресацию по номерам головки, цилиндра и сектора, так и адресацию логических блоков (Logic Block Address ‑ LBA), поддерживает емкость диска до 2500 Мбайт и скорость обмена до 16,7 Мбайт/с. К адаптеру EIDE, поддерживающему стандарт AT API, может подключаться до четырех накопителей, в том числе и CD-ROM, и НКМЛ.

ATAPI (ATA Package Interface) ‑ стандарт, созданный с тем, чтобы напрямую подключать к интерфейсу АТА не только жесткие диски, но и дисководы CD-ROM, стримеры, сканеры и т. д. Версии интерфейса АТА-3 и Ultra ATA обслуживают диски большей емкости, имеют скорость обмена до 33 Мбайт/с, поддерживают технологию SMART (Self Monitoring Analysis and Report Technology ‑ технологию самостоятельного следящего анализа и отчета), позволяющую устройствам сообщать о своих неисправностях, и ряд других сервисов. Современные версии интерфейса ATA/ATAPI-5, ATA/ATAPI-6 по протоколам UDMA/66 и UDMA/100 обеспечивают пиковую пропускную способность 66 и 100 Мбайт/с, соответственно.

UDMA (Ultra Direct Memory Access) ‑ режим прямого доступа к памяти. Обычный метод обмена с жестким диском IDE ‑ это программный ввод-вывод, РIO (Programmed Input/Output), при котором процессор, используя команды ввода-вывода, считывает или записывает данные в буфер жесткого диска, что отнимает какую-то часть процессорного времени. Ввод-вывод путем прямого доступа к памяти идет под управлением самого жесткого диска или его контроллера в паузах между обращениями процессора к памяти, что экономит процессорное время, но несколько снижает максимальную скорость обмена.

На материнских платах реализованы два канала IDE, к каждому из которых возможно подключение до двух устройств.

SСSI (Small Computer System Interface) является более сложным и мощным интерфейсом и широко используется в трех версиях: SCSI-1, SCSI-2 и SCSI-3. Это универсальные периферийные интерфейсы для любых классов внешних устройств. Фактически SCSI является упрощенным вариантом системной шины компьютера, поддерживающим до восьми устройств. Такая организация требует от устройств наличия определенных контроллеров ‑ например, в жестких дисках SCSI все функции кодирования-декодирования, поиска сектора, коррекции ошибок и т.п. возлагаются на встроенную электронику, а внешний SCSI-контроллер выполняет функции обмена данными между устройством и компьютером ‑ часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимы DMA ‑ прямого доступа к памяти, или Bus Mastering — «захватчика», главного абонента шины). Интерфейсы SCSI-1 имеют 8-битовую шину; SCSI-2 и SCSI-3 ‑ 16- или 32-битовую и рассчитаны на использование в мощных машинах-серверах и рабочих станциях. Существует много различных спецификаций данного интерфейса, отличающихся пиковой пропускной способностью, максимальным числом подключаемых устройств, предельной длиной кабеля. Так, максимальная пропускная способность может достигать 80 и даже 160 Мбайт/с. В интерфейс SCSI: plug and Play добавлены средства поддержки технологии Plug and Play ‑ автоматическое опознание типа и функционального назначения устройств, настройка без помощи пользователя или при минимальном его участии, возможность замены устройств во время работы и т. п. Все SCSI-устройства управляются специальным SCSI-контроллером, реализованным чаще в виде отдельной платы расширения, устанавливаемой в свободный разъем на материнской плате. Однако выпускаются и материнские платы со встроенными контроллерами SCSI.

RS-232 ‑ интерфейс обмена данными по последовательному коммуникационному порту (СОМ-порту). Управление работой СОМ-портов (число которых ограничено четырьмя) осуществляется специальной микросхемой, расположенной на материнской плате. Физически разъем СОМ-порта может быть 25- или 9-контактным. С помощью данного интерфейса осуществляется работа и подключение таких устройств, как внешний модем, мышь и т. д.

