LA UN

ATA ( Advanced Technology Attachment ) sau IDE ( Integrated Drive Electronics ) este o interfață paralelă  pentru conectarea unităților (unități de dischetă , hard disk și unități optice ) la un computer . A fost un standard pe platforma IBM PC în anii 1990 ; este înlocuit în prezent de succesorul său - SATA  - și odată cu apariția sa a fost numit PATA (Parallel ATA).  

Istorie

Numele tentativ pentru interfață a fost PC /AT Attachment , deoarece era destinat să se atașeze la magistrala ISA pe 16 biți , cunoscută atunci sub numele de magistrala AT . În versiunea finală, numele a fost schimbat în „AT Attachment” pentru a evita problemele legate de mărcile comerciale.

Versiunea originală a standardului a fost dezvoltată în 1986 de Western Digital și din motive de marketing a fost numită IDE ( Eng.  Integrated Drive Electronics  - „electronics built into drive”). Acesta a subliniat o inovație importantă: controlerul unității este situat în sine, și nu sub forma unei plăci de expansiune separată , ca în standardul ST-506 anterior și interfețele SCSI și ST-412 existente atunci . Acest lucru a făcut posibilă îmbunătățirea caracteristicilor unităților (datorită distanței mai scurte până la controler), simplificarea gestionării acestora (deoarece controlerul canalului IDE a făcut abstracție de detaliile funcționării unității) și reducerea costurilor de producție (controlerul unității ar putea să fie proiectat doar pentru „propria” unitate și nu pentru toate posibilele; controlerul de canal a devenit în general standard). Controlerul de canal IDE este mai corect numit adaptor gazdă , deoarece a trecut de la controlul direct al unității la comunicarea cu acesta printr-un protocol.

Standardul ATA definește interfața dintre controler și unitate, precum și comenzile transmise prin acesta.

Interfața are 8 registre care ocupă 8 adrese în spațiul I/O. Busul de date are o lățime de 16 biți. Numărul de canale prezente în sistem poate fi mai mare de 2. Principalul lucru este că adresele de canal nu se suprapun cu adresele altor dispozitive I/O. La fiecare canal pot fi conectate 2 dispozitive (master și slave), dar numai un dispozitiv poate funcționa la un moment dat.

Principiul de adresare CHS este în nume. În primul rând, blocul de cap este instalat de către poziționator pe calea dorită (cilindru), după care este selectat capul necesar (capul) și apoi sunt citite informații din sectorul necesar (sector).

Standardul EIDE ( English  Enhanced IDE  - „extended IDE”), care a apărut după IDE, a permis utilizarea unităților cu o capacitate care depășește 528 MB (504 MiB ), până la 8,4 GB. Deși aceste acronime au provenit ca nume comerciale, mai degrabă decât denumiri oficiale pentru standard, termenii IDE și EIDE sunt adesea folosiți în loc de ATA . După introducerea standardului Serial ATA în 2003, ATA tradițional a devenit cunoscut sub numele de Parallel ATA , referindu-se la modul în care datele sunt transferate printr-un cablu paralel cu 40 sau 80 de fire.

La început, această interfață a fost folosită cu hard disk-uri, dar apoi standardul a fost extins pentru a lucra cu alte dispozitive, folosind în principal medii amovibile. Aceste dispozitive includ unități CD-ROM și DVD-ROM , unități de bandă și dischete de mare capacitate, cum ar fi ZIP și dischete (folosind capete magnetice ghidate cu laser [1] [2] ) ( LS-120 /240 ). În plus, din fișierul de configurare a nucleului FreeBSD , putem concluziona că chiar și unități de dischete (dischete) au fost conectate la magistrala ATAPI. Acest standard extins se numește Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI) și, prin urmare, numele complet al standardului arată ca ATA / ATAPI . ATAPI coincide aproape complet cu SCSI la nivel de comandă și, de fapt, există „SCSI over ATA cable”.

