Главная страницаОбратная связьКарта сайта

ATAPI. АТА-2, FAST-ATA и EIDE/ULTRA-ATA/100/133 (ATA-6 и 7).ULTRA-ATA/33 (АТА-4)..

Интерфейс IDE и массивы RAID
ATAPI

Одним из существенных недостатков стандарта АТА было то, что он предназначался только для жестких дисков. В конце 1980-х годов в связи с широким распространением дисководов CD-ROM перед разработчиками возникла серьезная проблема. Нужно было либо найти способ подключения этих устройств и других накопителей (например, на магнитной ленте) к существующим IDE-интерфейсам, либо изобретать специализированные платы контроллеров. В результате был разработан стандарт ATAPI, являющийся расширением интерфейса АТА и позволяющий подключать к обычному IDE-порту не только жесткие диски, но и другие устройства. Впрочем, разница между жесткими дисками и прочими устройствами все же существует. Если поддержка первых предусмотрена в системной BIOS, то для работы остальных ATAPI-устройств нужны специальные драйверы. Загрузка компьютера с ATAPI-дисковода CD-ROM возможна только с накопителей, соответствующих стандарту El Torito, и при использовании в компьютере последних версий BIOS.

АТА-2, FAST-ATA и EIDE

В начале 1990-х годов технологии производства накопителей на жестких дисках достигли такого уровня, что стало ясно — архитектура АТА в самом скором времени перестанет соответствовать их возможностям. Выходом из сложившейся ситуации стала разработка стандарта АТА-2, который можно рассматривать как расширение первоначальной версии АТА. Внесенные в новый стандарт дополнения существенно улучшили параметры интерфейса. В нем определены более быстрые режимы передачи данных программного ввода/вывода (РЮ — Programmed I/O) и с использованием прямого доступа к памяти (DMA), добавлены новые команды для накопителя (в частности, команда «Identify Drive», позволяющая BIOS автоматически распознавать тип и определять параметры жесткого диска), введен второй канал для подключения дисководов, предусмотрен специальный режим блочной передачи данных {Block Transfer Mode) и определены новые способы обращения к секторам на жестком диске с использованием логической адресации блоков (LBA — Logical Block Addressing). Логическая адресация блоков стала самым эффективны средством для преодоления традиционно существовавшего ограничения емкости жесткого диска в 504 Мбайт. Несмотря на столь впечатляющие усовершенствования, в стандарте АТА-2 для подключения накопителей используются те же самые 40-контактные разъемы, что и в предыдущей версии, а старые IDE-накопители полностью совместимы с новым интерфейсом.

Наряду с АТА-2, можно встретить два других названия этого интерфейса: E1DE и Fast-ATA. Это не другие стандарты, а просто разные реализации стандарта АТА-2. Версия EI DE была разработана фирмой Western Digital на базе как стандарта АТА-2, так и ATAPI. Она оказалась настолько удачной, что аббревиатурой EIDE стали обозначать все модернизированные варианты интерфейса IDE. Фирмы Seagate и Quantum сосредоточили свои усилия на разработке реализации Fast-ATA стандарта АТА-2. Ее отличие от EIDE заключается в том, что она разрабатывалась только на основе стандарта АТА-2. С практической точки зрения разницы между АТА-2, EIDE и Fast-ATA нет, поэтому часто эти названия используются как синонимы (хотя с технической точки зрения это не совсем корректно).

Граница емкости в 504 Мбайт

Предел в 504 Мбайт (528 Мб в десятичных единицах), являющейся, возможно, наиболее существенным ограничением в рамках традиционной IDE-архитектуры, возник из-за несогласованности действий разработчиков BIOS и создателей архитектуры контроллера накопителей WD1003. Чтобы уяснить суть этого офаничения, необходимо понять, как осуществляется адресация данных в IDE-накопителях. Классической схемой адресации является схема CHS (Cylinder, Head, Sector—цилиндр, головка, сектор). Проще говоря, необходимо ввести в регистры контроллера WD1003 необходимые вам номер цилиндра, номер головки и номер сектора, а затем через профаммное прерывание INT13 вызвать из BIOS процедуру, перемещающую головки накопителя на заданный сектор для считывания или записи информации.

