Кабель ввода-вывода параллельного ATA

Подробности

Родительская категория: ATA/IDE

Для передачи сигналов между адаптером шины и жестким диском (контроллером) предназначен 40-контактный ленточный кабель (рис. 1). Чтобы по возможности не допускать искажения формы сигнала, увеличения задержек и уровня помех, длина кабеля не должна превышать 46 см (18 дюймов), хотя тестирование показало, что 80-жильные кабели могут достигать длины 69 см (27 дюймов).

В настоящее время применяется два типа кабелей — 40- и 80-жильные (рис. 2). В обоих используются 40-контактные разъемы, а остальные проводники в 80-жильном кабеле заземлены. Такое конструктивное решение позволяет снизить уровень помех в высокоскоростных интерфейсах UltraATA/66 или более новых. Современные устройства и адаптеры ATA способны отличить подключение 80-жильного кабеля от 40-жильного; в последнем случае просто отключается поддержка высокоскоростных режимов (ATA/66, ATA/100 и ATA/133) и отображается соответствующее предупреждение. Новый 80-жильный кабель обратно совместим с 40-жильным, так что лучше использовать именно этот тип кабеля, причем независимо от интерфейса установленного накопителя.

 

 

Один студент однажды спросил меня, как отличить 40-жильный кабель от 80-жильного. Мой ответ был прост: подсчитать выступы на плоском кабеле. К тому же 80-жильный кабель менее ребристый, т.е. более гладкий.

 

 

Обратите внимание, что 80-жильные кабели снабжены ключами, которые позволяют предотвратить неправильное их подключение. В неудачно сконструированном 40-жильном кабеле, который показан на рис. 2, ключа нет; в то же время большинство качественных 40-контактных кабелей снабжены ключами. Поскольку наличие ключей не является обязательным условием, при конструировании более дешевых версий от них решили отказаться. В соответствии со стандартами ATA, все 80-жильные кабели должны снабжаться ключами.

Стандарты ATA

Подробности

Родительская категория: ATA/IDE

В настоящее время развитием интерфейса ATA занимается независимая группа, включающая в себя представителей различных компанийразработчиков ПК, жестких дисков и комплектующих. Эта группа, получившая название Технический комитет Т13, отвечает за развитие всех стандартов интерфейсов Serial и Parallel AT Attachment. Комитет Т13 входит в Интернациональный комитет по стандартам информационных технологий (International Committee on Information Technology Standards — INCITS), который работает в соответствии с правилами государственной организации ANSI (Национальный институт стандартизации США).Для создания стандартов SATA была сформирована группа, получившая название Serial ATA Workgroup (www.serialata.org), которая затем передала свои разработки Комитету T13 для завершения и официальной публикации. В последние стандарты ATA-7 и ATA-8 вошли требования к последовательному и параллельному интерфейсам ATA.

Правила, разрабатываемые этими комитетами, предназначены для согласования стандартов производителей, вовлеченных в этот технологический сектор рынка. В частности, Международный комитет стандартов информационных технологий (INCITS) разрабатывает стандарты систем обработки информации, в то время как Институт стандартизации ANSI утверждает процесс разработки этих стандартов и публикует их. Поскольку Комитет T13 по своей сути является общественной организацией, все рабочие проекты и их обсуждения открыты для публичного доступа.

На данный момент рассмотрены и утверждены следующие стандарты ATA.

• ATA-1
• ATA-2 (также называется FastATA, FastATA-2 или EIDE)
• ATA-3
• ATA-4 (также называется UltraATA/33)
• ATA-5 (также называется UltraATA/66)
• ATA-6 (также называется UltraATA/100)
• ATA-7 (также называется UltraATA/133 или SATA)
• ATA-8 (также называется UltraATA/133 или SATA)

Начиная с ATA-1, новые версии интерфейса ATA и обновленные версии BIOS обеспечивали поддержку более емких и быстрых накопителей, а также устройств других типов, отличных от жестких дисков. В стандарте ATA-2 и всех последующих исходный интерфейс ATA был улучшен в пяти направлениях:

• вторичный канал для подключения двух устройств;
• увеличенная максимальная емкость накопителей;
• увеличенная скорость передачи данных;
• поддержка интерфейса ATAPI (ATA Packet Interface — пакетный интерфейс периферийных устройств);
• поддержка SATA.

Все версии стандарта ATA обратно совместимы, т.е. устройства ATA-1 или ATA-2 будут прекрасно работать с интерфейсом ATA-4 или ATA-5. Каждый последующий стандарт ATA основан на предыдущем. Это означает, что стандарт ATA-8, например, практически полностью соответствует функциональным особенностям ATA-7, но обладает дополнительными функциональными возможностями. Стандарты ATA-7 и ATA-8 содержат требования к параллельному и последовательному интерфейсам ATA.

В таблице представлены сведения о существующих стандартах ATA, а их более подробное описание приведено далее.

Таблица. Стандарты ATA

SMART. Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology (технология самоконтроля с анализом).
Пбайт. Петабайт; 1 Пбайт равен одному квадрильону байтов.
CHS. Cylinder Head Sector (система адресации типа цилиндр/головка/сектор).
LBA. Logical Block Address (адресация логических блоков).
UDMA — Ultra DMA (Direct Memory Access — прямой доступ к памяти).