IEEE 1284 (Institute of Electrical and Electronic Engineers ‑ стандарт Института инженеров по электротехнике и электроник) ‑ стандарт, описывающий спецификации параллельных скоростных интерфейсов SPP (Standard Parallel Port ‑ стандартный параллельный порт), EPP (Enhanced Parallel Port ‑ улучшенный параллельный порт), ЕСР (Extended Capabilities Port ‑ порт с расширенными возможностями), как правило, используемых для подключения через параллельные порты компьютера (LPT-порты) таких устройств, как принтеры, внешние запоминающие устройства, сканеры, цифровые камеры. Со стороны LPT-порта установлен стандартный разъем DB-25 (25 контактов), а со стороны устройства используется разъем типа Centronics. Контроллер параллельного порта размещен на материнской плате.

studfiles.net

Компьютерные шины IDE EIDE ATAPI ATA SATA eSATA AHCI RAID SCSI IEEE 1394 IEEE 1284 LPT USB 1-Wire

IDE (англ. Integrated Drive Electronics) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. Разработан в 1986 году фирмой Western Digital, позднее стал именоваться ATA, затем PATA. Стандарт EIDE (англ. Enhanced IDE - ''расширенный IDE''), появившийся вслед за IDE, позволял использование приводов ёмкостью, превышающей 528 Мб (504 МиБ), вплоть до 8,4 Гб. Хотя эти аббревиатуры возникли как торговые, а не официальные названия стандарта, термины IDE и EIDE часто употребляются вместо термина ATA. После введения в 2003 году стандарта Serial ATA (''последовательный ATA''), традиционный ATA стали именовать PATA (Parallel ATA), имея в виду способ передачи данных по параллельному 40 или 80 жильному кабелю. Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном использующими сменные носители. Кроме того, из файла конфигурации ядра FreeBSD можно сделать вывод, что на шину ATAPI подключали даже FDD (дискета). Этот расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI. ATAPI практически полностью совпадает со SCSI на уровне команд, и по сути есть ''SCSI по ATA-кабелю''.

ATA (англ. AT Attachment) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 1990 годы был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытесняется своим последователем - SATA и с его появлением получил название PATA (Parallel ATA). В стандарте АТА определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды. Интерфейс имеет 8 регистров, занимающих 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных составляет 16 бит. Количество каналов, присутствующих в системе, может быть больше 2. Главное, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. К каждому каналу можно подключить 2 устройства (master и slave), но в каждый момент времени может работать лишь одно устройство. Принцип адресации CHS заложен в названии. Сперва блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку (Cylinder), после этого выбирается требуемая головка (Head), а затем считывается информация из требуемого сектора (Sector).

SATA (англ. Serial ATA) - последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE).

Спецификация SATA Revision 1.0 была представлена 7 января 2003 года. Первоначально стандарт SATA предусматривал работу шины на частоте 1,5 ГГц, обеспечивающей пропускную способность приблизительно в 1,2 Гбит/с (150 МБайт/с). Пропускная способность SATA/150 незначительно выше пропускной способности шины Ultra ATA (UDMA/133). Главным преимуществом SATA перед PATA является использование последовательной шины вместо параллельной. Несмотря на то, что последовательный способ обмена принципиально медленнее параллельного, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах за счёт отсутствия необходимости синхронизации каналов и большей помехоустойчивостью кабеля. Это достигается применением принципиально иного способа передачи данных (см. Прямой доступ к памяти).

Прямой доступ к памяти (англ. Direct Memory Access, DMA) - режим обмена данными между устройствами или же между устройством и основной памятью (RAM) без участия Центрального Процессора (ЦП). В результате скорость передачи увеличивается, так как данные не пересылаются в ЦП и обратно. В оригинальной архитектуре IBM PC (шина ISA) был возможен лишь при наличии аппаратного DMA-контроллера (микросхема с индексом Intel 8237). DMA контроллер может получать доступ к системной шине независимо от центрального процессора. Контроллер содержит несколько регистров, доступных центральному процессору для чтения и записи. ЦП программирует контроллер DMA, устанавливая его регистры. Затем процессор даёт команду устройству (например, диску) прочитать данные во внутренний буфер. DMA-контроллер начинает работу, посылая устройству запрос чтения (при этом устройство даже не знает, пришёл ли запрос от процессора или от контроллера DMA). Адрес памяти находится на адресной шине, устройство знает, куда следует переслать из внутреннего буфера. Когда запись закончена, устройство посылает сигнал подтверждения контроллеру DMA. Затем контроллер увеличивает используемый адрес памяти и уменьшает значение своего счётчика байтов. После чего запрос чтения повторяется, пока значение счётчика не станет равно нулю. По завершении цикла копирования устройство инициирует прерывание процессора, означающее завершение переноса данных. Контроллер может быть многоканальным, способным параллельно выполнять несколько операций.