В теории все выглядит прекрасно, но на практике возникает проблема. Дело в том, что предельные значения количества цилиндров, головок и секторов в BIOS и в контроллере WD1003 разные. В табл. 11.2 приведены эти значения и показаны итоговые офаничения на доступное дисковое пространство накопителя с классическим IDE-интерфейсом. В BIOS определены следующие максимальные значения: 1024 цилиндров, 256 головок и 63 сектора на дорожку. Если перемножить все эти числа, а результат затем умножить на 512 (количество байт в секторе), то получается, что теоретический предел офаничения емкости накопителя на уровне BIOS составите 455 716 864 байт (примерно 7,88 Гбайт или 8,4 Гб в десятичных единицах). Контроллер WD1003 может работать с 65536 цилиндрами, 16 головками и 256 секторами на дорожке, т.е. теоретическая емкость накопителя составляет 128 Гбайт (137 Гб).



Проблема заключается в том, что каждый из параметров накопителя офаничивается на минимальном уровне. Так, максимально доступное количество цилиндров оказывается равным 1024, максимальное количество головок — 16, а максимальное количество секторов — 63. Если перемножить эти три числа, а результат умножить на 512, то получим величину 504 Мбайт (528 Мб). Если бы разработчики BIOS и контроллера WD1003 заранее договорились о единых предельных значениях параметров накопителей, то проблема была бы устранена, даже не возникнув, и предел емкости IDE-накопителей изначально оказался бы равным 128 Гбайт. Но реальность, увы, такова, что доступное дисковое пространство стандартных IDE-накопителей в сочетании со старыми версиями BIOS составляет всего лишь 504 Мбайт.

Из приведенных расчетов становится ясно, почему к IDE-интерфейсу можно без проблем подключать накопители емкостью до 504 Мбайт — и не более. Конечно, существуют методы преодоления этого ограничения. Поскольку BIOS по своей сути является программным обеспечением, наиболее простой и экономичный способ преодоления барьера состоит в расширении возможностей процедур INT13, за счет запуска специализированного драйвера в момент загрузки компьютера. Доработка процедур, вызываемых через прерывание INT13, позволяет работать с накопителями, емкость которых превышает 7,88 Гбайт. Наиболее популярными драйверами такого типа являются Drive Rocket и Disk Manager фирмы Ontrack, которые позволяют персональному компьютеру обращаться ко всему дисковому пространству больших IDE-накопителей, а не только к первым 504 Мбайт.


Ло настоящее время жесткие ..иски вплогну < подобрались к п,>е лелу в 13/ Г и д. .-е научились преодолевать данный предел при по/0(.,и технологии *: ю.чive ко пании   axtor и анапогичиых

Для интерфейсов EIDE и U DMA допускается работа с оверлейными (обеспечивающими адресацию дискового пространства свыше 504 Мбайт) драйверами, причем драйвер Disk Manager (или подобные ему) часто входят в комплект поставки современных жестких дисков большой емкости. Однако есть несколько причин, по которым нежелательно использовать такие оверлейные драйверы. Во-первых, они обычно занимают часть очень ценной области оперативной памяти в пределах первых 640 Кбайт, поскольку далеко не во всех системах для них находится свободное место в верхней памяти UMA. Во-вторых, старые оверлейные драйверы не всегда хорошо работают с операционными системами Windows, что приводит к традиционным проблемам совместимости жестких дисков большой емкости с Windows. В-третьих, оверлейные драйверы могут конфликтовать с загруженными в память драйверами других устройств и резидентными программами.

В конечном счете, наиболее предпочтительным способом введения поддержки накопителей большой емкости в интерфейсах EIDE и U DMA является модернизация BIOS до версии с усовершенствованными процедурами, вызываемыми через прерывание INT13. Фирмы AMI и Micro Firmware первыми начали выпускать системные BIOS, совместимые с EIDE, однако впоследствии поддержка стандарта EIDE стала неотъемлемым свойством всех BIOS и контроллеров накопителей. В настоящее время общепринятой нормой стала поддержка режима UDMA/66 и выше при соблюдении обратной совместимости с EIDE и IDE. Хотя замена BIOS — операция более сложная, чем установка драйвера, в большинстве случаев она себя полностью оправдывает (экономится память и обеспечивается лучшая совместимость с операционными системами). Разумной альтернативой модернизации системной BIOS может стать замена контроллера накопителей, т.е. установка нового адаптера с собственной встроенной BIOS и модернизированными процедурами, вызываемыми через прерывание INT13.

