Интерфейсы жестких дисков

В настоящее время, наиболее распространены два стандарта на подключение винчестера к компьютеру. Первый, наиболее распространенный среди домашних и офисных ПК — IDE (Integrated Device Electronics — устройство со встроенным контроллером).

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Интерфейсы жестких дисков

В
настоящее время, наиболее распространены два стандарта на подключение
винчестера к компьютеру. Первый, наиболее распространенный среди домашних и
офисных ПК - IDE (Integrated Device Electronics - устройство со встроенным
контроллером), также именуемый как ATA (AT Attachment - подключаемый к АТ).
Второй чаще всего можно встретить в серверах и высокопроизводительных рабочих
станциях - SCSI (Small Computer System Interface, произносится как
"скази"). Стоит отметить, что этот интерфейс не является
специализированным для дисковых устройств. Помимо жестких дисков и CD-ROM
приводов, существует огромная масса устройств, работающих по этому стандарту.


Стандарт
интерфейса IDE был разработан по некоторым причинам. Наиболее существенными
являются:


Более
простой способ подключения винчестера к шине компьютера. Жесткий диск стандарта
IDE с одинаковой легкостью можно подключить к высокопроизводительной системной
шине компьютера и медленному LPT-порту. Конечно, в последнем случае обмен
данными будет гораздо ниже, но такая возможность есть.


Повышение
быстродействия. Контроллер диска расположен непосредственно на устройстве, что
позволяет передавать минуя длинные интерфейсные провода.


Подключить
IDE-устройство к компьютеру можно несколькими способами. Наиболее
распространенный - подключение с помощью 40-проводного кабеля (тип интерфейса
AT-BUS). Интерфейс 16-битный. Второй тип - PC Card ATA - с помощью PC Card
(PCMCIA), также имеющий 16-битный интерфейс. Этот тип используется в основном в
переносных компьютерах. Существуют также и XT IDE и MCA IDE, но рассматривать
мы их здесь не будем, так как XT уже достаточно стар и встретить его можно
очень редко, а MCA используется только для PS/2 машин, которые в нашей стране
практически не встречаются.


Кроме
подключения, типы интерфейса ATA различаются также и по скорости передачи
данных. Основной - CАM ATA (Common Access Method) - стандарт определенный ANSI.
Обеспечивает совместимость IDE-устройств на уровне сигналов и команд. Также
позволяет подключать до двух устройств на один кабель. Длина кабеля составляет
не более 46см.


ATA-2
является расширением спецификации ATA. Имеет два канала, что позволяет
подключать до 4-х устройств, поддержка дисков объемом до 8Гб. Поддерживает
режимы работы PIO Mode 3, DMA Mode 1, Block mode. Об этих терминах мы поговорим
чуть ниже.


Следующим
расширением является Fast ATA-2. Отличается только поддержкой DMA Mode 2, что
позволяет достичь скорости передачи данных до 13.3 Мбайт/сек и наличием PIO
Mode 4. Этот тип наиболее часто встречается в моделях компьютеров на основе
486-x и Pentium процессоров.


ATA-3.
Это расширение больше направленно на повышение надежности. Включается в себя
улучшенное средство управлением питания и технологию SMART (Self Monitoring
Analysis and Report Technology - технология слежения, анализа и
предупреждения).


Ultra
DMA/33 - скорость обмена данными по шине составляет 33 Мбайт/сек. Кроме этого добавлен
контроль передаваемых данных. Относительно недавно появился стандарт UDMA/66, в
котором скорость увеличена до 66 Мбайт/сек, и уж совсем недавно объявлен
UDMA/100.


Следует
отметить, что указанные цифры, являются лишь максимально возможными значениями.
Реально скорость передачи данных может быть существенно ниже. Это зависит от
частоты вращения дисков, скорости работы электроники, работы памяти и
процессора.


Помимо
вышеперечисленных типов, существует еще расширение ATAPI (ATA Package
Interface). Это расширение предназначено для подключения к интерфейсу ATA
накопителей CD-ROM, CDRW, стримеров (накопителей на магнитных лентах), ZIP
дисководов и других устройств.


Все
вышеперечисленные стандарты между собой электрически совместимы.