Inițial, interfețele pentru conectarea unităților CD-ROM nu erau standardizate și erau dezvoltări proprietare ale producătorilor de unități. Ca urmare, pentru a conecta un CD-ROM, a fost necesar să instalați o placă de expansiune separată specifică unui anumit producător, de exemplu, Panasonic (existau cel puțin 5 opțiuni specifice de interfață pentru conectarea unui CD-ROM). Unele variante de plăci de sunet, cum ar fi Sound Blaster , erau echipate doar cu astfel de porturi (deseori unitatea CD-ROM și placa de sunet erau furnizate ca kit multimedia). Apariția ATAPI a făcut posibilă standardizarea tuturor acestor periferice și a făcut posibilă conectarea lor la orice controler la care poate fi conectat un hard disk.

Un alt pas important în dezvoltarea ATA a fost trecerea de la PIO ( Intrare/ieșire programată  ) la DMA (  Acces direct la memorie ) .  La utilizarea PIO, citirea datelor de pe disc a fost controlată de procesorul central al computerului, ceea ce a dus la o sarcină crescută a procesorului și la o încetinire în general. Din această cauză, computerele care utilizează interfața ATA au efectuat de obicei operațiuni legate de disc mai lent decât computerele care utilizează SCSI și alte interfețe. Introducerea DMA a redus semnificativ costul timpului procesorului pentru operațiunile pe disc.  

În această tehnologie, unitatea în sine controlează fluxul de date, citind datele în sau din memorie aproape fără participarea procesorului, care emite doar comenzi pentru a efectua una sau alta acțiune. În acest caz, hard disk-ul emite un semnal de solicitare DMARQ pentru o operațiune DMA către controler. Dacă operațiunea DMA este posibilă, controlerul emite un semnal DMACK, iar hard diskul începe să scoată date în primul registru (DATE), din care controlerul citește datele în memorie fără participarea procesorului.

Operația DMA este posibilă dacă modul este acceptat simultan de BIOS , controler și sistemul de operare, în caz contrar este posibil doar modul PIO.

În dezvoltarea ulterioară a standardului (ATA-3), a fost introdus un mod suplimentar UltraDMA 2 (UDMA 33).

Acest mod are caracteristicile de temporizare ale modului DMA 2, dar datele sunt transmise atât pe muchia ascendentă, cât și pe cea descendentă a semnalului DIOR/DIOW. Acest lucru dublează rata de transfer de date pe interfață. De asemenea, a fost introdusă o verificare a parității CRC, care crește fiabilitatea transmiterii informațiilor.

În istoria dezvoltării ATA, au existat o serie de bariere asociate cu organizarea accesului la date. Majoritatea acestor bariere, datorită sistemelor moderne de adresare și tehnicilor de programare, au fost depășite. Acestea includ limite pentru dimensiunea maximă a discului de 504 MiB , aproximativ 8 GiB , aproximativ 32 GiB și 128 GiB. Au existat și alte bariere, în principal legate de driverele de dispozitiv și de I/O pe sistemele de operare non-ATA.

Specificația originală ATA prevedea un mod de adresare pe 28 de biți. Acest lucru a permis să fie adresate 2 28 (268 435 456) sectoare de 512 octeți fiecare, oferind o capacitate maximă de 137 GB (128 GiB). În PC-urile standard , BIOS -ul a acceptat până la 7,88 GiB (8,46 GB), permițând un maxim de 1024 de cilindri, 256 de capete și 63 de sectoare. Această limită CHS (Cyllinder-Head-Sector) cilindru/cap/sector , combinată cu standardul IDE, a dus la o limită de spațiu adresabil de 504 MiB (528 MB). Pentru a depăși această limitare, a fost introdusă schema de adresare LBA (Logical Block Address) , care a făcut posibilă adresarea până la 7,88 GiB. De-a lungul timpului, această restricție a fost eliminată, ceea ce a făcut posibilă abordarea mai întâi a 32 GiB, apoi a tuturor celor 128 GiB, folosind toți cei 28 de biți (în ATA-4 ) pentru a aborda sectorul. Scrierea unui număr de 28 de biți este organizată prin scrierea părților sale în registrele corespunzătoare ale unității (de la 1 la 8 biți în al 4-lea registru, 9-16 în al 5-lea, 17-24 în al 6-lea și 25-28 în al 7-lea ).