Логическая адресация блоков (LBA)

Еще одной особенностью режимов EIDE и UDMA, вызывающей наибольшее количество вопросов, является необходимость использования LBA. Если при CHS-адресации необходимо задавать номера цилиндров, головок и секторов, то при адресации по методу LBA задается абсолютный номер сектора (например, «перейти к сектору 324534»). Соответствующие CHS-координаты сектора рассчитываются по алгоритму LBA, реализованному в BIOS. Метод LBA является единственно возможным при использовании больших дисков в операционных системах DOS и Windows, основанных на файловой системе FAT. Из этого следует, что если вы хотите работать с накопителями большой емкости, то вам необходимо обновить системную BIOS или использовать EIDE/U DMA-контроллер с собственной встроенной BIOS. С другой стороны, операционные системы, не использующие FAT (такие, как OS/2 и Novell NetWare), не нуждаются в LBA. Если вы посмотрите на плату EIDE-контроллера, то увидите на ней перемычку, с помощью которой можно включить или отключить режим LBA. При использовании DOS или Windows эту перемычку необходимо установить в положение «включено».

На платах современных контроллеров с поддержкой режима UDMA перемычка для включения ША отсутствует. Для его активизации необходимо войти в программу настройки параметров BIOS, найти соответствующую строку и включить режим LBA.

При выборе метода адресации (CHS или LBA) следует учитывать структуру используемого накопителя (или накопителей). Если вы выберете метод LBA, то вам придется заново разбить жесткий диск на разделы и отформатировать. Необходимо также помнить, что отформатированный в режиме LBA накопитель будет опознаваться только в тех компьютерах, в которых предусмотрена поддержка LBA. Таким образом, если накопитель, отформатированный в режиме LBA (EIDE), установить в компьютер, в BIOS которого поддержка LBA не предусмотрена (т.е. в старую IDE-систему), то такой накопитель не будет опознан, и вам придется вновь разбивать его на разделы и форматировать. Во всех случаях, прежде чем внедрять в систему интерфейс EIDE, необходимо выполнить полнее резервное копирование всех жестких дисков.

Подключение различных накопителей

Одним из традиционных преимуществ интерфейса SCSI была возможность подключения к одной шине до 7 различных устройств (жестких дисков, дисководов CD-ROM, накопителей на магнитной ленте и пр.). Такой подход позволил избежать многих трудностей, присущих интерфейсам других типов: увеличения количества отдельных плат контроллеров и проблем с конфигурированием системы. Классический IDE-контроллер может обслуживать два накопителя (ведущий и ведомый), подключенных к одному порту ввода/вывода (IFOh) и к одной линии запроса прерывания IRQ14 (IRQ — Interrupt ReQuesf), но не может обеспечивать работу никаких других устройств. В интерфейсах EIDE и UDMA это ограничение преодолено за счет добавления в контроллер второго канала.

Необходимо быть внимательным при использовании двухканального контроллера. Если первичный (основной) канал в состоянии нормально обслуживать быстродействующие устройства, то это еще не означает, что вторичный (дополнительный) канал будет вести себя точно так же. Например, во многих EIDE-контроллерах прежних лет выпуска была предусмотрена полная поддержка ЕШЕ-накопителей на первичном канале, но к вторичному каналу можно было подключать только устройства в стандарте ATAPI. В настоящее время иногда встречаются контроллеры UDMA/66, которые могут обслуживать до двух UDMA/66-устройств, подключенных к первичному каналу, но их вторичный канал может работать только в режимах UDMA/33 или EIDE. Загляните в описание контроллера, прежде чем подключать к нему новые устройства.