Теперь
немного поговорим о тех терминах, которые используют при описании режимов
работы винчестера. PIO (Programmed Input/Output - программный ввод-вывод) - при
работе в этом режиме, процессом обмена информацией с буфером жесткого диска
занимается центральный процессор системы. Это, соответственно, отнимает
какую-то часть процессорного времени. Существует шесть режимов работы PIO,
отличающихся скоростью передачи данных. При PIO Mode 0 скорость составляет
всего 3,3 Мбайт/сек. А в случае с PIO Mode 5 уже 20 Мбайт/сек. Режимы с 0 по 2
относятся к обычному ATA, 3 и 4 - к ATA-2, а 5 к ATA-3.


DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти). При работе в этом режиме,
обмен данными между буфером винчестера и памятью компьютера осуществляется
непосредственно контроллером винчестера. Режимы DMA подразделяются на
однословные (single word) и многословные (multi word), в зависимости от
количества слов передаваемых за один сеанс работы с шиной. В случае
однословного режима, максимальная скорость обмена составляет до 8.3 Мбайт/сек.
При использовании многословного режима - до 20 Мбайт/сек. Обращения
производятся в паузах между обращениями центрального процессора к памяти. Такой
режим экономит процессорное время, но несколько снижает скорость обмена.


При
использовании однозадачной операционной системы, например MS-DOS более
предпочтителен режим PIO, в случае использования многозадачных систем лучше
использовать режим DMA. Но в этом случае поддержка этого режима должна
осуществляться на уровне драйверов и специальных котроллеров.


LBA (Logical Block Addressing) - адресация логических блоков. Стандарт
ATA адресует сектор по классической схеме - номер цилиндра, головки и сектора.
Однако, из-за исторически сложившихся причин, BIOS компьютера и операционная
система DOS ограничивали количество секторов (63) и цилиндров (1024). В
результате этого и появилось ограничение на объем жесткого диска в 540Мб. При
режиме LBA, адрес передается в виде линейного абсолютного номера сектора.
Винчестер в этом случае сам преобразует его в нужные ему номера цилиндров, головок
и секторов. Это позволило обойти ограничения на объем жесткого диска, однако
для DOS оно по прежнему составляет 8Гб. Работа устройства возможна только в
случае поддержки этого режима драйвером (BIOS) и самим устройством.


Существует
также и режим Large - этот режим используется Award BIOS для работы с жесткими
дисками до 1Гб, не поддерживающими режим LBA. Использовать этот режим с дисками
более 1Гб не рекомендуется.


Block
Mode - режим блочного обмена. При использовании обычного режима, винчестер,
получив команду на считывание сектора, помещает его в свой буфер, откуда он
перемещается в память и ожидает команды на чтение следующего. В случае блочного
обмена, винчестер сначала получает количество считываемых сектором, после чего
он их считывает в буфер, откуда они перемещаются в память. Разные модели
винчестеров имеют разный объем буфера, и соответственно могут считывать разное
количество секторов за раз. Максимальный выигрыш от работы в этом режиме
возможен только если основная работа идет с объемами данных не меньшим чем
количество считываемых секторов. В случае, если фрагменты данных минимальны
(например не более одного сектора), использование этого режима сходит на нет.


Напоследок
несколько слов о том, как подключаются IDE устройства. На один IDE-кабель можно
подключить не более двух устройств. Одно из устройств должно быть выставлено в
режим Master (ведущий), а второе - Slave (ведомый). Установка режимов
осуществляется с помощью выставления перемычек на самих устройствах. Все
современные IDE-устройства, как правило, имеют таблицу установки перемычек.
Если у вас два жестких диска, то система будет грузится только с Master
устройства. Обычно работа устройства в slave режиме не допускается при
отсутствии master устройства. Однако, современные накопители и BIOS позволяют
такую работу.


Существует
еще один режим - Cable Select. В этом случае, определение master и slave
устройства производится автоматически исходя из очередности подключенных
разъемов. Для использования этого режима необходим специальный кабель и оба
устройства должны быть установлены в CS.


Надеюсь,
что эта статья оказалась для вас полезной. В следующей статье мы более подробно
остановимся на стандарте SCSI и его модификациях.

Список литературы

Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.nodevice.ru/



Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат