Интерфейс IDE (книга)

Электронная библиотека компании BiLiM Ltd.

• Введение
  • Немного истории
• Устройство винчестера
  • Магнитные головки
  • Привод головок
  • Встроенный контроллер винчестера (плата управления)
  • Размеры винчестеров
• Интерфейсы винчестеров
  • ST506/412
    • Модуляция MFM
    • Модуляция RLL
  • ESDI
  • SCSI
  • ATA
  • Сравнение дисковых интерфейсов
• Современные реализации ATA/IDE
  • Ограниченность АТА
  • Enhanced IDE
    • Использование винчестеров размером более 528Мб.
    • Ускоренный обмен данными
    • Поддержка двух портов ATA.
    • Возможность подключения приводов CD-ROM и стриммеров.
  • Использование дисков большой емкости
  • Повышение скорости обмена
  • Скоростные режимы PIO
  • Режимы DMA
  • Сравнение DMA и PIO
  • Увеличение числа устройств
  • Подключение устройств ATAPI
  • EIDE в сравнении со стандартным ATA
• Fast ATA
  • Сравнение Fast ATA и EIDE
• Вопросы и ответы
  • Технические детали
  • Как работает ATA(-2)?
  • Что такое режимы PIO?
  • Что такое режимы DMA?
  • Адреса регистров Task File и ввода/вывода
  • Что делает контроллер ATA-2?
  • Что такое блочный режим?
  • Что такое LBA?
  • Что общего и в чем различия между ATAPI и ATA(-2)?
  • Чем отличается второй порт?
  • Как происходит трансляция?
    • Стандартная трансляция.
    • Расширенная адресация CHS
    • Логическая адресация блоков (Logical Block Addressing - LBA)
  • Детальное описание трансляции.
  • Что такое Enhanced Disk Parameter Table?
  • Что делает программа Disk Manager?
  • Как работает 32-битовый доступ в Windows?
• Практические вопросы
  • На что следует обращать внимание, покупая платы ATA-2 (Fast ATA, EIDE)?
  • Как узнать является ли моя BIOS расширенной?
  • Совместимы ли старые диски IDE с интерфейсами ATA-2 (EIDE, Fast ATA)?
  • Можно ли использовать диски ATA-2 (EIDE, Fast ATA) со старыми контроллерами IDE?
  • Можно ли использовать большие винчестеры со старыми BIOS?
  • Где взять Enhanced BIOS для доступа к дискам емкостью более 504MB?
  • Нужно ли использовать специальные программы для доступа к дискам емкостью более 504MB?
  • Можно ли использовать большие диски с другими операционными системами, кроме DOS?
  • Какой режим использовать: Normal, LBA или Large?
  • Совместимы ли 50MHz VLB-системы с интерфейсом ATA-2?
  • Где взять контроллер PCI ATA-2, использующий только один слот?
  • Повысит ли контроллер EIDE производительность дисковых операций?
  • Почему винчестер работает медленнее, чем обещано в рекламе?
  • Почему новый контроллер EIDE ничуть не быстрее старого VLB?
  • Разрешать ли кэширование записи на диск?
  • Можно ли без риска сменить режим трансляции BIOS (None, LBA, Large)?
  • Можно ли без риска переносить диск с одного компьютера на другой?
  • Проблемы при использовании больших дисков с Award 4.50G BIOS.
  • Можно ли использовать 32-битовый режим с моим диском?
  • Не работает 32-битовый доступ в Windows!
  • Не работает 32-битовый доступ в Windows for Workgroups!
• Приложение 1. Основные термины
• Приложение 2. Литература
• Приложение 3. Разъемы для подключения устройств

Введение

В современных компьютерах устройства для записи данных и программ на магнитные диски (их часто называют жесткими дисками или "винчестерами") являются основным средством долговременного хранения информации, поэтому базовые принципы работы дисковых устройств полезно знать каждому. Это поможет более рационально организовать использование диска, продлить срок его службы, а также избавиться от лишних проблем при установке в компьютер дополнительного диска или замене старого.