Теоретически старый IDE-накопитель должен работать на EIDE-канале, но может возникнуть проблема при подключении к такому каналу одновременно EIDE и IDE-устройств. Классическим примером может служить система, в которой новый быстродействующий жесткий диск EIDE-типа (ведущее устройство) подключен к тому же каналу, что и IDE ATAPI дисковод CD-ROM (ведомое устройство). В большинстве случаев более медленный дисковод CD-ROM будет «мешать» ЕШЕ-накопителю, снижая максимальную скорость обмена данными с жестким диском, что отрицательно скажется на обшей производительности системы. Не исключено, что дисковод CD-ROM не будет опознаваться системой. В крайних случаях не будет опознаваться жесткий диск (возможно, что и дисковод CD-ROM тоже), и компьютер не сможет даже загрузиться. Такого рода проблемы почти всегда удается устранить, подключив дисковод CD-ROM к вторичному каналу контроллера в качестве ведущего устройства.

В настоящее время UDMA/33 и UDMA/66-контроллеры стали более интеллектуальными и способны подстраивать скорости обмена данными с различными по быстродействию устройствами, подсоединенными к одному каналу. Однако проблема совместимости устройств с разным быстродействием устранена не полностью. Например, при подключении к одному каналу жесткого диска U DMA/66 и устройства, не соответствующего требованиям U DM А/66, может привести к снижению максимальной скорости передачи данных до уровня интерфейса U DM А/33.

Следует руководствоваться следующим правилом, к первичному каналу контроллера подключать только быстродействующие устройства, а более медленные — к вторичному каналу.

АТА-3

Более поздней версией АТА является стандарт АТА-3. В нем не предусмотрены дополнительные режимы передачи данных по сравнению с АТА-2, а лишь повышена надежность программного ввода/вывода (РЮ) в режиме 4. В АТА-3 предусмотрена простая схема защиты с помощью пароля, расширены возможности управления энергопотреблением, а также определена методика повышения надежности работы жестких дисков, основанная на предсказании сбоев в их работе (SMART— Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology). Стандарт АТА-3 совместим с устройствами АТА-2, АТАР1 и АТА. Поскольку в АТА-3 не определены новые режимы передачи данных, то к нему также часто применяют общее название EIDE (хотя с технической точки зрения это некорректно).

ULTRA-ATA/33 (АТА-4)

Повышение скоростей передачи данных — процесс бесконечный. Его очередным этапом стало появление стандарта Ultra-ATA, который представляет собой реализацию ATA/ATAPI-4. В соответствии с этим стандартом в версии, обычно называемой Ultra-DMA/33 или UDMA/33, максимальная скорость передачи данных в режиме DMA при захвате управления шиной (bus mastering) составляет 33 Мбайт/с. Чтобы все возможности интерфейса Ultra-ATA были реализованы, требованиям стандарта должны удовлетворять и накопитель, и контроллер, и системная BIOS. При этом Ultra-ATA полностью обратно совместим с предшествующими стандартами АТА. Для подключения накопителей UDMA/33 можно использовать обычные IDE-кабели с 40-контактными разъемами, однако имейте в виду, что в перечисленных ниже ситуациях вы можете столкнуться с определенными проблемами.

■     Используется стандартный кабель, однако его качество невысокое, он поврежден или помят в результате многочисленных переустановок.

■     В системе повышенный уровень электрических помех. Это возможно в тех случаях, когда в системном блоке установлено несколько дисководов, используется сдвоенный источник питания или компьютер является моноблочным, т.е. со встроенной электронно-лучевой трубкой (монитором).

■   Система «разогнана», т.е. работает при повышенных тактовых частотах системной
платы или процессора, не предусмотренных изготовителем, или сконфигурирована
так, что какие-либо параметры выходят за допустимые изготовителем пределы.

