IDE (Integrated Device Electronics) - интерфейс устройств со встроенным контроллером. При создании этого интерфейса разработчики ориентировались на подключение дискового накопителя. За счет минимального удаления контролера от диска существенно повышается быстродействие.
Интерфейс EIDE имеет первичный и вторичный каналы, к каждому из которых можно подключить два устройства, то есть всего их может быть четыре. Это может быть жесткий диск, CD-ROM или переключатель дисков.
Физически интерфейс IDE реализован с помощью плоского 40-жильного кабеля, на котором могут быть разъемы для подключения одного или двух устройств. Общая длина кабеля не должна превышать 45 сантиметров, причем между разъемами должно быть расстояние не менее 15 сантиметров.
- а - кабель параллельного интерфейса ATA/IDE (РАТА);
- б - 40-контактный разъем РАТА;
- в - разъемы РАТА на плате;
- г - последовательный разъем АТА (SATA);
- д - разъемы SATA на плате.
Таблица разъемов параллельного интерфейса АТА
| Контакт | Назначение | Контакт | Назначение | Контакт | Назначение | Контакт | Назначение |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Сброс | 2 | Земля | 3 | Данные 7 | 4 | Данные 8 |
| 5 | Данные 6 | 6 | Данные 9 | 7 | Данные 5 | 8 | Данные 10 |
| 9 | Данные 4 | 10 | Данные 11 | 11 | Данные 3 | 12 | Данные 12 |
| 13 | Данные 2 | 14 | Данные 13 | 15 | Данные 1 | 16 | Данные 14 |
| 17 | Данные 0 | 18 | Данные 15 | 19 | Земля | 20 | Key |
| 21 | DDRQ | 22 | Земля | 23 | I/O запись | 24 | Земля |
| 25 | I/O чтение | 26 | Земля | 27 | 10C HRDY | 28 | Cable Select |
| 29 | DDACK | 30 | Земля | 31 | IRQ | 32 | Не используется |
| 33 | Адрес 1 | 34 | GPIO DMA66 Detect | 35 | Адрес 0 | 36 | Адрес 2 |
| 37 | Chip Select 1Р | 38 | Chip Select ЗР | 39 | Активен | 40 | Земля |
Существует несколько разновидностей интерфейса IDE, совместимых снизу вверх друг с другом.
Спецификация Enhanced IDE
В целях развития возможностей интерфейса IDE компанией Western Digital была предложена его расширенная спецификация Enhanced IDE (синонимы: E-IDE, Fast AТА, АТА-2 и Fast АТА-2), которая обрела затем статус американского стандарта ANSI под названием АТА-2. Она содержит ряд нововведений: поддержку IDE-накопителей емкостью свыше 504 Мбайт, поддержку в системе нескольких контроллеров IDE и подключение к одному контроллеру до четырех устройств, а также поддержку периферийных устройств, отличных от жестких дисков (приводов CD-ROM, CD-R и DVD-ROM, накопителей LS-120 и ZIP, магнитооптики, стримеров и тому подобное). Расширение спецификации IDE для поддержки иных типов накопителей с интерфейсом IDE называют также ATAPI (АТА Packed Interface). В Enhanced IDE также введены элементы распараллеливания операций обмена и контроля за целостностью данных при передаче.
- 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.
Таблица характеристик IDE/ATA интерфейсов
| Спецификация | АТА-1 | АТА-2 | АТА-3 | ATA/ATAPI-4 | ATA/ATAPI-5 | ATA/ATAPI-6 | ATA/ATAPI-7 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Синонимы | АТА, IDE | EIDE, Fast АТА, Fast IDE, Ultra ATA | EIDE | АТА-4, UltraATA/33 | АТА-5, UltraATA/66 | АТА-6, Ultra ATA/100 | АТА-7, Ultra ATA/133 |
| Пропускная способность, Мбай/с | 3.3-8.3 | 11.1-16.6 | 16 | 16.7-33.3 | 44.4-66.7 | 100 | 133-150 |
| Количество соединений | 2 | 2 | 2 | 2 на один кабель | 2 на один кабель | 2 на один кабель | 1 на один кабель |
| Характеристики кабеля | 40 контактов | 40 контактов | 40 контактов | 40 контактов | 40 контактов, 80-жильный | 40 контактов, 80-жильный | 7 контактов |
| Новые свойства | 28-битовая адресация логических блоков (LBA) | S. M. A. R. T. | Интерфейс ATAPI, поддержка CD-ROM, стримеров и прочего. | 80-жильный кабель | 48-битовая LBA | SATA 1.0, поддержка длинных логических / физических блоков | |
| Максимальный размер диска | 137 Гбайт (128 GiBi) | 144 Пбайт (128 PiBi) | |||||
| Контроль no CRC | Нет | Нет | Нет | Есть | Есть | Есть | |
| Дата выпуска | 1981 | 1994 | 1996 | 1997 | 1999 | 2000 | 2003 |
| 1 Стандарт ANSI | Х3.221-1994 | ХЗ. 279-1996 | Х3.298-1997 | NCITS 317-1998 | NCITS 340-2000 | NCITS 361-2002 | NCITS 397-2005 1 |
Наконец - интерфейсы Ultra ATA/66, Ultra ATA/100, Ultra AТА/133, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростями 66.100 и 133-150 Мбайт/с соответственно.
Последовательный интерфейс Serial АТА (SATA). Основные преимущества Serial АТА по сравнению с Parallel АТА (РАТА):
- уменьшено количество контактов разъема (до 7 вместо 40);
- снижено напряжение сигнала (до 500 мВ сравнительно с 5 В для РАТА);
- меньший, более удобный для проводки кабель длиной до 1 м;
- улучшены возможности обнаружения и коррекции ошибок.
Первое поколение (известно как SATA/150 или SATA 1) появилось на рынке в середине 2002 года и поддерживало скорость передачи данных до 1.5 Гбит/с. SATA 1 использует схему кодирования 8В/10В на физическом уровне, которая имеет эффективность, равную 80 %, что приводит к реальной скорости в 1.2 Гбит/с или 150 Мбайт/с.
Следующая версия (SATA 3.0 Гбит/с) также использует схему 8В/10В, поэтому максимальная скорость передачи составляет 2.4 Гбит/с или 300 Мбайт/с. Однако сегодняшние устройства НЖМД не поддерживают таких скоростей, поэтому реальное быстродействие системы ограничено возможностями дисковода. Спецификацию 3.0 Гбит/с часто называют «Serial АТА 2» («SATA 2»), а также SATA 3.0 или SATA/300, продолжая линию АТА/100, АТА/133 и SATA/150.