Стандарт SATA/300 работает на частоте 3 ГГц, обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с. Впервые был реализован в контроллере чипсета nForce 4 фирмы ''NVIDIA''. Часто стандарт SATA/300 называют SATA II или SATA 2.0 Теоретически устройства SATA/150 и SATA/300 должны быть совместимы за счёт поддержки согласования скоростей (в меньшую сторону), однако для некоторых устройств и контроллеров требуется ручное выставление режима работы (например, на жестком диске фирмы Seagate, поддерживающих SATA/300, для принудительного включения режима SATA/150 предусмотрен специальный джампер).

Спецификация SATA Revision 3.0 представлена в июле 2008 и предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с (600 МБайт/с для данных с учётом 8b/10b кодирования). В числе улучшений SATA Revision 3.0 по сравнению с предыдущей версией спецификации, помимо более высокой скорости, можно отметить улучшенное управление питанием. Также сохранена совместимость, как на уровне разъёмов и кабелей SATA, так и на уровне протоколов обмена.

eSATA (External SATA) - интерфейс подключения внешних устройств, поддерживающий режим ''горячей замены'' (англ. Hot-swap). Был создан несколько позже SATA (в середине 2004). Длина кабеля увеличена до 2 м (по сравнению с 1 метровым у SATA), для компенсации потерь изменены уровни сигналов (повышен уровень передачи и уменьшен уровень порога приемника). Средняя практическая скорость передачи данных выше, чем у USB 2.0 или IEEE 1394. Сигнально SATA и eSATA совместимы, но используют разные уровни сигнала.

Advanced Host Controller Interface (AHCI) - механизм, используемый для подключения накопителей информации по протоколу Serial ATA, позволяющий пользоваться расширенными функциями, такими как встроенная очередность команд (NCQ) и горячая замена. Предназначен для замены устаревшего классического ATA-контроллера. Основные реальные проблемы этого контроллера - отсутствие поддержки горячей замены (при том, что аппаратура eSATA ее поддерживает) и очередей команд, на одном канале (в случае SATA каждое устройство есть один канал) может одновременно исполняться только одна команда. Таким образом, задействование возможности ATA NCQ, даже при поддержке ее самим диском, невозможно на классическом ATA контроллере. До появления AHCI для решения этой проблемы использовались проприетарные контроллеры (производимые фирмами Promise, HighPoint и другими), часто установленные в материнскую плату наряду с классическим PC/AT, монтировались в южный мост. Зачастую эти контроллеры понимались операционной системой как SCSI контроллеры, и поддерживали все богатые возможности протокола SCSI. AHCI по сути является стандартизацией дешевых версий таковых контроллеров, позволяющей обойтись без установки проприетарных драйверов. Многие контроллеры SATA могут включать простой режим AHCI или с поддержкой RAID.

RAID (англ. redundant array of independent disks - избыточный массив независимых жёстких дисков) - массив из нескольких дисков, управляемых контроллером, взаимосвязанных скоростными каналами и воспринимаемых внешней системой как единое целое. В зависимости от типа используемого массива может обеспечивать различные степени отказоустойчивости и быстродействия. Служит для повышения надёжности хранения данных и/или для повышения скорости чтения/записи информации (RAID 0).

Калифорнийский университет в Беркли представил следующие уровни спецификации RAID, которые были приняты как стандарт де-факто:

RAID 0 представлен как дисковый массив повышенной производительности, без отказоустойчивости. (striping - ''чередование'') - дисковый массив из двух или более жёстких дисков без резервирования (т.е. по сути RAID массивом не является). Информация разбивается на блоки данных фиксированной длины и записывается на оба/несколько дисков одновременно.RAID 1 определён как зеркальный дисковый массив. (mirroring - ''зеркалирование'') - массив из двух дисков, являющихся полными копиями друг друга.RAID 2 зарезервирован для массивов, которые применяют код Хемминга. Диски делятся на две группы: для данных и для кодов коррекции ошибок. Данные распределяются по дискам, предназначенным для хранения информации, так же, как и в RAID 0, т.е. они разбиваются на небольшие блоки по числу дисков. Оставшиеся диски хранят коды коррекции ошибок, по которым в случае выхода какого-либо жёсткого диска из строя возможно восстановление информации. Метод Хемминга давно применяется в памяти типа ECC и позволяет на лету исправлять однократные и обнаруживать двукратные ошибки.RAID 3 и 4 используют массив дисков с чередованием и выделенным диском чётности.RAID 5 используют массив дисков с чередованием и "невыделенным диском чётности".RAID 6 используют массив дисков с чередованием и двумя независимыми "чётностями" блоков.RAID 10 — RAID 0, построенный из массивов RAID 1RAID 50 — RAID 0, построенный из RAID 5RAID 60 — RAID 0, построенный из RAID 6

SCSI (англ. Small Computer System Interface) - представляет собой набор стандартов для физического подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. Разработан для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях; RAID массивы на серверах часто строятся на жёстких дисках со SCSI интерфейсом (однако, в серверах нижнего ценового диапазона всё чаще применяются RAID массивы на основе SATA). В настоящее время устройства на шине SAS постепенно вытесняют устаревшую шину SCSI. Существует реализация системы команд SCSI поверх оборудования (контроллеров и кабелей) IDE/ATA/SATA, называемая ATAPI — ATA Packet Interface. Все используемые в компьютерной технике подключаемые по IDE/ATA/SATA приводы CD/DVD/Blu-Ray используют эту технологию. Также система команд SCSI реализована поверх протокола USB, что является частью спецификации класса Mass Storage device. Это позволяет подключать через интерфейс USB любые хранилища данных (от флеш-накопителей до внешних жёстких дисков), не разрабатывая для них собственного протокола обмена, а вместо этого используя имеющийся в операционной системе драйвер SCSI.

iSCSI (англ. Internet Small Computer System Interface) — протокол, который базируется на TCP/IP и разработан для установления взаимодействия и управления системами хранения данных, серверами и клиентами. Протокол iSCSI является стандартизованным по RFC 3720. Существует много коммерческих и некоммерческих реализаций этого протокола. Системы на основе iSCSI могут быть построены на любой достаточно быстрой физической основе, поддерживающей протокол IP, например Gigabit Ethernet или 10G Ethernet.

USB (англ. Universal Serial Bus - ''универсальная последовательная шина'') - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств в вычислительной технике. Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводный кабель, при этом два провода (витая пара) в дифференциальном включении используются для приёма и передачи данных, а два провода — для питания периферийного устройства. Благодаря встроенным линиям питания USB позволяет подключать периферийные устройства без собственного источника питания (максимальная сила тока, потребляемого устройством по линиям питания шины USB, не должна превышать 500 мА, у USB 3.0 - 900 мА).

IEEE 1394 (FireWire, i-Link) - последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и другими электронными устройствами.Различные компании продвигают стандарт под своими торговыми марками:Apple - FireWireSony - i.LINKYamaha - mLANTI - LynxCreative - SB1394

IEEE 1284, LPT (англ. Line Print Terminal; также параллельный порт, порт принтера) - международный стандарт параллельного интерфейса для подключения периферийных устройств персонального компьютера. В основном используется для подключения к компьютеру принтера, сканера и других внешних устройств (часто использовался для подключения внешних устройств хранения данных), однако может применяться и для других целей (организация связи между двумя компьютерами, подключение каких-либо механизмов телесигнализации и телеуправления). Скорость передачи данных может варьироваться и достигать 1,2 Мбит/с.

