25.4. Интерфейс ide (ata)
Интерфейс ATA – воплощение идеи переноса контроллера диска непосредственно к накопителю.
Этот интерфейс имеет множество названий: IDE, АТ-Bus, РС/АТ, Task File и т.д. Стандартизован в 1990 г. как ATA (ANSI Х3Т9.2/90-143). Итак, интерфейс IDE был предложен пользователям AT и XT-совместимых компьютеров летом 1988 г. как недорогая альтернатива интерфейсам ESDI и SCSI. Отличительной особенностью нового интерфейса является реализация функций контроллера в самом накопителе. Таким образом, если винчестер имел интерфейс IDE, это означало, что большая часть компонентов контроллера, совместимого по адресам с интерфейсом SТ506/412, расположена вместе с электронной частью винчестера.
Вся информация о "геометрии" винчестера ATA (количество цилиндров, головок, секторов) хранится на самом диске. Винчестеры ATA поддерживают обычно только программный ввод-вывод по 8- или по 16-битовой шине данных. К двенадцати базовым командам, первоначально используемым в интерфейсе, после стандартизации было добавлено еще 12. Базовый набор команд полностью соответствует набору классического контроллера для PC - WD1002/1003.
Подсоединение ATA-винчестера к компьютеру (рис. 25.4) выполняется посредством 40-контактного плоского кабеля либо к соответствующему разъему непосредственно на системной плате, либо через специальный адаптер, установленный в один из разъемов расширения. Простейший адаптер АТА содержит только буферы сигналов шины и дешифратор адресов. В настоящее время адаптеры ATA совмещают также функции контроллеров для приводов флоппи-дисков компьютера. Благодаря тесному взаимодействию контроллер—винчестер, предусматривается ряд особенностей, повышающих производительность винчестера, например, использование аппаратной кэш-памяти для получения коэффициента чередования 1:1, режима трансляции физических параметров диска в логические, что позволяет использовать "нестандартные" параметры накопителя и т.п. Скорость обмена данными для накопителей ATA обычно составляет около 10 Мбайт/с.
Рис.25.4.
К одному разъему ATA можно подключить два винчестера, используя соединение "дэйзи-цепочка" (управляющий - Master, управляемый - Slave). Метод кодирования информации на винчестере обычно скрыт от пользователя (иногда он приводится в технической документации, обычно RLL). Поскольку винчестеры с ATA используют те же адреса, что и винчестеры с интерфейсом ST506/412, то, как правило, их нельзя применять вместе. Подавляющее большинство современных IВМ-совместимых ПК оснащено ATA-винчестерами.
Существенным недостатком данного интерфейса является ограничение емкости винчестера. Он поддерживает диски емкостью до 528 Мбайт, что обусловлено произведением максимально адресуемых системой BIOS и самим интерфейсом цилиндров (1024), головок (16), секторов на дорожку (63) и размера одного сектора, который у всех дисков составляет 512 байт. В таблице 25.1 приведено максимальное количество цилиндров, головок и секторов для интерфейса IDE и прерывания 13h базовой системы ввода-вывода (BIOS). Чтобы IDE и BIOS могли работать вместе, из двух максимальных адресов приходится выбирать меньший.
Таблица 25.1.
Развитием стандарта IDE стали два стандарта: Enhanced IDE и Fast IDE, которые позволили обойти это ограничение.
Enhanced IDE разработан фирмой Western Digital и характеризуется:
- поддержкой накопителей до 8.4 Гбайт;
- повышенной скоростью передачи данных;
- способностью обслуживать одновременно до четырех устройств (2 обычных IDE и 2 - Enhanced IDE), включая накопители на оптических дисках типа CD-ROM, что достигается благодаря возможности установки в компьютер дополнительного адаптера.
Чтобы использовать жесткие диски с Enhanced IDE с обычным адаптером IDE, необходимо иметь модернизированный BIOS. Если BIOS старый, то возможен программный способ подключения такого диска. Специальные драйверы перехватывают прерывание int 13h и позволяют переключать 4 неиспользуемых бита из номера головки в int 13h для использования их в качестве дополнительных битов номера цилиндра. Это позволяет повысить максимальную емкость устройства IDE до 8,4 Гбайт. Однако при этом можно будет подключить не более двух устройств.
Fast IDE разработан фирмой Seagate и обладает первыми двумя из трех вышеперечисленных характеристик и поэтому его поддержка обходится несколько дешевле. Для работы с дисками Fast IDE не требуется никаких изменений в аппаратном обеспечении. Эти диски работают со стандартным адаптером IDE, стандартной материнской платой и стандартной версией BIOS. Для работы требуется лишь установить дополнительный программный драйвер.
В конце 1996 г. фирмы Quantum и Intel предложили вариант протокола ATA, позволяющий достичь скорости передачи данных между центральным процессором м буфером накопителя 33 Мбайт/с без необходимости внесения изменений в оконечные устройства или замены кабелей, получивший название Ultra DMA/33. Кроме увеличения скорости обмена данными данный протокол, благодаря увеличению запаса времени и применению циклического контроля четности, недоступного в традиционных режимах ATA, повышает степень их достоверности.
Дисководы и системы, в которых будет применяться технология Ultra DMA/33, совместимы с существующим стандартом ATA: в старых компьютерах, не поддерживающих этого режима, они работают со скоростью 16 Мбайт/с. Для использования всех возможностей протокола надо установить адаптерную плату Ultra DMA/33 для шины PCI.
Сравнительные параметры рассмотренных интерфейсов приведены в таблице 25.2.
Таблица 25.2.