Интерфейс SCSI был разработан в конце 1970-х годов организацией Shugart Associates. Первоначально известный под названием SASI (Shugart Associates System Interface), он после стандартизации в 1986 году уже под именем SCSI (читается «скази») стал одним из промышленных стандартов для подключения периферийных устройств - винчестеров, стримеров, сменных жестких и магнитооптических дисков, сканеров, CD-ROM и CD-R, DVD-ROM и тому подобное К шине SCSI можно подключить до восьми устройств, включая основной контроллер SCSI (или хост-адаптер).
Интерфейс SCSI является параллельным и физически представляет собой плоский кабель с 25-, 50-, 68-контактными Разъемами для подключения периферийных устройств. Шина SCSI содержит восемь линий данных, сопровождаемых линией контроля четности, и девять управляющих линий. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов: одно-полярный, или асимметричный (Single ended), и дифференциальный (Differential). В первом случае имеется один провод с нулевым потенциалом («земля»), относительно которого передаются сигналы по линиям данных с уровнями сигналов, соответствующими ТТЛ-логике. При дифференциальной передаче сигнала для каждой линии данных выделено два провода, и сигнал на этой линии получается вычитанием потенциалов на их выходах. При этом достигается лучшая помехозащищенность, что позволяет увеличить длину кабеля.
- а - общая архитектура;
- б - адаптер SCSI.
Для интерфейса SCSI необходимо наличие терминаторов (согласующих сопротивлений, которые поглощают сигналы на концах кабеля и препятствуют образованию эха).
Устройства SCSI также соединяются в виде цепочки (daisy chain), причем каждое устройство SCSI имеет свой адрес (SCSI ID) в диапазоне от 0 до 7 (или от 0 до 15). В качестве адреса платы контроллера обычно используется наибольшее значение SCSI ID - 7(15), адрес загрузочного диска SCSI ID равен 0, а второго диска - 1. Обмен между устройствами на магистрали SCSI определяется нормированным списком команд (Common Command Set, CCS). Программное обеспечение для интерфейса SCSI не оперирует физическими характеристиками накопителя (то есть числом цилиндров, головок и так далее), а имеет дело только с логическими блоками данных, поэтому в одной SCSI-цепочке могут быть размещены, например, сканер, жесткий диск и накопитель CD-R.
Опрос устройств производится контроллером SCSI сразу после включения питания. При этом для устройств SCSI реализовано автоконфигурирование устройств (Plug-and-play) по протоколу SCAM (SCSI Configured AutoMagically), в котором значения SCSI ID выделяются автоматически. Для стандартизированного управления SCSI-устройствами наиболее широко применяется программный интерфейс ASPI (Advanced SCSI Programming Interface).
Характеристики SCSI
Существует более десятка различных версий интерфейса SCSI. Наиболее существенные из них - SCSI-1, Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI, Ultra 2 SCSI.
Основными характеристиками шины SCSI являются:
- ширина - 8 или 16 бит («narrow» или «wide»);
- частота, с которой тактируется шина;
- физический тип интерфейса (однополярный, дифференциальный, оптика).
На скорость влияют в основном два первых параметра. Обычно они записываются в виде приставок к слову SCSI.
Максимальную скорость передачи устройство-контроллер можно подсчитать, взяв частоту шины, а в случае наличия «Wide» умножить ее на 2 (например, FastSCSI - 10 Мбайт/с, Ultra2WideSCSI -80 Мбайт/с).
Последовательные интерфейсы SCSI
Четыре недавние версии SCSI, а именно SSA (Serial Storage Architecture), FC-AL и Serial Attached SCSI (SAS), отошли от традиционного параллельного стандарта SCSI и ориентированы на передачу данных по последовательным коммуникациям. Основные преимущества последовательного интерфейса - большие скорости передачи данных; «горячее» включение-выключение; лучшая помехозащищенность.
Таблица версий (поколения) интерфейса SCSI
| Тип шины | Макс. скорость, Мбайт/с | Ширина шины (разрядность) | Максимальная длина связи (в зависимости от типа сигналов), в метрах | Максимальное количество подключений | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| SE | LVD | HVD | ||||
| SCSI-1 | 5 | 8 (узкий) | 6 | - | 25 | 8 |
| Fast SCSI | 10 | 8 | 3 | - | 25 | 8 |
| Fast Wide SCSI | 20 | 16 (широкий) | 3 | - | 25 | 16 |
| Ultra SCSI | 20 | 8 | 1.5 | - | 25 | 8 |
| Ultra SCSI | 20 | 8 | 3 | - | - | 4 |
| Wide Ultra SCSI | 40 | 16 | - | - | 25 | 16 |
| wide Ultra SCSI | 40 | 16 | 1.5 | - | - | 8 |
| Wide Ultra SCSI | 40 | 16 | 3 | - | - | 4 |
| Ultra2 SCSI | 40 | 8 | Не определена для скорости выше Ultra | 12 | 25 | 8 |
| Wide Uitra2 SCSI | 80 | 16 | - | 12 | 25 | 16 |
| Ultra3 SCSI or Ultra 160 SCSI | 160 | 16 | 12 | Не определена для скорости выше Ultra2 | 16 | |
| Ultra320 SCSI | 320 | 16 | - | 12 | - | 16 |
| SSA | 40 | 1 | 25 | 96(192) | ||
| SSA40 | 80 | 1 | 25 | 96(192) | ||
| FC-AL 1Gb | 100 | 1 | 500-3000 | 127 | ||
| FC-AL 2Gb | 200 | 1 | 500-3000 | 127 | ||
| FC-AL4Gb | 400 | 1 | 500-3000 | 127 | ||
| SAS 3 Gbit/s | 300 | 1 | 6 | 16 256 | ||
| Fibre Channel | 2000 | Не определена | 10 000-100 000 | Не определено | ||
Терминаторы, разъемы
По типу сигналов различают линейные (Single Ended) и дифференциальные (Differential) версии SCSI, их кабели и разъемы идентичны, но электрической совместимости устройств между ними нет.
Дифференциальная версия для каждого сигнала использует витую пару проводников и специальные приемопередатчики, при этом становится допустимой большая суммарная длина кабеля, сохраняя высокую частоту обмена. Дифференциальный интерфейс применяется в мощных дисковых системах серверов, но в обычных персональных компьютерах не распространен.
В линейной версии сигнал должен идти по своему одному проводнику, скрученному (или, по крайней мере, отдельному от другого в плоском шлейфе) с нулевым (обратным) проводом.
SCSI устройства соединяются кабелями в цепочку, на крайних Устройствах подключаются терминаторы. Часто одним из крайних устройств является хост-адаптер. Он может иметь для каждого канала как внутренний разъем, так и внешний.
По электрическим свойствам различают следующие типы терминаторов:
- пассивные (SCSI-1) с сопротивлением 132 Ом (обычные резисторы). Эти терминаторы не подходят для высокоскоростных режимов SCSI-2;
- активные (110 Ом) - специальные терминаторы для обеспечения работы на частоте 10 МГц в SCSI-2;
- FPT (Forced Perfect Terminator) - улучшенный вариант активных терминаторов с ограничителями выбросов.