В современных персональных компьютерах наиболее распространена дисковая подсистема IDE/ATA, поэтому мы ограничим рассмотрение главным образом свойствами и возможностями этого интерфейса. Стандарт SCSI и его последующие реализации Fast-SCSI и Wide-SCSI, также широко распространенные в современных системах (файловые серверы и другие высокопроизводительные устройства), требуют отдельного рассмотрения. Остальные варианты дисковых интерфейсов описаны очень кратко, скорей в качестве исторической справки, нежели для разъяснения принципов их работы.

Немного истории

Устройство для хранения информации на основе вращающегося магнитного диска было разработано фирмой IBM в самом начале 70-х годов. Этот громоздкий 14-дюймовый диск позволял записать 30 дорожек по 30 секторов в каждой из них; обозначение диска "30/30" напоминало название широко распространенной модели ружья фирмы "Winchester", в результате чего в английском языке для обозначения дисковых устройств с несъемными дисками стали широко применять слово "winchester". (Мы также будем использовать здесь широко распространившуюся русскую транслитерацию этого слова - винчестер - очень уж режет слух термин "жесткий диск".) В 1973 году фирма IBM создала первый накопитель с несколькими дисками емкостью 140 Мб, который продавался по цене $8600.

При разработке первой модели компьютера IBM PC в нем не был предусмотрен встроенный винчестер, однако уже в следующей модели он был установлен (20 Мб). В компьютере PC AT винчестер уже являлся основным средством повышения эффективности компьютера - пользователям не требовалось больше загружать операционную систему с дискет и искать каждый раз новую дискету при начале работы с какой-либо программой. Возможность хранения на встроенном диске больших объемов данных и программ значительно расширила диапазон использования персональных компьютеров.

В 1988 был создан Комитет по стандартизации методов доступа (Common Access Method Committee) для разработки программного интерфейса устройств SCSI. Одним из результатов деятельности этого комитета явилась разработка спецификации интерфейса ATA (AT Attachment - присоединение к шине АТ), известного также под именем IDE (Integrated Drive Electronics). Новый стандарт произвел настоящий бум в индустрии дисковых накопителей, когда производители PC получили возможность использования этих недорогих устройств. С конца 80-х годов интерфейс ATA (такое название более правильно, чем IDE) стал самым распространенным среди недорогих настольных систем.

В настоящее время разработан предварительный стандарт ATA-2 (AT Attachment Interface with Extensions). Этот стандарт полностью совместим сверху вниз со спецификацией АТ и является ее расширением. Полный текст стандарта содержится в документе:
ATA Extensions Document
WORKING DRAFT X3T10
Revision 3, January 17, 1995.

Вы можете найти этот документ на сервере World Wide Web:
http://www.seagate.com
или
http://www.wdc.com
в файле ata2-r3.doc.

Ведется также разработка спецификации ATA-3. Предварительная версия этого стандарта содержится в документе:
AT Attachment-3 Interface (ATA-3)
WORKING DRAFT X3T10
Revision 5, October 6, 1995.

Вы можете найти этот документ на указанных выше серверах (файл ata3r5v.doc).

Существует также стандарт ATAPI (ATA Packed Interface) для подключения приводов CD-ROM и стриммеров. Этот интерфейс значительно упростил задачу подключения приводов CD-ROM, введя единый стандарт вместо нескольких ранее существовавших интерфейсов (таких, как Mitsumi, Panasonic, Sony). С появлением ATAPI отпала необходимость установки в компьютер звуковой платы или специального контроллера для работы с компакт-дисками.

Кроме того, существует еще ряд интерфейсов для подключения винчестеров к компьютеру - они кратко рассмотрены ниже. К настоящему моменту фактически остались в употреблении только интерфейс ATA и SCSI, каждый из которых претерпел в своем развитии значительные изменения по сравнению с первоначальным вариантом. Их современные реализации обеспечивают высокую скорость обмена с винчестерами и другими устройствами хранения данных.