Интерфейс ata (ide)

Интерфейс ATA был предложен для AT и XT совместимых компьютеров в 1988 году. Существуют версии IDE для 16 и 8 разрядных шин ISA (для 16 ATA, для 8 XT IDE). Стандартизован ATA интерфейс был в 1990 году. Стандарт определяет временные соотношения сигналов интерфейса, специализацию кабеля, сигналы на разъеме и т.д. В данном интерфейсе функции контроллера реализуются в самом накопителе. Плата с электронными компонентами включается между системной шиной компьютера и самим накопителем, выполняет функции дешифратора базовых адресов контроллера и формирователя интерфейсных сигналов.

Накопитель ATA имеет пакет магнитных дисков, блок магнитных головок, системы позиционирования и канал считывания и записи. Кроме этого входит сепаратор данных и однокристальный микроконтроллер. Сепаратор выделяет из входного считываемого сигнала сигналы синхронизации и данных. Однокристальный микроконтроллер по специальным адресным меткам распознает поля идентификации считываемого сектора с заданным, и если они совпадают, то выполняют операцию считывания и записи.

Управляющий микропроцессор распознает код команд поступающих от компьютера и в соответствии с ним управляет работой накопителя. Вся служебная информация записывается на диске изготовителем. Эта информация может быть нескольких типов: сервисная информация, рабочие программы, паспорт диска и таблица сбойных секторов. Сервисную информацию использует сервосистема привода головок. Рабочие программы представляющие собой набор кодов для работы аппаратуры накопителя используется управляющим микропроцессором. Паспорт диска накопителя ATA содержит справочную информацию о конфигурации и характеристиках накопителя, название модели и ее серийный номер. Паспорт диска предназначен для автоматической конфигурации системы и настройки программного обеспечения для работы с накопителем.

В накопителях ATA избыточности емкости скрыты от пользователя. Часть ее отводится для рабочих программ паспорта и таблиц сбойных секторов. Оставшаяся часть резервируется для замены сбойных секторов. Заполнение таблицы сбойных секторов производится изготовителем при форматировании.

ATA винчестеры поддерживают только программный ввод вывод по 8 или 16 битной шине данных. Однако могут оперировать и с обменом по DMA. Подсоединение ATA винчестера осуществляется с помощью 40 контактного плоского кабеля, либо к разъему непосредственно на системной плате, либо через многофункциональную плату ввода вывода установленную в один из разъемов расширения. Длина кабеля не должна превышать 50 сантиметров. Предусматривается для повышения производительности использование аппаратной кэш памяти для получения коэффициента чередования 1:1, режима трансляции физических параметров диска в логические.

Универсальный режим трансляции в качестве основного критерия для выбора логических параметров винчестера используют общее количество секторов на носителе.

Первые контроллеры из-за низкого быстродействия не могли выполнять последовательное чтение секторов, т.к. после чтения требуется время на обработку и запоминание информации. И только после этого можно читать информацию из следующего сектора. Для повышения эффективности работы стал применяться метод чередования секторов, когда физические номера секторов заменяются логическими. Так при коэффициенте чередования 1:1 физические сектора следуют друг за другом в обычном порядке. При коэффициенте чередования 2:1 порядок следования: 1, 10, 2, 11, Е, 8, 17. При коэффициенте 3:1 1, 7, 13, 2,Е, 11, 17. Числители в коэффициенте чередования показывают, за сколько полных оборотов диска могут быть прочитаны все сектора одной дорожки. Теоретически скорость обмена данными составляет от 5 до 10Мбайт в секунду. К одному разъему ATA по спецификации можно подключить 2 винчестера, используя соединения, называемые дейзи цепочкой. Ограничением ATA винчестеров является верхний предел их емкости, т.к. все операции ввода вывода данных устройств выполняется через прерывания 13 системной BIOS. Общая емкость ATA не может превышать примерно 1Гбайта, около 504Мбайтный накопитель. Для обхода ограничения разработчики использовали метод представления одного физического диска как двух, использовались и особенности самого интерфейса. В одном из регистров интерфейса ATA бит номер устройства следует непосредственно за тремя битами номера головки. На основании чего можно считать, что подключается не два накопителя, а один, но с 32 головками.