1-Wire (англ. один провод) - двунаправленная шина связи для устройств с низкоскоростной передачей данных (обычно 15,4 Кбит/с, максимум 125 Кбит/с в режиме overdrive), в которой данные и питание передаются по одной линии (то есть всего используются два провода - один для заземления, а второй для питания и данных; в некоторых случаях используют и отдельный провод питания). Разработана корпорацией Dallas Semiconductor и является её зарегистрированной торговой маркой.

myhouselife.ru

Шина ATA

 

Интерфейс АТА (АТ Attachment for Disc Drives ) разработан в 1986 г. для подключения накопителей на жестких магнитных дисках в компьютерах IBM РС/АТ с шиной ISA. Интерфейс появился в результате установки контроллера жесткого диска в сам накопитель, то есть создания устройства со встроенным контроллером — IDE (Integrated Device Electronic). Поскольку стандартный контроллер жестких дисков АТ позволял подключать до двух накопителей, эту возможность включили и в новый интерфейс. Оба накопителя подключили к одной интерфейсной шине, а для обеспечения программной совместимости бит выбора накопителя в регистре номера головки и номера устройства стали использовать для выбора устройства (фактически, для выбора контроллера). Для организации взаимодействия пары устройств на шине ввели несколько дополнительных сигналов.

Принятая система команд и регистров, являющаяся частью спецификации АТА, ориентирована на обмен с устройствами прямого доступа блоками данных. Для иных устройств, например CD-ROM, существует спецификация ATAPI, основанная на тех же аппаратных средствах.

В системе адресации данных интерфейса АТА изначально указывается адрес цилиндра (Cylinder), головки (Head) и сектора (Sector) — CHS. Позже стали различать физическую и логическую адресацию СН5. Взаимное преобразование логической и физической адресации выполняется встроенным контроллером устройства. В настоящее время используется линейная адресация логического блока LBA (Logical Block Addressing).

Архитектурой интерфейса АТА предусмотрены следующие компоненты:

  • хост-адаптер для сопряжения интерфейса АТА с системной шиной;
  • шлейф с 40 или 80 проводниками, с двумя или тремя разъемами;
  • ведущее устройство (Master), представленное в системе как Device 0;
  • ведомое устройство (Slave), представленное в системе как Device 1.

Если к шине АТА подключено одно устройство, оно должно быть ведущим. Если подключены два устройства, одно должно быть ведущим, другое — ведомым. Все иные варианты назначения устройств неработоспособны.

Дата добавления: 2015-08-18; просмотров: 23 | Нарушение авторских прав

Интерфейсы | Внутренние и внешние интерфейсы | Шина видеокарты | Шина AGP | Шина PCI | Порт DVI | Порт HDMI | Видеопорты | Шина USB |mybiblioteka.su - 2015-2018 год. (0.006 сек.)

mybiblioteka.su

Ultra ATA/66 — очередное устранение скоростных барьеров

Эволюция интерфейса

Ultra ATA/66 — самый новый из стандартов передачи данных по интерфейсу IDE и, как и сам интерфейс, является недорогим способом подключения жестких дисков, допуская при этом высокую скорость передачи данных. Как и его предшественник Ultra ATA/33, был предложен Quantum и принят большинством производителей дисков и наборов системной логики. Также известен под именами Ultra DMA/66. По сранению с Ultra ATA/33, Ultra ATA/66 удваивает предельное значение для скорости передачи данных между кэш-буфером жесткого диска и системной шиной — до 66,6 MB/s, против 33,3 MB/s у Ultra DMA/33. Несмотря на то, что ограничения на быстродействие дисков накладываются прежде всего их механическими характеристиками и технологией изготовления компонентов, задача разработчиков электроники и протоколов передачи данных состоит в том, чтобы не допускать сближения пиковых значений внутренней скорости передачи данных между рабочими поверхностями через головки во внутренний кэш дисков с ограничениями кремния. Благодаря удвоенному «запасу прочности» Ultra ATA/66 гарантирует, в еще большей степени чем Ultra ATA/33, что электроника дисков и материнских плат не окажется узким местом при передаче данных, и в особенности, при операциях последовательного чтения и записи. Кроме этого Ultra ATA/66 обеспечивает целостность данных, что имеет важное значение для интерфейса EIDE, недостатком которого является слабая помехозащищенность. Для этого вводится добавочное экранирование, с использованием 40-контактного 80-жильного кабеля и проверка ошибок по циклически избыточному коду CRC (Cyclic Redundancy Check). Дополнительные к обычным 40 линиям сигнала и земли еще 40 линий заземления уменьшают наводки и повышают качество сигнала. Разъем является совместимым по контактам с существующей 40-контактной распайкой, что минимизирует дополнительные расходы на кабель нового типа.