Adresarea registrului este organizată folosind trei linii de adresă DA0-DA2. Primul registru de la adresa 0 este de 16 biți și este folosit pentru a transfera date între disc și controler. Registrele rămase sunt pe 8 biți și sunt folosite pentru control.

Cele mai recente specificații ATA presupun adresarea pe 48 de biți, extinzând astfel limita posibilă la 128 PiB (144 petabytes).

Aceste restricții de dimensiune se pot manifesta prin faptul că sistemul crede că capacitatea discului este mai mică decât valoarea sa reală sau refuză deloc să pornească și se blochează la etapa de inițializare a hard diskului. În unele cazuri, problema poate fi rezolvată prin actualizarea BIOS-ului. O altă soluție posibilă este utilizarea unor programe speciale, precum Ontrack DiskManager, care își încarcă driverul în memorie înainte ca sistemul de operare să se încarce. Dezavantajul unor astfel de soluții este că se utilizează partiționarea discului non-standard, în care partițiile de disc sunt inaccesibile, în cazul încărcării, de exemplu, de pe o dischetă obișnuită de boot DOS. Cu toate acestea, multe sisteme de operare moderne (începând de la Windows NT4 SP3) pot funcționa cu discuri mai mari, chiar dacă BIOS-ul computerului nu determină corect această dimensiune.

Interfață ATA

Pentru a conecta hard disk-uri cu o interfață PATA, se folosește de obicei un cablu cu 40 de fire (numit și cablu ) . Fiecare cablu are de obicei doi sau trei conectori, dintre care unul se conectează la conectorul controlerului de pe placa de bază (la computerele mai vechi, acest controler era situat pe o placă de expansiune separată), iar unul sau doi alți sunt conectați la unități. La un moment dat, bucla P-ATA transmite 16 biți de date. Uneori există cabluri IDE care permit conectarea a trei unități la un canal IDE, dar în acest caz una dintre unități funcționează în modul doar citire.

Multă vreme, cablul ATA conținea 40 de conductori, dar odată cu introducerea modului Ultra DMA/66 ( UDMA4 ), a apărut versiunea sa cu 80 de fire. Toți conductorii suplimentari sunt conductori de împământare alternând cu conductori de informații. Astfel, în loc de șapte conductori de împământare, au fost 47. O astfel de alternanță a conductorilor reduce cuplajul capacitiv dintre ei, reducând astfel interferența reciprocă. Cuplajul capacitiv este o problemă la rate de transfer ridicate, așa că această inovație a fost necesară pentru a asigura funcționarea corectă a ratei de transfer de 66 MB/s (megaocteți pe secundă) specificată de specificația UDMA4 . Modurile mai rapide UDMA5 și UDMA6 necesită, de asemenea, un cablu cu 80 de fire.

Deși numărul de conductori s-a dublat, numărul de pini a rămas același, la fel ca și aspectul conectorilor. Cablajul intern, desigur, este diferit. Conectorii pentru un cablu cu 80 de fire trebuie să conecteze un număr mare de conductori de împământare la un număr mic de pini de împământare, în timp ce într-un cablu cu 40 de fire, conductorii sunt conectați fiecare la propriul pin. La cablurile cu 80 de fire, conectorii au de obicei culori diferite (albastru, gri și negru), spre deosebire de cablurile cu 40 de fire, unde de obicei toți conectorii sunt de aceeași culoare (de obicei negru).