Активные терминаторы требуют питания, для этого имеются специальные линии интерфейса TERMPWR.
Кабели
Ассортимент кабелей SCSI довольно широк. Основные стандартизированные кабели:
- А-кабель: стандартный для 8-битового интерфейса SCSI, 50-проводный внутренний шлейф (разъемы IDC-50) или внешний экранированный (разъемы Centronics-50).
- В-кабель: 16-битовый расширитель SCSI-2, распространения не получил.
- Р-кабель: 16-битовый SCSI-2/3.68-проводный с улучшенными миниатюрными экранированными разъемами, универсальными для внутренних и внешних кабелей 8-, 16- и 32-битовых версий SCSI (в 8-битовом варианте контакты 1-5.31-39.65-68 не используются); разъемы для внешнего подключения выглядят как миниатюрный вариант Centronics с плоскими контактами, внутренние имеют штырьковые контакты.
- Q-кабель: 68-проводное расширение до 32 бит, используется в паре с Р-кабелем.
- Кабель с разъемами D-25P: 8-битовый, стандартный для Macintosh, используется на некоторых внешних устройствах (Iomega ZIP Drive).
Таблица скоростей передачи данных, длина и типы кабелей SCSI-1, SCSI-2
Возможны различные вариации кабелей-переходников.
Назначение контактов разъемов на примере распространенного А-кабеля приведено в таблице.
Таблица разъемов А-кабеля SCSI
| Контакт разъема | Сигнал | Контакт разъема | Сигнал |
| 1 | GND | 26 | DB0# |
| 2 | GND | 27 | DB1# |
| 3 | GND | 28 | DB2# |
| 4 | GND | 29 | DB3# |
| 5 | GND | 30 | DB4# |
| 6 | GND | 31 | DB5# |
| 7 | GND | 32 | DB6# |
| 8 | GND | 33 | DB7# |
| 9 | GND | 34 | DBParity# |
| 10 | GND | 35 | |
| 11 | GND | 36 | |
| 12 | GND/Reserved | 37 | Reserved |
| 13 | Open | 38 | TERMPWR |
| 14 | Reserved | 39 | Reserved |
| 15 | GND | 40 | |
| 16 | GND | 41 | ATN# |
| 17 | GND | 42 | GND |
| 18 | GND | 43 | BSY# |
| 19 | GND | 44 | ACK# |
| 20 | GND | 45 | RST# |
| 21 | GND | 46 | MSG# |
| 22 | GND | 47 | SEL# |
| 23 | GND | 48 | C/D# |
| 24 | GND | 49 | REQ# |
| 25 | GND | 50 | I/O |
Шина . Как и в шине PCI, в шине SCSI предполагается возможность обмена информацией между любой парой устройств. Конечно чаще всего обмен производится между хост-адаптером и периферийными устройствами. Копирование данных между устройствами может производиться без выхода на системную шину компьютера. Здесь большие возможности имеют интеллектуальные хост-адаптеры со встроенной кэш-памятью. В каждом обмене по шине принимает участие его инициатор (Initiator) и целевое устройство (Target). В таблице приводится назначение сигналов шины.
Таблица назначений сигналов шины SCSI
| Сигнал | Источик: I=Initiator, T=Target | Назначение |
|---|---|---|
| DBx# | - | Инверсная шина данных с битами паритета |
| TERMPWR | - | Питание терминаторов |
| ATN# | I | Внимание |
| BSY# | I, T | Шина занята |
| REQ# | T | Запрос на пересылку данных |
| ACK# | I | Ответ на REQ# |
| RST# | I, T | Сброс |
| MSG# | T | Target передает сообщение |
| SEL# | I/T | Выбор (Select) целевого устройства инициатором или Reselect инициатора целевым устройством |
| C/D# | T | Управление (0) / данные (1) на шине |
| l/0# | T | Направление передачи относительно инициатора или фаза Selection (1) / Reselection (0) |
Параметры конфигурирования SCSI-устройств
Все устройства на шине должны быть согласованно сконфигурированы. Для них требуется программно или с помощью перемычек (джамперов) установить следующие основные параметры.
Идентификатор устройства - SCSI ID - адрес 0-7 (или 0-15), уникальный для каждого устройства на шине. Обычно хост-адаптеру, который должен иметь высший приоритет, назначается ID 7. Заводское назначение идентификаторов устройств приведено в таблице, хотя оно и не является обязательным. Устройства адресуются позиционным кодом (хотя ID задается 3-4-битовым кодом), что обеспечивает совместимость адресации 8- и 16-битовых устройств на одной шине. Номер SCSI ID обычно устанавливается с помощью перемычек (хотя в SCSI существуют и новые стандарты, аналогичные Plug-and-Play, не требующие перемычек).
Таблица заводских установов идентификаторов устройств
Контроль паритета - SCSI Parity
Если хотя бы одно устройство на шине не поддерживает контроль паритета, он должен быть отключен на всех устройствах данной шины. Контроль паритета, особенно для дисковых устройств, является средством защиты от искажения данных при передаче.
Включение терминаторов - Termination
Активные терминаторы могут включаться одним джампером или даже управляться программным сигналом. Терминаторы должны быть включены только на крайних устройствах в цепочке.
Питание терминаторов - TerminatorPower
Питание терминаторов джампером или программно должно быть включено хотя бы на одном устройстве, когда используются активные терминаторы.
Согласование скорости синхронного обмена - SCSI Synchronous Negotiation
Режим синхронного обмена, обеспечивающий высокую производительность, включается по взаимному согласованию устройств. Однако, если хоть одно устройство на Шине его не поддерживает, согласование на хост-адаптере необходимо запретить. При этом, если обмен будет инициирован синхронным устройством, хост поддержит этот режим.
Старт по команде - Start on Command, или задержанный старт - Delayed Start
При включении этой опции запуск двигателя Устройства выполняется только по команде от хост-адаптера, что Позволяет снизить пик нагрузки блока питания в момент включения. Хост будет запускать устройства последовательно.
Разрешение отключения - Enable Disconnection
Выбор этой опции позволяет устройствам отключаться от шины при неготовности данных, что весьма эффективно используется в многозадачном режиме при нескольких периферийных устройствах на шине.
Хост-адаптер
Хост-адаптер SCSI является важнейшим узлом интерфейса, определяющим производительность подсистемы SCSI-устройств. Существует широкий спектр адаптеров, начиная от простейших, к которым можно подключать только устройства, не критичные к производительности.
Конфигурирование SCSI хост-адаптеров с точки зрения шины SCSI не отличается от конфигурирования других устройств (смотри ранее). Для современных адаптеров вместо джамперов используется программное конфигурирование. Утилита конфигурирования обычно входит в расширение BIOS (на плате адаптера), и приглашение к ее исполнению выводится на экран при инициализации во время POST.