Предшествующий Ultra ATA/66 протокол передачи данных Ultra ATA/33 гарантирует потоки данных с максимальной пиковой скоростью 33.3 MB/s. В свою очередь, до появления Ultra ATA/33 его роль играли стандарты передачи данных с участием центрального процессора PIO Mode 4 и пакетных посылок с непосредственным доступом к системной памяти DMA Mode 2 с предельной скоростью 16,6 MB/s. Ultra ATA/66 вдвое превышает возможности Ultra ATA/33 и вчетверо — PIO Mode 4/DMA Mode 2. Развитие возможностей интерфейса происходит на сигнальном уровне, путем изменения спецификации следования данных синхронизирующим импульсам. С изменением механических параметров современных жестких дисков, скоростей их вращения, совершенствованием подвесок головок, изменением их типа, материала, и технологии нанесения магнитного слоя на рабочие поверхности дисков, внутренняя скорость передачи данных заметно возросла, и будет расти дальше, все больше приближаясь к пределам, задаваемым интерфейсом диска с системной шиной. Ultra ATA/66 приводит в разумное соответствие эффективную скорость передачи по системной шине с внутренней скоростью дисков. Новый протокол позволяет гарантировать большую пропускную способность шины, что особенно актуально для режимов непрерывной последовательной передачи данных, характерных для аудио/видеоприложений.

Скорость передачи данных в системную шину и из нее должна превышать внутреннюю скорость работы с поверхностью, в противном случае производительность падает — необходимы дополнительные обороты привода для опустошения буфера при считывании с поверхности и наполнения его при записи. Бороться с этим можно, увеличивая размер кэш-буфера диска или повышая эффективность его обменов с системной шиной. Первый способ связан с использованием дорогостоящей памяти и противоречит самому назначению IDE-дисков, производители как раз-таки всячески минимизируют размер кэша. Приводимый график отражает тенденцию роста внутренней скорости передачи данных, подтверждая необходимость увеличения интерфейсной скорости. Из него следует, что пределы Ultra ATA/33 будут достигнуты во второй половине 1999 года, а значит время Ultra ATA/66 пришло.

Графиком подтверждается, что интерфейсная скорость передачи данных удваивается каждые три года. Ultra ATA/66 изживет себя где-то к 2002 году. Предшествующие этапы, пережитые индустрией, были связаны с реализацией:

  • PIO Mode 4 и DMA Mode 2, 16.6 MB/s в 1994
  • Ultra ATA/33, 33.3 MB/s в 1997
  • Ultra ATA/66, 66.6 MB/s в 1999

Продолжающееся увеличение емкости дисков и скоростей их вращения, внутренние их скорости также продолжают расти. Передача больших по размеру файлов, особенно записанных последовательно на диск, особенно чувствительна к возможностям интерфейса. При последовательном чтении диск, благодаря высокой внутренней скорости, может наполнять буфер быстрее, чем система считывает из него данные. Производительность дисковой подсистемы чаще всего падает из-за таких узких мест. Ultra ATA/66 — средство усовершенствования интерфейса, актуальное именно сейчас в силу изменения структуры потоков передаваемой информации в сторону мультимедийных данных.

Ultra ATA/66 гарантирует целостность данных

Стандартная передача данных по ATA-шине в спецификации DMA Mode 2 (16,6 MB/s) состояла из посылок данных, синхронизируемых импульсами, но только по переднему фронту строб-сигнала. Основная идея расширения Ultra ATA/33 состояла в использовании и переднего и заднего фронтов сигнала для синхронной передачи данных, достигая удвоенной скорости передачи данных без увеличения частоты импульсов. Имея жесткий диск в качестве генератора и импульсов и данных в процессе чтения, Спецификация Ultra ATA/33 исключала задержки прямого и обратного прохождения данных, что позволило улучшить временную диаграмму передачи. Ultra ATA/66 использует ту же частоту следования строб-импульсов, но опять удваивает пиковое значение возможной скорости передачи, на этот раз за счет уменьшения времен вхождения в режим передачи. Тактирование данных происходит вдвое быстрее. Однако, при этом для обеспечения целостности данных требуется новый 80-жильный кабель. Стандартный 40-контактный 40-жильный кабель не справляется с обработкой временных циклов при скоростях передачи порядка 66 MB/s. 80-жильный кабель будет использоваться с тем же 40-контактным разъемом, но сигнальные линии в нем будут разделены линиями земли, играющими роль экрана. Никакие новые сигналы генерироваться и передаваться не будут.

