Interfejsy dysków twardych
Obecnie rozró
Ŝ
niamy nast
ę
puj
ą
ce interfejsy:
•E-IDE (ATA)
•SCSI
•Serial ATA (SATA)
Interfejs IDE wprowadzono w połowie lat osiemdziesi
ą
tych, po
raz pierwszy w komputerach IBM PC AT (ang, Advanced
Technology). Standard ten (któremu nadano równie
Ŝ
nazw
ę
ATA - AT Attachment) wyposa
Ŝ
ono w 16-bitow
ą
szyn
ę
danych,
z my
ś
l
ą
o współpracy z magistral
ą
ISA.
Dyski z interfejsem IDE posiadaj
ą
zintegrowan
ą
z
mechanizmem elektronik
ę
: układy zapisu i odczytu danych oraz
układy sterowania (st
ą
d nazwa interfejsu IDE - IntegratedDrive
Electronics).Dyski IDE/ATA pierwotnie mogły osi
ą
gn
ąć
maksymaln
ą
pojemno
ść
równ
ą
504 MB. Ograniczał t
ę
warto
ść
BIOS starszych komputerów IBM PC. Ze wzgl
ę
du na nisk
ą
przepustowo
ść
magistrali ISA, szybko
ść
transmisji danych nie
mogła by
ć
wi
ę
ksza ni
Ŝ
8,33 MB/s. Interfejs pozwalał doł
ą
czy
ć
do systemu dwa dyski twarde.
Współczesne dyski (tak jak wszelkie urz
ą
dzenia peryferyjne)
mog
ą
współpracowa
ć
z pami
ę
ci
ą
operacyjn
ą
komputera (czyli
wykonywa
ć
operacje wej
ś
cia/wyj
ś
cia) na dwa sposoby:
•pod nadzorem procesora (sygnały steruj
ą
ce i adresy,
niezb
ę
dne do przesłania informacji do/z pami
ę
ci operacyjnej
generowane s
ą
przez procesor - ten sposób operacji zwany jest
trybem PIO - ang. Programmed Input/Output); w trakcie tej
czynno
ś
ci procesor nie mo
Ŝ
e wykonywa
ć
Ŝ
adnych innych
operacji - fakt ten spowalnia prac
ę
komputera,
•bezpo
ś
redni dost
ę
p do pami
ę
ci (ang. Direct Memory Access - DMA)
podczas którego wymiana informacji pomi
ę
dzy pami
ę
ci
ą
operacyjn
ą
a
urz
ą
dzeniem peryferyjnym zachodzi bez udziału procesora (który w tym
czasie mo
Ŝ
e wykonywa
ć
inne operacje); sterowanie operacj
ą
wej
ś
cia/wyj
ś
cia realizowane jest przez specjalny układ zwany
kontrolerem DMA.
•Dla dysków z interfejsem IDE opracowano wiele protokołów wymiany
informacji z pami
ę
ci
ą
operacyjn
ą
; s
ą
to protokoły PIO oraz protokoły
DMA (tzw. jednosłowowy bezpo
ś
redni dost
ę
p do pami
ę
ci - ang. single
word DMA i wielosłowowy, szybszy - ang. multiword DMA). Nazwy tych
protokołów (trybów pracy) oraz odpowiadaj
ą
ce im szybko
ś
ci transmisji
danych pokazano w poni
Ŝ
szej tabeli.
Maksymaln
ą
pojemno
ść
504 MB, jak
ą
mogły osi
ą
gn
ąć
pierwotnie dyski
IDE, narzucił pierwszy scalony kontroler dysku twardego (firmy Western
Digital z roku 1984) WD1003 i bazuj
ą
cy na nim BIOS w komputerach
IBM PC-AT. BIOS płyty głównej komputera AT wyposa
Ŝ
ony w procedury
obsługuj
ą
ce ten sterownik wprowadził metod
ę
adresowania dysku
twardego, zwan
ą
CHS - "Cylinder, Head, Sector". Metoda ta pozwalała
obsługiwa
ć
dyski posiadaj
ą
ce maksymalnie: 1024 cylindry, 16 głowic i 63
sektory (po 512 bajtów ka
Ŝ
dy). Dla pokonania granicy 504 MB
współczesne standardy wykorzystuj
ą
metod
ę
adresowania LBA (ang.
Logical Block Address), która dokonuje translacji adresów rzeczywistych
na adresy logiczne (zamienia rzeczywisty numer cylindra, głowicy i
sektora na logiczny odpowiednik); odpada wi
ę
c skomplikowana
adresacja za pomoc
ą
metody CHS.
Wraz z opracowaniem nowych protokołów transmisji i nowych
metod adresacji danych, przechowywanych na dysku,
stworzone zostały nowe standardy (wg zasady, i
Ŝ
ka
Ŝ
dy nowy
standard jest kompatybilny ze swoimi poprzednikami): ATA-2,
ATA-3, ATAPI, Ultra ATA(/66, /100, /133), E-IDE.
Współczesne płyty główne wyposa
Ŝ
ane s
ą
w dwa kanały E-IDE
(w dwa 40-stykowe zł
ą
cza), do których mo
Ŝ
na podł
ą
czy
ć
po
dwa urz
ą
dzenia, które pracuj
ą
w systemie Master i Slave.
Rysunek ilustruje sposób poł
ą
czenia dwóch dysków twardych
do jednego ze zł
ą
cz płyty głównej. Blok zworek, umieszczonych
na ka
Ŝ
dym dysku, pozwala skonfigurowa
ć
te urz
ą
dzenia. Je
ś
li
do sterownika b
ę
dzie doł
ą
czony jeden dysk twardy, wtedy
nale
Ŝ
y zewrze
ć
zworki MASTER. Je
ś
li natomiast w kanale b
ę
d
ą
pracowa
ć
dwa dyski twarde, wtedy na pierwszym nale
Ŝ
y
zewrze
ć
zworki MASTER oraz SLAYE PRESENT, na drugim
za
ś
nie zwiera
ć
Ŝ
adnej z tych zworek. Dysk wyposa
Ŝ
ony jest
ponadto w 4-stykowe (czasami w 3-stykowe) zł
ą
cze zasilania
(ang. 4-Pin DC Power).
Standard Ultra ATA/66 zapewnia szybko
ś
ci przesyłania danych
(do 66,6 MB/s), dzi
ę
ki podwojeniu cz
ę
stotliwo
ś
ci impulsów
Strobe. Tak du
Ŝ
a szybko
ść
transmisji (podobnie jak w
przypadku Ultra ATA/100), wymaga zastosowania specjalnego
80-
Ŝ
yłowego kabla (ł
ą
cz
ą
cego dysk z systemem), w którym linie
sygnałowe oddzielone s
ą
od siebie liniami masy (40 linii
standardowego interfejsu i 40 linii uziemienia). Warto
zaznaczy
ć
, i
Ŝ
dysk Ultra ATA/66/100 sprawdza czy kabel
ł
ą
cz
ą
cy go z systemem jest 80-
Ŝ
yłowy. Je
ś
li oka
Ŝ
e si
ę
,
Ŝ
e jest
to zwykły 40-
Ŝ
yłowy kabel, dysk realizuje transmisj
ę
wg
starszego standardu.