Standardul ATA a stabilit întotdeauna o lungime maximă a cablului de 45,7 cm (18 inchi). Această limitare face dificilă atașarea dispozitivelor în carcase mari sau conectarea mai multor unități la un singur computer și elimină aproape complet posibilitatea de a utiliza unități PATA ca unități externe. Deși cablurile mai lungi sunt disponibile în comerț, vă rugăm să rețineți că acestea nu sunt conforme cu standardul. Același lucru se poate spune despre cablurile „rotunde”, care sunt și ele răspândite. Standardul ATA descrie numai cabluri plate cu specificații specifice de impedanță și capacitate. Acest lucru, desigur, nu înseamnă că alte cabluri nu vor funcționa, dar, în orice caz, utilizarea cablurilor non-standard trebuie folosită cu prudență.

Dacă două dispozitive sunt conectate la aceeași buclă, unul dintre ele este de obicei numit master ( master englez  ), iar celălalt - slave ( slave englez ). De obicei, masterul vine înaintea slavei în lista de unități enumerate de BIOS-ul computerului sau al sistemului de operare . În BIOS-urile mai vechi (486 și anterioare), discurile erau adesea etichetate incorect cu literele „C” pentru master și „D” pentru slave.  

Dacă există o singură unitate pe o buclă, în cele mai multe cazuri ar trebui să fie configurată ca master. Unele discuri (în special cele produse de Western Digital ) au o setare specială numită single (adică „un disc pe cablu”). Cu toate acestea, în majoritatea cazurilor, singura unitate de pe cablu poate funcționa și ca slave (acesta este adesea cazul când conectați un CD-ROM la un canal separat).

O setare numită selecție cablu a fost descrisă ca opțională în specificația ATA-1 și a devenit larg răspândită de la ATA-5, deoarece elimină nevoia de a schimba jumper-urile de pe unități în timpul oricăror reconectari. Dacă unitatea este setată în modul de selectare a cablului, este setată automat ca master sau slave, în funcție de locația sa pe buclă. Pentru a putea determina această locație, bucla trebuie să fie cablată . Pentru un astfel de cablu, pinul 28 (CSEL) nu este conectat la unul dintre conectori (gri, de obicei cel din mijloc). Controlerul pune la pământ acest pin. Dacă unitatea vede că pinul este împământat (adică este 0 logic), este setat ca master, în caz contrar (stare de impedanță ridicată) este setat ca slave.

Pe vremea cablurilor cu 40 de fire, era o practică obișnuită să instalați un cablu select prin simpla tăiere a firului 28 dintre cei doi conectori care se conectau la unități. În acest caz, unitatea slave se afla la capătul cablului, iar unitatea master se afla la mijloc. Această plasare a fost chiar standardizată în versiunile ulterioare ale specificației. Atunci când pe cablu este plasat un singur dispozitiv, această plasare are ca rezultat o bucată de cablu inutilă la capăt, ceea ce este nedorit - atât din motive de comoditate, cât și din motive fizice: această piesă duce la reflectarea semnalului, în special la frecvențe înalte.

Cablurile cu 80 de fire introduse pentru UDMA4 nu au aceste neajunsuri. Acum, dispozitivul principal este întotdeauna la sfârșitul buclei, așa că dacă este conectat un singur dispozitiv, nu obțineți această bucată de cablu inutilă. Selecția cablului lor este „din fabrică” - realizată în conectorul în sine, pur și simplu excluzând acest contact. Deoarece buclele cu 80 de fire necesită oricum proprii lor conectori, adoptarea pe scară largă a acestuia nu a fost o problemă mare. De asemenea, standardul impune utilizarea conectorilor de diferite culori, pentru o identificare mai ușoară atât de către producător, cât și de către asamblator. Conectorul albastru este pentru conectarea la controler, negru - la master, gri - la slave.