Кабель Ultra ATA/66

В Ultra ATA/33 впервые была применена проверка ошибок по циклически избыточному коду CRC, новая для интерфейса IDE опция, предназначенная для верификации данных. Ultra ATA/66 использует ту же процедуру: CRC рассчитывается в момент передачи хост-системой и жестким диском и информация размещается в соответствующих CRC-регистрах. После каждого пакета данных хост-система посылает содержимое CRC-регистра жесткому диску, который сравнивает полученное значение со своим. При этом, в случае расхождения, переданные данные запрашиваются еще раз.

Совместимость и требования к системе

Протокол и команды Ultra ATA/66 совместимы с существующими ATA-устройствами и системами. Диски, реализующие Ultra ATA/66, полностью совместимы назад с предыдущими ATA-режимами, включая Ultra ATA/33. Более медленные режимы будут обслуживаться с другими тактовыми сигналами и распределением временных интервалов. При переносе диска в систему нового стандарта потребуется замена стандартного 40-контактного интерфейсного кабеля на новый, 40-контактный 80-жильный. Обратное также верно: для дисков стандарта Ultra ATA/33 и старше, подключаемых к системам, логика которых в состоянии реализовывать Ultra ATA/66, скорость передачи данных не может превысить 33 MB/s. Для реализации в полной мере спецификации Ultra ATA/66 требуется соответствующие диск, набор системной логики и кабель нового образца. (Необходимо отметить, что по технологии UDMA/66 как PC, так и жесткий диск проверяют наличие 80-жильного кабеля и без него дисковая подсистема будет работать в старом стандарте). Для PC, изначально не поддерживающих Ultra ATA/66, возможна модернизация за счет замены диска на новый, использования Ultra ATA/66 PCI -адаптера и нового кабеля. При этом потребуется масштабирование временных характеристик для реализации нового протокола. Что касается поддержки со стороны операционной системы, то требуется только реализация передачи данных в режиме прямого доступа к памяти DMA. Windows позволяет это делать, и не делает различия, в Ultra ATA/33 или Ultra ATA/66 передаются данные. Скорости протоколов передачи определяются HDD, контроллером и BIOS материнской платы. Сказанное верно для операционных систем:

  • Windows 98
  • Windows NT Service Pack 3
  • Windows 95 OEM Service Release 2

Итак, для использования технологии Ultra ATA/66 необходимы:

  • Ultra ATA/66-совместимая логика или на системной плате или на Ultra DMA PCI-адаптере.
  • Ultra DMA cовместимый BIOS
  • DMA-драйвер устройства под операционную систему
  • Ultra ATA/66-совместимое IDE-устройство (жесткий диск, CD-ROM, и т. д)
  • 40-контактный 80-жильный кабель

Время пришло…

Время для интерфейса Ultra ATA/66 пришло по двум причинам. Активно обсуждавшийся переход к высокоскоростной последовательной шине IEEE 1394 (FireWire) и перевод дисков в настольных системах на этот интерфейс до сих пор не перешел в стадию принятия спецификаций. В частности, Intel исключила из разработки мостовой части своих новых чипсетов PIIX6 упоминание о 1394, что говорит о задержке внедрения этого интерфейса. В то же время непрерывный рост типичных скоростей передачи данных в жестких дисках за счет увеличения линейной плотности записи на поверхность и ускорения приводов обещает к концу 1999 года выйти на ограничения Ultra ATA/33. Для поддержания роста производительности предельная скорость интерфейса должна также возрасти. Как результат, в индустрии ожидается в 1999 году поддержка Ultra ATA/66 новыми продуктами: Western Digital, Fujitsu, IBM, Maxtor, Quantum, Seagate, Toshiba и другими.

