VED EN

ATA ( Advanced Technology Attachment ) eller IDE ( Integrated Drive Electronics ) er en parallel  grænseflade til at forbinde drev ( diskettedrev , harddiske og optiske drev ) til en computer . Var en standard på IBM PC- platformen i 1990'erne ; er i øjeblikket afløst af sin efterfølger - SATA  - og blev med sit udseende kaldt PATA (Parallel ATA).  

Historie

Det foreløbige navn for grænsefladen var PC /AT Attachment , da det var beregnet til at blive knyttet til 16-bit ISA-bussen , dengang kendt som AT-bussen . I den endelige version blev navnet ændret til "AT Attachment" for at undgå varemærkeproblemer.

Den originale version af standarden blev udviklet i 1986 af Western Digital og blev af markedsføringsmæssige årsager kaldt IDE ( Eng.  Integrated Drive Electronics  - "elektronik indbygget i drevet"). Det understregede en vigtig innovation: drevcontrolleren er placeret i sig selv og ikke i form af et separat udvidelseskort , som i den tidligere ST-506- standard og de daværende eksisterende SCSI- og ST-412- grænseflader . Dette gjorde det muligt at forbedre karakteristika for drev (på grund af den kortere afstand til controlleren), forenkle deres styring (da IDE-kanalcontrolleren abstraherede fra detaljerne i drevdriften) og reducere produktionsomkostningerne (drevcontrolleren kunne kun være designet til "sin egen" drev, og ikke til alle mulige; kanalcontrolleren blev generelt standard). IDE-kanalcontrolleren kaldes mere korrekt værtsadapteren , da den er gået fra direkte kontrol af drevet til at kommunikere med den via en protokol.

ATA-standarden definerer grænsefladen mellem controlleren og drevet, såvel som de kommandoer, der sendes over den.

Interfacet har 8 registre, der optager 8 adresser i I/O-rummet. Databussen er 16 bit bred. Antallet af kanaler til stede i systemet kan være mere end 2. Det vigtigste er, at kanaladresserne ikke overlapper med adresserne på andre I/O-enheder. Der kan tilsluttes 2 enheder (master og slave) til hver kanal, men kun én enhed kan fungere ad gangen.

CHS-adresseringsprincippet ligger i navnet. Først installeres hovedblokken af ​​positioneren på det påkrævede spor (cylinder), derefter vælges det påkrævede hoved (hoved), og derefter læses information fra den påkrævede sektor (sektor).

EIDE - standarden ( engelsk  Enhanced IDE  - "extended IDE"), som dukkede op efter IDE, tillod brugen af ​​drev med en kapacitet på over 528 MB (504 MiB ), op til 8,4 GB. Selvom disse akronymer opstod som handelsnavne snarere end officielle navne for standarden, bruges udtrykkene IDE og EIDE ofte i stedet for ATA . Efter introduktionen af ​​den serielle ATA - standard i 2003, blev den traditionelle ATA kendt som Parallel ATA , hvilket refererer til den måde, data overføres på over et parallelt 40- eller 80-leder kabel.

Først blev denne grænseflade brugt med harddiske, men derefter blev standarden udvidet til at fungere med andre enheder, hovedsagelig ved hjælp af flytbare medier. Disse enheder omfatter cd-rom- og dvd-rom-drev , bånddrev og disketter med høj kapacitet, såsom ZIP- og floppy-diske (ved hjælp af laserstyrede magnethoveder [1] [2] ) ( LS-120 /240). Ud fra FreeBSD -kernekonfigurationsfilen kan vi desuden konkludere, at selv diskettedrev (disketter) var forbundet til ATAPI-bussen. Denne udvidede standard kaldes Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), og derfor ser det fulde navn på standarden ud som ATA/ATAPI . ATAPI falder næsten fuldstændig sammen med SCSI på kommandoniveau, og faktisk er der "SCSI over ATA-kabel".

Til at begynde med var grænseflader til tilslutning af cd-rom-drev ikke standardiserede og var proprietære udviklinger af drevproducenter. Som et resultat, for at tilslutte en cd-rom, var det nødvendigt at installere et separat udvidelseskort, der var specifikt for en bestemt producent, for eksempel Panasonic (der var mindst 5 specifikke grænseflademuligheder til tilslutning af en cd-rom). Nogle varianter af lydkort, såsom Sound Blaster , var udstyret med netop sådanne porte (ofte blev cd-rom-drevet og lydkortet leveret som et multimediesæt). Fremkomsten af ​​ATAPI gjorde det muligt at standardisere alle disse perifere enheder og gøre det muligt at tilslutte dem til enhver controller, som en harddisk kan tilsluttes.