Со времени создания персональных компьютеров было разработано несколько типов интерфейсов для подключения жестких дисков. Два первых интерфейса – ST-506/412 (фирмы Seagate Technologies) и ESDI (Enhanced Small Device Interface - усовершенствованный интерфейс малых устройств) в настоящее время не используются. Развитие интерфейсов шло по пути объединения контроллера и накопителя на жестких дисках, что позволило повысить скорость обработки данных, плотность размещения данных на носителе и общее быстродействие системы. Поскольку современные интерфейсы используются для обмена данными не только с жесткими дисками, но и другими устройствами внешней памяти (например, оптическими дисководами или накопителями на магнитной ленте) их правильнее называть интерфейсами внешней памяти.
В настоящее время используются два интерфейса внешней памяти: IDE (ATA) и SCSI.
Наиболее распространенным интерфейсом внешней памяти на IBM-совместимых компьютерах является стандарт IDE (IDE расшифровывается как intelligent drive electronics – интеллектуальная электроника устройства или integrated drive electronics – интегрированная электроника устройства). Другое, официальное, название интерфейса – АТА (AT Attachment – подключение к AT), поскольку этот интерфейс впервые был применен в компьютерах серии IBM PC AT.
Стандарты на интерфейс ATA в настоящее время разрабатываются комитетом T13 Международного комитета по стандартам информационных технологий – INCITS (InterNational Committee on Information Technology Standards), в который в основном входят специалисты из фирм, разрабатывающих и производящих устройства внешней памяти (дисководы жестких и оптических дисков). После разработки стандарты утверждаются Американским национальным институтом стандартов – ANSI (American National Standards Institute), под руководством которого функционирует INCITS.
Интерфейс ATA – это интерфейс системного уровня, в котором контроллер выполнен в виде микросхемы, установленной на плате накопителя. Стандарт определяет разъемы и кабели для подключения устройств внешней памяти к материнской плате, характеристики сигналов, набор исполнительных регистров, а также команды и протоколы, используемые в устройстве внешней памяти.
Официально принятым в настоящее время стандартом является шестая версия стандарта ATA – ATA/ATAPI-6 (2002 г.) и седьмая версия стандарта ATA – ATA/ATAPI-7 (2004 г.). В конце 2008 г. принят очередной стандарт ATA – ATA/ATAPI-8.
Начиная с версии ATA-4, в спецификацию ATA включена спецификация ATAPI (АТ Attachment Packet Interface – пакетный интерфейс ATA), ранее являвшаяся отдельной спецификацией. Эта спецификация обеспечивает общий интерфейс не только для жестких дисков, но и других устройств: оптических дисководов и стримеров.
В стандартах определены:
· общие требования к устройству ATA;
· регистры ввода-вывода устройства;
· набор команд устройства;
· протоколы обмена данными между устройством и компьютером.
В спецификации определена также технология анализа и вывода мониторинга – SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology), что сделало устройства IDE более надежными. Была добавлена также защита с помощью паролей при доступе к устройствам. Кроме того, предусмотрен режим экономии электроэнергии: двигатель жесткого диска сам останавливается при отсутствии обращения к диску в течение временного интервала, определяемого пользователем системы.
В спецификациях АТА предусмотрено несколько режимов быстрого обмена данными с жесткими дисками, которые называются режимами программного ввода/вывода PIO (Programmed Input/Output) со скоростями передачи данных 3,3-20 Мбайт/с. Эти режимы обеспечивают обмен между оперативной памятью и жесткими дисками с участием процессора.
С появлением процессоров Pentium контроллеры АТА обеспечивают функцию Bus Master. В этом режиме процессор указывает контроллеру АТА, откуда он должен взять данные, и в какую область оперативной памяти их поместить. После этого контроллер захватывает управление шиной PCI и выполняет операции ввода-вывода без участия процессора. Этот режим называется режимом прямого доступа в память – DMA (Direct Memory Access). Особенно заметны преимущества режима Bus Master при одновременной работе нескольких приложений.
Контроллер АТА имеет два канала (primary – первичный и secondary – вторичный), к каждому из которых с помощью одного кабеля можно подключить до двух устройств (всего четыре устройства). Чтобы два устройства могли работать на одном кабеле используется режим «хозяин-слуга» («master-slave»). Устройство на первичном канале – «хозяин» разрешает выполнять обмен данными устройству на вторичном канале – «слуге» только в том случае, если «хозяин» не занят обменом данных, поэтому каждый раз, когда устройству, подключенному к вторичному каналу, необходимо выполнить обмен данными, оно обращается за разрешением к устройству на первичном канале. Подключение двух устройств к одному кабелю и, соответственно, к одному порту ввода-вывода называют параллельным ATA (Parallel ATA – P-ATA). В спецификации ATA/ATAPI-7 определен режим Ultra ATA/133, который обеспечивает режим обмена данными до 133 Мбайт/с.
В спецификации ATA определены два типа кабеля: старый, 40-разрядный и новый, 80-разрядный, обеспечивающий более высокую скорость передачи – в режиме Ultra DMA – до 66,67 Мбайт/с (рис 1.3.7а). В старом и новом кабели используются одинаковые 40-контактные разъемы, однако внутренняя разводка проводников в этих кабелях различна. Электронная схема устройства автоматически определяет, какой тип кабеля подключен, и в соответствии с этим определяет максимальную скорость передачи данных.
Для подключения устройств IDE (ATA) к материнской плате используются два вида кабелей: шинный кабель и круглый кабель. Цвета разъемов в кабелях фиксированы: синий разъём предназначен для подключения к материнской плате, чёрный – к устройству на первичном канале, серый – к устройству на вторичном канале (рис. 1.3.7б). Разъем для подключения кабеля IDE (ATA) на материнской плате приведен на рис. 1.3.7в, а разъем для подключения кабеля IDE (ATA) на устройстве – на рис. 1.3.7г.
Рис. 1.3.7. Интерфейс IDE (ATA): а) сравнение 80-разрядного кабеля (сверху) и 40-разрядного кабеля (снизу); б) подключение шинного и круглого кабеля (1 – к вторичному устройству; 2 – к первичному устройству; 3 – к материнской плате или контроллеру)
в) разъем для подключения кабеля на материнской плате;
г) разъем для подключения кабеля на устройстве
В отличие от интерфейса IDE (ATA), в котором данные передаются параллельно, интерфейс последовательного ATA – SATA (Serial ATA) реализует последовательную передачу данных на двух витых парах. Так же, как в шине PCI Express, этот обмен реализуется с помощью метода LDVS.
Первая версия SATA (SATA I) была определена в 2002 г. в спецификации ATA/ATAPI-7 комитета T13.