Компания Western Digital стала пионером-первопроходцем стандарта Ultra ATA/66 среди всех производителей накопителей, оснастив последнее семейство EIDE-дисков Caviar, с емкостью 4.3Gb на пластину (старший представитель AC313000 — 13Gb) электроникой Ultra ATA/66. Очевидно, в самом скором времени появятся соответствующие продукты конкурирующих производителей. Несмотря на то, что диски первой волны, оснащенные новой электроникой, не развивают тех скоростей, для которых критично введение спецификации, их появление надо рассматривать как внедрение и обкатку стандарта будущего. Точно так же обстояли дела с появлением Ultra ATA/33. До сих пор большинство дисков, не то что не приближаются к его ограничениям 33 MB/s, но даже в пиковом режиме не превосходят значений DMA Mode 2 16,6 MB/s, но зато разработка и расчетное поведение новых продуктов никак не сдерживается ограничениями электроники дисков или системной логики материнских плат.

Что касается поддержки Ultra ATA/66 на уровне системной логики, то пока что она реализована только альтернативными Intel разработчиками чипсетов — VIA Technologies и Silicon Integrated Systems (SiS). Ultra ATA/66 — совместимыми являются наборы логики VIA MVP4 под Socket 7 и VIA Apollo Pro под Slot 1 (в состав обоих входит South Bridge VT82c596, отвечающий за поддержку периферийных устройств). SiS реализовала поддержку стандарта в чипе SiS 530 под Socket 7, в состав которого входит Ultra ATA/66 IDE-контроллер. Надо полагать, BIOSы материнских плат, разработанных на новых наборах, будут позволять работать с временными характеристиками новой спецификации. Что же касается Intel, то поддержка Ultra ATA/66 будет реализована в контроллере PIIX6, который войдет в состав нового чипсета i820 во втором квартале.

www.ixbt.com

шина ATA - это... Что такое шина ATA?

  • Шина данных — Шина данных  шина, предназначенная для передачи информации. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения… …   Википедия

  • Шина управления —   компьютерная шина, по которой передаются сиг­налы, определяющие характер обмена информацией по ма­гистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен… …   Википедия

  • Шина адреса — Шина адреса  компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для… …   Википедия

  • ATA — У этого термина существуют и другие значения, см. Ата (значения). Иное название этого понятия  «IDE»; см. также другие значения. Разъемы ATA контроллера на …   Википедия

  • Шина (компьютер) — Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже обычный 32 битный разъем шины PCI. У этого термина существуют и другие значения, см. Шина. Компьютерная шина (от …   Википедия

  • Шина (компьютеры) — Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16), по сравнению с обычным 32 битным разъемом шины Компьютерная шина (от англ. computer bus, bidirectional universal switch двунаправленный универсальный коммутатор) в архитектуре компьютера… …   Википедия

  • S-100 (шина данных) — S 100 Универсальная интерфейсная шина спроектированная компанией MITS в 1974 году специально для Altair 8800, считающимся на сегодняшний день первым персональным компьютером. Шина S 100 была первой интерфейсной шиной для микрокомпьютерной… …   Википедия

  • Компьютерная шина — Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16), по сравнению с обычным 32 битным разъемом шины Компьютерная шина (от англ. computer bus, bidirectional universal switch двунаправленный универсальный коммутатор) в архитектуре компьютера… …   Википедия

  • Список пропускных способностей интерфейсов передачи данных — В данном списке приведены пропускные способности различных интерфейсов передачи данных, применяемых в компьютерной технике. Для обозначения пропускной способности интерфейса иногда могут использоваться термины ёмкость канала или… …   Википедия

  • Список компьютерных интерфейсов — В этом списке приводятся названия и краткие описания интерфейсов компьютеров. К интерфейсам относятся: порты, шины, сетевые интерфейсы. ISA (Industry Standard Architecture  Архитектура промышленного стандарта), другое название AT Bus. Шина… …   Википедия

  • SATA — Коннектор SATA и разъёмы на материнской плате SATA (англ. Serial ATA)  последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельн …   Википедия

  • universal_ru_en.academic.ru


    Смотрите также