Interfejsy dysków twardych

Obecnie rozró

ż

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

ż

nazw

ę

ATA - AT Attachment) wyposa

ż

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

ż

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

ż

e wykonywa

ć

ż

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

ż

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

ż

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

ż

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

ż

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

ż

ka

ż

dy nowy

standard jest kompatybilny ze swoimi poprzednikami): ATA-2,
ATA-3, ATAPI, Ultra ATA(/66, /100, /133), E-IDE.
Współczesne płyty główne wyposa

ż

ane s

ą

w dwa kanały E-IDE

(w dwa 40-stykowe zł

ą

cza), do których mo

ż

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

ż

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

ż

y zewrze

ć

zworki MASTER. Je

ś

li natomiast w kanale b

ę

d

ą

pracowa

ć

dwa dyski twarde, wtedy na pierwszym nale

ż

y

zewrze

ć

zworki MASTER oraz SLAYE PRESENT, na drugim

za

ś

nie zwiera

ć

ż

adnej z tych zworek. Dysk wyposa

ż

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

ż

a szybko

ść

transmisji (podobnie jak w

przypadku Ultra ATA/100), wymaga zastosowania specjalnego
80-

ż

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

ż

dysk Ultra ATA/66/100 sprawdza czy kabel

ł

ą

cz

ą

cy go z systemem jest 80-

ż

yłowy. Je

ś

li oka

ż

e si

ę

,

ż

e jest

to zwykły 40-

ż

yłowy kabel, dysk realizuje transmisj

ę

wg

starszego standardu.