В этой версии шина SATA работает на частоте 1,5 ГГц. Реальная пропускная способность шины несколько меньше (из-за используемого метода кодирования данных) и составляет 1,2 Гбит/с или 150 Мбайт/с.
В 2003 г. Рабочая группа Serial ATA (Serial ATA Working Group) комитета T13 начала разработку спецификации SATA II, также называемую SATA 2. На основе этой группы в 2004 г. была создана неприбыльная Международная организация по Serial ATA – SATA-IO (Serial ATA International Organization), которая в настоящее время определяет основные направления и концепции развития интерфейса SATA. Последняя редакция спецификации SATA II – спецификация последовательного ATA редакция 2.6 (Serial ATA Revision 2.6 Specification) была выпущена в 2007 г. Эту спецификацию называют также SATA 2.6.
В SATA II за счет увеличения частоты до 3 ГГц была добавлена скорость передачи данных 300 Мбайт/с. Кроме этого, в качестве необязательного компонента в SATA II была добавлена технология аппаратной установки очередности команд – NCQ (Native Command Queuing). Устройства с поддержкой NCQ могут принимать одновременно несколько запросов на обмен данными, в отличие от параллельного ATA и SATA I. Очередность выполнения запросов определяется с учетом минимизации общего времени доступа к данным, что особенно существенно при одновременном выполнении на компьютере нескольких программ. Необязательной возможностью в SATA II является также «горячее» подключение устройств.
В 2009 г. SATA-IO приняло новую спецификацию SATA – спецификацию последовательного ATA редакции 3.0 (Serial ATA Revision 3.0 Specification), называемую также спецификацией SATA III или спецификацией SATA 3.0. В этой спецификации добавлена скорость передачи данных 600 Мбайт/с (при увеличении частоты до 6 ГГц). Помимо этого, в NCQ добавлен режим изохронной передачи для мультимедийных приложений, улучшено управление электропитанием устройств, добавлены два новых разъема для устройств небольших размеров.
Передача данных в SATA выполняется по 7-проводному кабелю (4 провода витых пар, 2 провода заземления на каждую пару и провод общего заземления). Каждое устройство подключается к материнской плате с помощью своего кабеля и разъемов (рис. ????а). Максимальная длина кабеля SATA – 1 м. За форму, похожую на букву L, разъем SATA иногда называют L-разъемом.
Для передачи данных и подведения электропитания используется 22-проводный кабель SATA (7 проводов для данных и 15 – для электропитания) (рис. ????б).
В редакции SATA 2.6 был введен 16-проводной внутренний разъем Micro SATA для жестких дисков малых размеров (рис. ????в) и 13-проводной внутренний разъем Slimline SATA для оптических дисководов малой толщины типа Slim (тонкий) (рис. ????г).
В настоящее время подавляющее большинство моделей дисководов жестких дисков, твердотельных дисков и оптических дисководов в системном корпусе подключаются к компьютеру с использованием интерфейса SATA.
Рис. ?????. Интерфейсы SATA: а) 7-проводной интерфейс SATA: 1 – кабель; 2 – гнездо на материнской плате; 3 – гнездо в устройстве; б) 22-проводной интерфейс SATA:
1 – кабель; 2 – контакты данных; 3 – контакты электропитания; 4 – гнездо в устройстве;
в) 16-проводной штекер Micro SATA: 1 – контакты данных; 2 – контакты электропитания; 3 – гнездо в устройстве; в) 13-проводной штекер Slimline SATA: 1 – контакты данных;
2 – контакты электропитания; 3 – гнездо в устройстве
Для подключения внешних устройств к компьютеру по интерфейсу SATA организация SATA-IO разработала технологию внешнего SATA – eSATA (external SATA).
В eSATA устройства подключаются к компьютеру по шине PCI или PCI Express через карту расширения eSATA (рис. ????а) , содержащую контроллер eSATA и гнезда для подключения внешних устройств (рис. ????б). Кабель eSATA для подключения устройств (рис. ????в) так же, как кабель SATA, имеет 7 проводов с теми же назначениями. В отличие от кабеля SATA, кабель eSATA экранирован и поэтому максимальное значение длины для него составляет 2 м. Разъемы eSATA (I-разъемы) отличаются от L-разъемов SATA как по форме, так и по размеру.
Количество подключаемых внешних устройств определяется количеством разъемов на карте расширения eSATA. Для подключения большего количества устройств можно использовать либо вторую карту расширения, либо концентраторы eSATA (рис. ????г). Пример подключения внешних устройств к компьютеру при использовании технологии eSATA приведен на (рис. ????д).
Разрабатываемая SATA-IO технология xSATA предусматривает увеличение длины кабеля для подключения устройства до 8 м, что позволит создавать сети SATA.
Рис. ?????. Средства подключения устройств по интерфейсу eSATA: а) кабель eSATA;
б) гнездо подключения устройства eSATA; в) карта расширения eSATA для двух устройств с интерфейсом PCI Express: 1 – гнезда для подключения
внешних устройств; 2 – контроллер eSATA; г) концентратор eSATA: 1 – гнезда для подключения устройств; 2 – гнездо электропитания; 3 – гнездо для подключения к компьютеру; д) пример подключения внешних устройств по интерфейсу eSATA (медиаплеера и, через концентратор, устройства внешней памяти, содержащего два жестких диска с интерфейсом eSATA)
(от англ. Parralel ATA, ATA, IDE ) - параллельный интерфейс, который был стандартом на IBM PC в 1990-х гг. Сейчас является устаревшим и полностью вытеснен последовательным интерфейсом SATA (Serial ATA). На большинстве новых материнских платах всё ещё присутствует, но только для совместимости со старыми устройствами. Служит для подключения накопителей HDD (жёстких дисков) и оптических приводов CDDVD дисков.
Происхождение ATA
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).
Через некоторое время 40-контактный разъем и метод построения дискового интерфейса были представлены на рассмотрение в Комитет по стандартам при ANSI и в марте 1989 г. был опубликован стандарт на интерфейсы, известный как CAM ATA.К началу 1990-х гг. большинство производителей жестких дисков привели выпускаемые устройства в соответствие официальному стандарту, что решило все проблемы совместимости.Стандартная шина PАТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов).
Стандарты ATA
В настоящее время развитием интерфейса ATA занимается независимая группа, включающая в себя представителей различных компаний разработчиков ПК, жестких дисков и комплектующих. Эта группа, получившая название Технический комитет Т13 (www.t13.org), отвечает за развитие всех стандартов интерфейсов Serial и Parallel AT Attachment.
Стандарт ATA1 (1986-1999)
Стандарт ATA1 определяет оригинальный интерфейс AT Attachment (интегрированный интерфейс шины между дисковыми устройствами и адаптером к шине ISA). В спецификации ATA1 были определены и документированы следующие основные свойства:
40/44контактный разъем и кабель;
Параметры выбора конфигурации диска (ведущий/ведомый);
Параметры сигналов для основных режимов PIO (программируемый вводвывод) и DMA (прямой доступ к памяти).