Termenii „master” și „slave” au fost împrumutați din electronica industrială (unde acest principiu este utilizat pe scară largă în interacțiunea nodurilor și dispozitivelor), dar în acest caz sunt incorecți și, prin urmare, nu sunt utilizați în versiunea actuală a ATA. standard. Este mai corect să denumim discurile master și slave, respectiv dispozitivul 0 ( dispozitivul 0 ) și dispozitivul 1 ( dispozitivul 1 ). Există un mit comun conform căruia discul principal controlează accesul discurilor la canal. De fapt, accesul la disc și ordinea de execuție a comenzilor sunt controlate de controler (care, la rândul său, este controlat de driverul sistemului de operare). Adică, de fapt, ambele dispozitive sunt sclave în raport cu controlerul.

• Conector IDE hard disk de 3,5".

• Conector IDE hard disk de 2,5".

• Placă de expansiune PCI Express cu controlere PATA și SATA și conectori suplimentari pentru conectarea dispozitivelor IDE și SATA

• Adaptor IDE ↔ CompactFlash

• Adaptor IDE la SATA

Versiuni standard ATA, viteze de transmisie și caracteristici

Următorul tabel listează numele versiunilor standard ATA și modurile și ratele de transmisie acceptate ale acestora. Rata de biți listată pentru fiecare standard (de exemplu, 66,7 MB/s pentru UDMA4, denumită în mod obișnuit „Ultra-DMA 66”) indică viteza maximă posibilă teoretic pe cablu (de doi octeți ori frecvența reală) și presupune că fiecare ciclu este folosit pentru a transfera datele utilizatorului. În practică, viteza este mai mică.

O suprasarcină pe magistrala la care este conectat controlerul ATA poate limita, de asemenea, nivelul maxim de transfer. De exemplu, lățimea de bandă maximă a unei magistrale PCI de 33 MHz cu o lățime de 32 de biți este de 133 MB/s, iar această viteză este împărțită între toate dispozitivele conectate la magistrală.

Vezi și

• SATA

Note

1. ↑ Dischete ultra-high-density Arhivat 1 februarie 2014 la Wayback Machine : „În literatura de specialitate, discurile în cauză se numesc floppy optical sau floppy . ... Informațiile sunt scrise pe stratul feromagnetic (precum și pe dischetele convenționale) folosind capete de scriere/citire .... numărul de şenile a fost mărit la 755... lăţimea senilor a fost redusă semnificativ. Aici intră în joc a doua parte a tehnologiei - mecanismul optic de poziționare a capului. Un senzor laser este folosit pentru a poziționa cu precizie capetele. … La sfârșitul anului 1996, au apărut pe piață dischetele LS-120 cu o capacitate de 120 MB.”
2. ↑ Un alt an, un alt Comdex (continuare...) Arhivat 1 februarie 2014. // „Computerra” nr.2 din 13 ianuarie 1997: „drive LS-120. ... și medii moderne de 120 de megaocteți, în care capul magnetic este îndreptat spre pistă folosind un laser care urmărește marcajul inelului aplicat discului.
3. ↑ ATA-R4C.DOC (link indisponibil) . Data accesului: 26 februarie 2011. Arhivat din original pe 21 martie 2012. (nedefinit) 
4. ↑ D0948R4C.DOC (link indisponibil) . Data accesului: 26 februarie 2011. Arhivat din original la 28 iulie 2011. (nedefinit) 
5. ↑ AT Attachment-3 Interface (ATA-3) (link inaccesibil) . Consultat la 17 noiembrie 2018. Arhivat din original la 22 iulie 2014. (nedefinit) 
6. ↑ アーカイブされたコピー(link indisponibil) . Data accesului: 30 iulie 2011. Arhivat din original pe 28 iulie 2011. (nedefinit) 

Literatură

• Scott Mueller. Upgrading and Repairing PCs = Upgrading and Repairing PCs. - Ed. a XVII-a. - M. : Williams , 2007. - S. 573-623. — ISBN 0-7897-3404-4 .

Link -uri

• Pinout conector ATA IDE