ULTRA-ATA/66 (АТА-5)

Дальнейшим шагом в повышении быстродействия интерфейсов накопителей стала модернизация стандарта ATA/ATAPI-4. Эта более поздняя реализация Ultra-ATA обычно называется Ultra- DM А/66 или UDMA/66, и в ней предусмотрена скорость пакетной передачи данных, равная 66 Мбайт/с в режиме DMA при захвате управления шиной. Как и в реализации Ultra-ATA/ЗЗ, максимальное быстродействие системы достижимо только в том случае, если стандарту удовлетворяют и накопитель, и контроллер, и системная BIOS. UDMA/66, как и UDMA/33 полностью обратно совместим с предшествующими стандартами АТА. В отличие от интерфейса Ultra-ATA/ЗЗ, для подключения к контроллерам накопителей UDMA/66 нельзя использовать обычные IDE-кабели. Вместо них необходимо использовать специальные 80-жильные кабели с 40-контактными разъемами (обычно они входят в комплект поставки накопителей UDMA/66). В этих кабелях сигнальные линии отделяются друг от друга линиями заземления с целью защиты от взаимных высокочастотных наводок. Кроме того, операционная система компьютера (в частности, Windows) должна быть настроена на передачу данных в режиме DMA.

Общие замечания по поводу установки устройств UDMA/66

Убедитесь в том, что сигнальный кабель соответствует требованиям стандарта Ultra-ATA/66 (см. рис. 11.2). Гибкий кабель Ultra-ATA/66 — 80-жильный с 40-контактными разъемами, на концах разъемы черного и синего цвета, средний разъем — серый. Кроме того, 34-е контакты разъемов должны быть выпилены или срезаны (хотя это не всегда удается разглядеть).

■     Убедитесь, что в контроллере, смонтированном на системной плате, предусмотрена поддержка стандарта Ultra-ATA/66. В состав контроллера, способного работать в режиме Ultra-ATA/66, входит схема, которая обнаруживает отсутствие 34-го контакта на разъеме. Если схемы обнаружения нет, то система может принять обычный кабель за Ultra-ATA/66, и попытаться конфигурировать устройство на более высокие скорости передачи.

■     Некоторые контроллеры, смонтированные на системной плате, не могут работать с накопителями Ultra-ATA/66 одновременно по двум каналам. Если у вас возникнут проблемы при подключении накопителя Ultra-ATA/66 к вторичному каналу контроллера, попробуйте переставить его на место ведущего устройства первичного канала.

■     Если у вас возникают сомнения по поводу правильности настройки систем U DM А/66, обратитесь к производителю системной платы или платы контроллера за новой версией BIOS (а также попытайтесь найти новейшие драйверы для устройств U DM А/66 или их исправленные версии).

■     Убедитесь в том, что в операционной системе допускается использование DMA, и проверьте, включен ли этот режим. В Windows 9x/Me это можно выяснить, открыв окно свойств накопителей (рис. 11.3) В Windows XP эти настройки находятся в свойствах IDE-контроллера (рис. 11.4).

■  Убедитесь в том, что накопитель, способный работать в режиме Ultra-ATA/66, настро­
ен на соответствующую скорость передачи данных. Некоторые накопители поставля­
ются с отключенным по умолчанию режимом UDMA/66, и для его активизации вам
придется переставить перемычки или воспользоваться вспомогательной программой.





Рис. 11.4 Управление DMA в Windows XP


ULTRA-ATA/100/133 (ATA-6 и 7)

В конце 2000 года под влиянием роста производительности и емкости жестких дисков была разработана очередная версия интерфейса Ultra-АТАдля передачи данных со скоростью до 100 Мбит/с. Эта версия получила логичное название Ultra-ATA/100 (другие названия — Ultra-DMA/100 или UDMA/100). На рубеже 2001 и 2002 годов была разработана еще одна спецификация для передачи данных со скоростью 133 Мбайт/с — Ultra-ATA/133 (синонимы — Ultra-DMA/133 или UDMA/133). Эти две спецификации основаны на стандарте Ultra-ATA/66 и используют такой же плоский 40-контактный 80-жильный кабель, обеспечивая полную обратную совместимость с более ранними интерфейсами.


Имейте в виду, что каждое устройство, подключаемое к контроллеру UDMA/100/133, должно поддерживать этот интерфейс. В противном случае контроллер переключится на более низкую скорость передачи данных, что приведет к снижению производительности и второго устройства на этом канале.




Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "ATAPI. АТА-2, FAST-ATA и EIDE/ULTRA-ATA/100/133 (ATA-6 и 7).ULTRA-ATA/33 (АТА-4)..", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:

Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
   


Copyright © 2008 - 2019 Дискета.info