Преобразование параметров накопителя CHS (Cylinder Head Sector) и LBA (Large Block Address) для устройств емкостью до 267386880 секторов (136,9 Гбайт).
Стандарт ATA2 (1996-2001)
Основные дополнения:
Возможность работы в режимах быстрого программного ввода-вывода (Faster PIO) и прямого доступа к памяти (DMA);
Поддержка расширенной системы управления питанием;
Поддержка съемных устройств;
Поддержка устройств PCMCIA (PC Card);
Поддержка команды Identify Drive, с помощью которой можно получить дополнительные сведения о диске;
Стандарт CHS/LBA, определенный для дисков емкостью до 8,4 Гбайт.
Стандарт ATA3 (1997-2002)
Основные дополнения:
Исключение 8-разрядного протокола передачи данных по каналам DMA;
Технология самоконтроля с анализом S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis and Report Technology) для предсказания снижения быстродействия устройства;
Поддержка режима LBA стала обязательной (раньше она таковой не являлась);
Добавлен режим Security ATA, позволяющий защитить паролем доступ к устройству;
Основные дополнения:
Режим передачи данных Ultra-DMA, обеспечивающий скорость до 33 Мбайт/с;
Интегрированная поддержка ATAPI;
Поддержка расширенного управления питанием;
Новый 80-жильный 40-контактный кабель, обладающий повышенной помехозащищенностью;
Поддержка защищенной области жесткого диска (HPA);
Поддержка Compact Flash Adapter (CFA);
Улучшенная BIOS с поддержкой дисков большой емкости (более 9,4 трлн. гигабайт), хотя стандарт ATA по прежнему ограничен максимальным объемом 136,9 Гбайт.
Основные дополнения:
Режим передачи Ultra-DMA (UDMA), рассчитанный на скорость до 66 Мбайт/с (спецификация UDMA/66 или Ultra-ATA/66);
80-жильный кабель, необходимый для работы в режиме UDMA/66;
Автоматическое определение кабеля - 40- или 80-жильный;
Возможность использования режимов выше UDMA/33 (только при наличии 80-жильного кабеля).
Основные дополнения:
Режим 5 Ultra-DMA (UDMA), позволяющий передавать данные со скоростью до 100 Мбайт/с (так называемая спецификация UDMA/100, Ultra-ATA/100, или ATA/100);
Количество секторов, приходящихся на каждую команду, увеличилось с 8-разрядных чисел (256 секторов, или 131 Кбайт) до 16разрядных (65536 секторов, или 33,5 Мбайт);
Расширение адресации LBA с 228 до 248 (281474976710656) секторов, позволяющее поддерживать диски емкостью до 144,12 Гбайт;
Адресация CHS признана устаревшей, дисководы должны использовать только 28- или 48-разрядную адресацию LBA.
Основные дополнения:
Добавлен режим 6 Ultra-DMA, увеличивающий скорость передачи данных до 133 Мбайт/с.Как и в режимах 5 (100 Мбайт/с) и 4 (66 Мбайт/с), обязательно использование 80-жильного кабеля;
Добавлена поддержка длинных физических секторов. Это позволяет форматировать устройства так, чтобы один физический сектор содержал несколько логических секторов. Каждый физический сектор хранит поле кода коррекции ошибок (ECC), так что увеличение емкости физического сектора позволило повысить эффективность кодов ECC, которых стало меньше.
Добавлена поддержка длинных логических секторов. Это позволило серверным приложениям использовать в каждом секторе дополнительные байты (520 или 528 байт вместо 512 байт). Устройства, использующие длинные логические секторы, не имеют обратной совместимости с устройствами и приложениями, использующими стандартные 512байтовые секторы (такими, как стандартные настольные и портативные системы).
В стандарт ATA7 включены требования к последовательному интерфейсу ATA (SATA).
Документ стандарта ATA7 разбит на три тома. В первый том вошли набор команд и логические регистры. Второй том посвящен протоколам параллельной передачи данных, а третий - протоколам последовательной передачи данных.
Разъем ввода-вывода PATA
Чтобы предотвратить неправильное подключение, 40-контактный разъем интерфейса ATA обычно снабжают ключом. Этот ключ на штекере кабеля обычно выполняют в виде выступа, а также заблокированного контакта с номером 20. Неправильное подключение кабеля IDE обычно не наносит существенного вреда, но может заблокировать систему, что приведет к ее "зависанию" или сделает запуск невозможным. Существует правило, согласно которому вывод 1 должен располагаться со стороны разъема питания подключаемого устройства, чему обычно соответствует красная полоса на кабеле. Статус жесткого диска определяется положением имеющейся на нем перемычки или переключателя: ведущий (Master), ведомый (Slave) или выбор кабеля (Cable Select).
Кабель ввода-вывода PATA
Для передачи сигналов между адаптером шины и жестким диском (контроллером) предназначен 40-контактный ленточный кабель. По стандарту, длина кабеля не должна превышать 46 см.
Жесткий диск, работающий в режиме UDMA Mode 4 (66 Мбайт/с), Mode 5 (100 Мбайт/с) или Mode 6 (133 Мбайт/с), должен подключаться к 80-жильному кабелю. В 40- и 80-жильных кабелях используются 40контактные разъемы, а остальные проводники в 80-жильном кабеле заземлены. Такое конструктивное решение позволяет снизить уровень помех в высокоскоростных интерфейсах UltraATA/66 или более новых.
Подключение двух жестких дисков PATA
В стандарте ATA предусмотрен способ организации совместной работы двух последовательно подключенных жестких дисков. Статус жесткого диска (ведущий или ведомый) определяется либо путем установки имеющейся в нем перемычкив режимы: Master, Slave, или Cable Select.
В случае однодисковой конфигурации необходимо выбрать режим: Master, или Cable Select.
В случае многодисковой конфигурации: один диск должен быть в режиме Master, второй - в режиме Slave, или оба - Cable Select.
Используемые источники
1. en.wikipedia.org
Здравствуйте уважаемые друзья! С Вами Артём Ющенко.
Стандарт SATA1 – имеет скорость передачи до 150мб/c
Стандарт SATA2 – имеет скорость передачи до 300мб/c
Стандарт SATA3 – имеет скорость передачи до 600мб/c
Меня часто спрашивают, почему, когда я тестирую скорость своего диска (а диск, например интерфейс SATA2 и материнская плата имеет порт этого же стандарта), то скорость далека от 300мб/c и, причем не в большую сторону.
На самом деле скорость диска даже стандарта SATA1 не превышает 75Мб/c. Его скорость, как правило, ограничивают механические части. Такие как скорость вращения шпинделя (7200 в минуту для домашних компьютеров), и также количество пластин в диске. Чем их больше, тем больше будут задержки в записи и чтении данных.