Подробно о стандартах

Подробности

Родительская категория: ATA/IDE

Стандарт ATA-1

• 40/44-контактный 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 ATA/ATAPI-5

• режим передачи UltraDMA (UDMA), рассчитанный на скорость до 66 Мбайт/с (так называемая спецификация UDMA/66 или UltraATA/66);
• 80-жильный кабель, необходимый для работы в режиме UDMA/66;
• автоматическое определение кабеля — 40- или 80-жильный;
• возможность использования режимов выше UDMA33 (только при наличии 80-жильного кабеля).

Происхождение ATA

Подробности

Родительская категория: ATA/IDE

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 год). Помнится, когда этот диск был впервые представлен на ярмарке Comdex в 1986 году, меня больше всего поразили широкий 40-жильный шлейф и зеленый мерцающий индикатор (до этого все индикаторы активности устройств были красными).

Компания Compaq впервые представила в выпускаемых компьютерах специальный шинный адаптер, обеспечивший подключение 98-контактного краевого разъема шины АТ (также известной как ISA), расположенного на системной плате, к меньшему 40-контактному разъему, применяемому для соединения с накопителем. 40-контактного разъема оказалось вполнедостаточно, поскольку контроллеру жесткого диска хватало 40 линий шины ISA. В меньших по размеру 2,5-дюймовых накопителях АТА, применяемых в портативных компьютерах, используется расширенный 44-контактный разъем, содержащий дополнительные контакты питания. Стандартному контроллеру жесткого диска АТ требуются только сигнальные контакты оригинальной шины ISA, поддерживаемые шиной АТА. Например, поскольку первичный контроллер диска АТ задействует лишь линию запроса прерывания 14 (IRQ 14), основной разъем системной платы АТА предоставляет только эту линию запроса, не требуя использования других линий IRQ. Даже в том случае, если интерфейс АТА встроен в такой компонент набора микросхем системной логики, как южный мост или контроллер вводавывода (что типично для современных компьютеров), и работает на высоких тактовых частотах шины данных, схема расположения выводов и функциональное назначение контактов не отличаются от оригинальной конструкции шины ISA.

Примечание!
Многие пользователи полагают, что в компьютерах, в которых разъем IDE установлен на системной плате, контроллер жесткого диска расположен на ней же. На самом деле это не так: контроллер находится в самом жестком диске. Несмотря на то что интегрированные в материнскую плату порты ATA часто называют контроллерами, с технической точки зрения их правильнее было бы называть адаптерами контроллеров (хотя мне никогда не приходилось слышать такой термин), т.е. устройствами, подключающими контроллер к шине.

Через некоторое время 40-контактный разъем и метод построения дискового интерфейса были представлены на рассмотрение в Комитет по стандартам при ANSI. Совместными усилиями этого института и компанийизготовителей были устранены некоторые шероховатости, “подчищены хвосты”, и в марте 1989 года был опубликован стандарт на интерфейсы, известный как CAM ATA. Однако еще до появления этого стандарта многие компании, например Conner Peripherals, вслед за CDC внесли некоторые изменения в первоначальную конструкцию. В результате многие старые накопители ATA очень трудно объединять в двухдисковую конфигурацию, принятую в современных системах. К началу 1990-х годов большинство производителей жестких дисков привели выпускаемые устройства в соответствие официальному стандарту, что решило все проблемы совместимости.

Некоторые разделы стандарта ATA не конкретизированы, и изготовителям предоставлена определенная свобода творчества при введении собственных команд и функций. Кстати, именно поэтому низкоуровневое форматирование накопителей IDE превратилось в столь сложную проблему. Программа форматирования при перезаписи заголовков секторов и создании карты дефектов должна обладать возможностью использования набора команд, разработанного для конкретной модели жесткого диска. К сожалению, при таком подходе размывается само понятие “стандарт”. Большинство производителей жестких дисков публикуют программы низкоуровневого форматирования на своих сайтах поддержки.

Примечание!
Многие путают 16- и 32-разрядные подключения жестких дисков с 16- и 32-разрядными шинами. Подключение к шине PCI позволяет установить 32-разрядное (а в некоторых версиях и 64-разрядное) соединение между шиной и управляющим интерфейсом ATA, который обычно находится в южном мостe или контроллере ввода-вывода набора микросхем системной логики. В то же время параллельный интерфейс PATA между управляющим интерфейсом и самим устройством является 16-разрядным. Таким образом, одновременная передача данных между устройством и управляющим интерфейсом на материнской плате осуществляется всего по 16 каналам. Несмотря на это тактовая частота интерфейса ATA достаточно высока, чтобы обслужить один или два жестких диска при полной утилизации 16-разрядного канала. То же самое справедливо и для интерфейса SATA: несмотря на то что одновременно передается только один бит, этот интерфейс способен обеспечить экстремально высокие скорости передачи данных.

Стандартная шина PАТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Интерфейс SATA обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. На рисунке сравниваются размеры кабелей питания и данных шины SATA с геометрическими параметрами кабелей для параллельного интерфейса АТА (PATA).

Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также более современными хостинтерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEE-1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Отсутствие отдельных контроллеров или хостадаптеров позволяет упростить структуру кабельного соединения, благодаря чему стоимость накопителей АТА значительно ниже, чем стоимость комбинации стандартного контроллера и накопителя.

В контексте рабочих характеристик накопители АТА являются одними из наиболее эффективных устройств, несмотря на то что могут быть отнесены и к числу довольно низкопроизводительных. Противоречивость этих утверждений стала результатом широкого разнообразия накопителей данного типа. Каждый накопитель посвоему уникален, поэтому сделать какиелибо обобщения практически невозможно. Тем не менее модели высокого класса по своим рабочим характеристикам ничем не уступают накопителям других типов, представленным на рынке однопользовательских однозадачных операционных систем.