Внутренние интерфейсы IDE и их разновидности
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
используется 44-контактный кабель, передающий силовое напряжение питания и стандартные сигналы ATA. Статус жесткого диска определяется положением имеющейся на нем перемычки или переключателя: первичный (Master), вторичный (Slave) или выбор кабеля (Select Cable).
В стандарте ATA предусмотрен способ организации совместной работы двух последовательно подключенных жестких дисков. Статус жесткого диска (первичный или вторичный) определяется либо путем перестановки имеющейся в нем перемычки или переключателя (с обозначением Master для первичного и Slave для вторичного), либо подачей по одной из линий интерфейса управляющего сигнала CSEL (Cable SELect - выбор кабеля). При установке в системе только одного жесткого диска его контроллер реагирует на все команды, поступающие от компьютера. Если жестких дисков два (а следовательно, и два контроллера), то команды поступают на оба контроллера одновременно. Их надо настраивать так, чтобы каждый жесткий диск реагировал только на адресованные ему команды. Именно для этого и служит перемычка (переключатель) Master/Slave и управляющий сигнал CSEL.
Большинство накопителей IDE можно сконфигурировать следующим образом:
первичный (один накопитель);
первичный (два накопителя);
вторичный (два накопителя);
выбор кабеля.
Каждому из контроллеров двух жестких дисков необходимо сообщить его статус - первичный или вторичный. В большинстве новых накопителей используется только один переключатель (первичный/вторичный), а на некоторых еще и переключатель существования вторичного диска (slave present). Характеристики IDE интерфейса.
Таблица 1 - Характеристики IDE/ATA интерфейсов
СпецификацияАТА-1АТА-2АТА-3ATA/ATAPI-4ATA/ATAPI-5ATA/ATAPI-6ATA/ATAPI-7СинонимыАТА, IDEEIDE, Fast АТА, Fast IDE, Ultra ATAEIDEАТА-4, UltraATA/33АТА-5, UltraATA/66АТА-6, Ultra ATA/100АТА-7, Ultra ATA/133Пропускная способность, Мбай/с3.3-8.311.1-16.61616.7-33.344.4-66.7100133-150Количество соединений2222 на один кабель2 на один кабель2 на один кабель1 на один кабельХарактеристики кабеля40 контактов40 контактов40 контактов40 контактов40 контактов, 80-жильный40 контактов, 80-жильный7 контактовНовые свойства28-битовая адресация логических блоков (LBA)S. M. A. R. T.Интерфейс ATAPI, поддержка CD-ROM, стримеров и пр.80-жильный кабель48-битовая LBASATA 1.0, поддержка длинных логических / физических блоковМаксимальный размер диска137 Гбайт (128 GiBi)144 Пбайт (128 PiBi)Контроль no CRCНетНетНетЕстьЕстьЕстьВыпуск1981199419961997199920002003
Изначально общеупотребительным способом передачи данных через интерфейс IDE/ATA был протокол, называемый Programmed I/O или PIO. Существует пять режимов PIO, различающихся максимальными скоростями пакетной передачи данных (burst transfer rates). Общеупотребительное английское название - PIO modes. Естественно, речь идет о внешней скорости передачи данных и определяет скорость интерфейса, а не диска. До появления режима DMA-33 максимальная скорость передачи данных у режимов PIO и DMA была одинаковой. Главным недостатком режимов PIO является то, что передачей данных управляет процессор, что существенно увеличивает его загрузку. Зато эти режимы не требуют специальных драйверов и идеально подходят для однозадачных операционных систем.
Таблица 2 - скорость передачи данных для интерфейса
Максимально возможная скорость передачи данных для интерфейса IDE(он же ATA)single word DMA 02.1 MByte/sPIO mode 03.3 Mbyte/ssingle word DMA 1, multi word DMA 04.2 MByte/sPIO mode 15.2 MByte/sМаксимально возможная скорость передачи данных для интерфейса EIDE(он же ATA-2)PIO mode 311.1 MB/smulti word DMA 113.3 MB/sМаксимально возможная скорость передачи данных для интерфейса Ultra-ATA (он же ATA-3)(он же Ultra DMA/33)multi word DMA 233.3 MB/sМаксимально возможная скорость передачи данных для интерфейса Ultra-ATA/66 (он же ATA-4)(он же UltraDMA/66)multi word DMA 266.6 MB/s
Реально максимальная скорость передачи данных для любого диска не превышает 10 MB/s, так как механические характеристики диска обойти невозможно. Большие значения скоростей относятся к работе с внутренним кэшем жесткого диска.
3.Временные диаграммы
Схемы временных диаграмм интерфейсов выглядят следующим образом
Рисунок 1 - Схемы временных диаграмм, (а - АТА 2 и АТА 3; б - Ultra АТА; в - Ultra АТА/66.)
В спецификацию интерфейса Enhanced IDE добавлена поддержка режимов PIO Mode 3 и 4, а также режимы DMA Single Word Mode 2 и Multi Word DMA Mode 1 и 2. Максимальная скорость передачи данных по шине в режиме РIO Mode 3 составляет 4.1 Мбайт/с, а в режимах РIO Mode 4 и Single Word DMA Mode 2 - 16.7 Мбайт/с. Режим Multi Word DMA Mode 2 позволяет получить пиковую скорость обмена свыше 20 Мбайт/с.
Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra АТА (он же Ultra DMA, АТА-33, DMA-33, АТА-3). Ultra АТА является стандартом де-факто использования быстрого Режима DMA - mode 3, обеспечивающего скорость передачи данных 33.3 Мбайт/с. Для обеспечения надежной передачи данных по все тому же кабелю используются специальные схемы контроля и коррекции ошибок, при этом сохраняется обратная совместимость с предыдущими стандартами - АТА и АТА-2.
Рисунок 2 - Временные диаграммы циклов обмена на шине IDE
Основной недостаток интерфейса EIDE - отсутствие "интеллекта". Если на одном канале подключены жесткий диск и накопитель CD-ROM, то в случае обращения к CD-ROM процессор будет ожидать завершения операций с CD-ROM, прежде чем сможет обратиться к жесткому диску. Поэтому очевидно, что нельзя к одному каналу EIDE подключать быстрое и медленное устройство одновременно. CD-ROM всегда следует подключать только ко второму каналу. Каналы EIDE в современных контроллерах EIDE, как правило, достаточно независимы друг от друга.
Для повышения производительности EIDE были разработаны и стандартизованы режимы PIO (