Поэтому, по сути, неважно какой интерфейс традиционного жёсткого диска вы используете, скорость не превысит 85 Мб/c.
Однако я не рекомендую использовать в современном компьютеры диски стандарта IDE потому как они уже достаточно медленнее SATA2. Это скажется на производительности записи и чтения данных, а значит, будет дискомфорт в работе с большими объёмами данных.
Недавно появился новый стандарт SATA3, который будет актуален для дисков на основе твердотельной памяти. О них мы ещё с вами поговорим.
Однако ясно одно современные традиционные диски SATA, из за своих механических ограничений ещё даже не выработали стандарт SATA1, а появился уже SATA3. То есть порт то обеспечивает скорость но не диск.
Однако каждый новый стандарт SATA всё же несёт некие доработки, и при больших объёмах информации они дадут о себе знать в хорошем качестве.
Например постоянно дорабатывается функция – Native Command Queuing (NCQ)специальная команда, которая позволяет распараллеливать команды записи чтения, для большей производительности, чем интерфейс SATA1 и IDE похвастать не могут.
Самое примечательно что стандарт SATA, а точнее его версии совместимы друг с другом, что даёт нам денежную экономию. То есть например диск SATA1 можно подключить к материнской плате с разъёмом стандарта SATA2 и SATA3 и наоборот.
Не так давно стал развиваться рынок новых накопителей, так называемых SSD (напомню традиционные жёсткие диски обозначаются как HDD).
SSD – это не что иное как флеш память (не путать с флешками, SSD скоростнее обычных флешек в десятки раз). Эти диски не шумят, мало греются и мало потребляют энергии. Они поддерживают скорость чтения до 270Мб/c и скорость записи до 250-260 Мб/c. Однако они очень дороги. Диск размером 256 Гб может, стоит до 30000 рублей. Однако цены по мере развития рынка флеш памяти будут постепенно падать.
Однако очень приятна перспектива покупки SSD например на 64Гб, ведь он намного быстрее работает чем обычный диск на магнитных пластинах, а значит на него можно установить систему и получить прирост в производительности при загрузке операционной системы и при работе с компьютером. Такой диск стоит порядка 5 – 6 тысяч рублей. Сам задумываюсь о такой покупке.
Вот такие диски полностью раскрывают стандарты SATA2 и новый интерфейс SATA 3 им нужен как воздух, нежели традиционным дискам. В ближайшее пол года диски SSD переберутся на стандарт SATA3 и смогут демонстрировать скорости до 560 мб/c на операциях чтения.
Не так давно мне в руки попал диск стандарта IDE размером 40гб и выпущенным больше 7 и лет назад (не мой, сдавали на ремонт мне) Я протестировал его скоростные характеристики и сравнил их со стандартами SATA1 и SATA2, так как я сам обладаю дисками обоих SATA стандартов.
Замеры проводились с помощь программы Crystal Disk Mark, нескольких версий. Я выяснил, что точность замеров от одной версии программы к другой, практически не зависит. На компьютере установлена 32 битная операционная система Windows 7 Максимальная и процессор Pentium 4 – 3 ГГц. Также тесты были проведены на процессоре уже с двумя ядрами Core 2 Duo E7500 разогнанного до тактовой частоты 3,53 Ггц. (штатная частота 2,93 ГГц). На результаты скорости чтения и записи данных скорость процессора по моим наблюдениям не влияет.
Вот как выглядеть старый добрый диск IDE, диски этого стандарта ещё продаются.
Вот так подключается IDE диск. Широкий шлейф, для передачи данных. Узкий белый – питание.
А вот так выглядит подключение SATA дисков – красные провода передачи данных. И также на фотке виднеется шлейф IDE который подключается к своему разъему.
Результаты скоростей:
Скорость стандарта IDE. Она равна 41 мб для записи и столько же для чтения данных. Далее идут строчки по чтению секторов различного размера в разнооброс.
Скорость чтения и записи SATA1. 50 и 49 мб для скорости чтения и записи соответственно.
Скорость чтения и записи для SATA2. 75 и 74 мб для чтения и записи соответственно.
И ещё на последок покажу результаты тестирования одной из мох флешек на 4 Гб отличнейшей компании Transcend. Для флеш памяти результат неплохой:
Вывод: Интерфейсы SATA1 и SATA2 (занявший первое место по результатам теста) наиболее предпочтительны для использования в настольном домашнем компьютере.
С Уважением Артём Ющенко.
Интерфейс ATA (IDE) является одним из самых долгих по времени использования в устройствах (компьютерах), появился он еще в 1986 г (когда первый жесткий диск 30+30 мб был уже в 1973 г) и используется по сей день (постепенно интерфейс IDE вытесняет интерфейс SATA) для подключения жестких дисков или приводов. После появления на рынке SATA, был переименован в PATA - Parallel ATA.
Я долгое время использую IDE диски и все никак не могу перейти на SATA, и даже на момент написания этой статьи, я также использую IDE 3.5/40 Gb, а современные обьемы для меня мягко говоря слишком огромные, но думаю все же в скором времени буду использовать диски с SATA интерфейсом.
История интерфейса ATA/PATA (IDE)
Первая версия была разработана в 1986-ом году компанией Western Digital и получали название IDE, что с английского Integrated Drive Electronics - «электроника, встроенная в привод». Этому послужило новшество того времени, контроллер размещался непосредственно в самом приводе, а не в виде отдельной платы как это было в других интерфейсах того времени - к примеру в SCSI. В связи с этим, расстояние до контроллера было уменьшено, за счет чего увеличились характеристики привода. Это позволило удешевить производство, так как контроллер был рассчитан только на родной привод, другого варианта быть не может.
Интерфейс изначально был рассчитан на работу с жесткими дисками, однако со временем стандарт был расширен для использования с такими устройствами как DVD-ROM, CD-ROM, ленточными накопители, дискеты большого обьема (ZIP, флоптические).
Но не сразу стандартизован был интерфейс подключения к CD-ROM, это скорее было проприетарными разработками фирм, выпускавшие приводы. Поэтому для подключения CD-ROM было необходимо сперва установить отдельную плату расширения, которая направлена на работу с определенным производителем. Некоторые звуковые карты были оснащены именно таким разьемом, поэтому обычным делом было когда вместе с CD-ROM приводом в комплекте продавались звонковые карты, так как это было на то время оптимальным решением.
После этого, важным изменением в развитии интерфейса ATA/PATA стало использования вместо PIO - DMA. При использовании PIO процессом считывания с диска управлял центральный процессор, это было заметно на сниженном быстродействии. Поэтому системы, которые использовали интерфейс ATA работали намного медленнее с диском, чем те, которые использовали интерфейс SCSI (или другие). DMA существенно облегчил этот процесс и снизил затраты центрального процессора во время считывания.
Однако были и положительные стороны у режима PIO - не требовались драйвера, поэтому использование этого режима было оптимальных на то время для однозадачных режимов.
При использовании технологии DMA, роль управления потоком данных берет на себя сам накопитель, работа с памятью происходит почти без участия процесса, который в свою очередь выдает только команды на выполнение той или иной задачи.
Последние IDE-диски (то есть относительно современные) «умеют» использовать эту возможность, сочетая с возможностью перехвата управления шиной и в результате полностью управлять процессом передачи данных.
Однако использование DMA возможно только в том случае, когда операционная система, BIOS и контроллер поддерживают этот режим, в остальных случая используется только режим PIO.
Со временем был введен дополнительный режим - UltraDMA 2 (UDMA 33), в этом режиме данные передаются как при переднем так и при заднем фронте сигнала DIOR/DIOW. Это увеличивает скорость вдвое, помимо этого проверяется четность CRC (последовательность бит, которая была получена по определенному алгоритму и при этом основываясь на другой битовой последовательности - исходной), что только повышает надежность передачи.
Интерфейс ATA (IDE)
Вообще «оригинальный» интерфейс АТА не предназначен для подключения каких либо устройств, кроме как жестких дисков и не поддерживает возможности ATAPI, при которых возможно подключение и других устройств а также использование режим передачи block mode и LBA.
Для подключения устройств с разьемом IDE (PATA), обычно применяется 40-жильный проводной кабель (другими словами - шлейф). Такой шлейф может иметь как два, так и три разьема. Один разьем соответственно подключается к материнской плате, а другой к жесткому диску, свободный раздел можно также подключить как к накопителю, так и к оптическому приводу. В материнских платах старого образца, разьем IDE был в виде отдельной платы расширения. Встречаются также IDE шлейфы для подключения трех дисков к одному каналу, но в таком случае один из дисков будет в режиме «только чтение».
Шлейф IDE, как уже писалось выше, представляет собой 40-контактный кабель, однако с появлением Ultra DMA/66 (UDMA 4), появилась еще одна его разновидность - 80-ти жильный кабель. Все дополнительные проводники, ничто иное как элементы заземления, которые чередуются с информационными проводниками. В результате количество проводников заземления с 7-ми увеличилось до 47-ми. Проводники заземления необходимы для уменьшения емкостной связи, что в свою очередь сокращает взаимные наводки. Именно при высоких скоростях, емкостная связь была преградой, поэтому для обеспечения скорости 66 Мб/с стандарта Ultra DMA/66, был применен новый кабель. Другие режимы UDMA также требуют использование такого кабеля (шлейфа).
Длина кабеля всегда составляла не больше 46 см, что затрудняло подключение и правильное расположение жесткого диска в северных корпусах, и исключает использование дисков PATA в роли внешних. На рынке представлены кабели больше стандартной длины, однако это не соответствуют стандарту. Это не означает что они не будут передавать данные должным образом, как и при нестандартном кабеле - не плоском, а «круглом». Стандарт PATA предполагает использование кабелей только определенной длины, с конкретными характеристиками сопротивлений (как полного, так и емкостного). Поэтому нужно необходимо осторожно относится к таким «нестандартным» кабелям.
Если на одном канале (шлейфе) используется не одно IDE-устройство, то в таком случае одно из них должно быть ведущим (master), а второе - ведомым (slave). Обычно в цепочке первым расположен ведущий диск, после которого уже ведомый. Также и в BIOS первым диском в списке выступает ведущий, после которого - ведомый.
При использовании одного устройства на одном шлейфе, то он должен быть ведущим (master). Некоторые диски имеют специальный джампер для такого случая (single). Впрочем на одном кабеле, одно устройство может работать как ведущим так и ведомым.
Также существует настройка cable select, при которой диск сам определяет свой тип. Впервые такая опция была предложена в спецификации ATA-1, но распространенной стала только с выходом ATA-5. Настройка cable select исключает переставление перемычек в любом положении дисков/приводов. Но для работоспособности этой настройки, необходимо чтобы шлейф был с кабельной выборкой.
При использовании 40-контактного кабеля настройку cable select проводили простым способом, а именно перерезанием 28-го контакта между двумя разьемами, что приводило к тому, что устройство на конце кабеля являлось ведомым, а ведущим - то которое идет перед ним. Такое размещение со временем было даже стандартом. Но когда на кабеле располагалось только одно устройство, то это приводило к образованию ненужного куска кабеля, что к тому же могло служить отражателем сигнала и провоцировать помехи.
80-ти проводниковые кабели лишены данных недостатков, так как ведущее устройство всегда находится в конце кабеля, поэтому при подключении одного устройства - нет лишнего куска кабеля. Кабельная выборка у них заводская, то есть в самом разьеме данный контакт исключен. Для удобства разьемы на кабелях отличаются цветом, хотя на это мало кто обращает внимание. Синий предназначен для к контроллера, черный к ведущему, а серый - к ведомому устройству.
Скорость передачи IDE
При использовании жесткого диска IDE (ATA/PATA), скорость определяется в основном по двум параметрам. Внутренняя скорость передачи непосредственно между магнитной составляющей и внутренним буфером диска и определяется плотностью записи, скоростью вращения и другими параметрами, которые зависят в первую очередь не от интерфейса, а от конструкции диска. Также в большой степени на скорость работы диска IDE влияет используемый режим передачи данных. На первых порах использования дисков скорость дисковой подсистемы определялась внутренней скоростью передачи данных, которая была значительно меньшей. Сегодня, когда плотность записи намного выше и за один участок времени или оборота снять/считать ее пропорционально возможно больше, а также с увеличением частоты вращения, в первую очередь рассматривается именно внешняя скорость передачи.
Памятка при конфигурации устройств IDE/ATA
Если вы собрались сконфигурировать IDE-устройства, буд-то жесткий диск или CD-ROM/DVD-ROM, следует учитывать следующие тонкости или рекомендации:
Каждый канал IDE за единицу времени может обработать только одну команду к одному устройству, то есть, если на канале (шлейфе) есть также еще устройства (к примеру два жестких диска), то доступ к другому жесткому диску будет только при условии обработки команды к первому. Именно поэтому рекомендуется использовать при возможности на одно устройство - один канал, именно это и является основным преимуществом SCSI (к примеру использование два жестких диска);
Чипсеты материнских плат, которые оснащены IDE-контроллером, поддерживают разные режимы передачи данных для устройства, тем не менее если устройства имеют значительные отличия по скорости, то лучше их разместить на разных каналах IDE;
Не рекомендуется подключать на одном канале IDE жесткий диск и CD-ROM, так последний использует другую систему команд и это может отразится на работе жесткого диска не в лучшую сторону, во-вторых даже самые быстры ATAPI-устройства не способы даже конкурировать со скоростью IDE, поэтому это также может замедлить скорость работы жесткого диска.