Et andet vigtigt skridt i udviklingen af ​​ATA var overgangen fra PIO ( Programmed input/output  ) til DMA ( Direct memory  access ) .  Ved brug af PIO blev læsning af data fra disken styret af computerens centrale processor, hvilket førte til en øget belastning af processoren og afmatning generelt. På grund af dette udførte computere, der bruger ATA-grænsefladen, typisk diskrelaterede operationer langsommere end computere, der bruger SCSI og andre grænseflader. Introduktionen af ​​DMA har reduceret omkostningerne til processortid til diskoperationer markant.  

I denne teknologi styrer drevet selv datastrømmen, læser data ind i eller ud af hukommelsen næsten uden deltagelse af processoren, som kun udsteder kommandoer til at udføre en eller anden handling. I dette tilfælde udsender harddisken et DMARQ-anmodningssignal for en DMA-operation til controlleren. Hvis DMA-operationen er mulig, udsender controlleren et DMACK-signal, og harddisken begynder at udsende data til 1. register (DATA), hvorfra controlleren læser data ind i hukommelsen uden deltagelse af processoren.

DMA-driften er mulig, hvis tilstanden understøttes samtidigt af BIOS , controlleren og operativsystemet, ellers er kun PIO-tilstanden mulig.

I den videre udvikling af standarden (ATA-3) blev en ekstra UltraDMA 2-tilstand (UDMA 33) introduceret.

Denne tilstand har timing-karakteristika for DMA Mode 2, men data transmitteres på både de stigende og faldende kanter af DIOR/DIOW-signalet. Dette fordobler dataoverførselshastigheden på grænsefladen. Der er også indført et CRC-paritetstjek, som øger pålideligheden af ​​informationstransmission.

I historien om udviklingen af ​​ATA har der været en række barrierer forbundet med organiseringen af ​​dataadgang. De fleste af disse barrierer, takket være moderne adresseringssystemer og programmeringsteknikker, er blevet overvundet. Disse omfatter begrænsninger for den maksimale diskstørrelse på 504 MiB , omkring 8 GiB , omkring 32 GiB og 128 GiB. Der var andre barrierer, for det meste relateret til enhedsdrivere og I/O på ikke-ATA-operativsystemer.

Den originale ATA-specifikation sørgede for en 28-bit adresseringstilstand. Dette gjorde det muligt at adressere 2 28 (268 435 456) sektorer på hver 512 bytes, hvilket gav en maksimal kapacitet på 137 GB (128 GiB). I standard-pc'er understøttede BIOS op til 7,88 GiB (8,46 GB), hvilket giver mulighed for maksimalt 1024 cylindre, 256 hoveder og 63 sektorer. Denne CHS (Cyllinder-Head-Sector) cylinder-/hoved-/sektorgrænse , kombineret med IDE-standarden, resulterede i en adresserbar pladsgrænse på 504 MiB (528 MB). For at overvinde denne begrænsning blev LBA - adresseringsordningen (Logical Block Address) introduceret , som gjorde det muligt at adressere op til 7,88 GiB. Med tiden blev denne begrænsning fjernet, hvilket gjorde det muligt at adressere først 32 GiB, og derefter alle 128 GiB, ved at bruge alle 28 bit (i ATA-4 ) til at adressere sektoren. At skrive et 28-bit nummer organiseres ved at skrive dets dele til de tilsvarende registre på drevet (fra 1 til 8 bit i det 4. register, 9-16 i det 5., 17-24 i det 6. og 25-28 i det 7. ).

Registeradressering organiseres ved hjælp af tre adresselinjer DA0-DA2. Det første register på adresse 0 er 16-bit og bruges til at overføre data mellem disken og controlleren. De resterende registre er 8-bit og bruges til kontrol.

De seneste ATA-specifikationer antager 48-bit adressering, hvilket udvider den mulige grænse til 128 PiB (144 petabytes).

Disse størrelsesbegrænsninger kan vise sig i det faktum, at systemet mener, at diskkapaciteten er mindre end dens reelle værdi, eller overhovedet nægter at starte og hænger på harddiskens initialiseringsstadium. I nogle tilfælde kan problemet løses ved at opdatere BIOS. En anden mulig løsning er at bruge specielle programmer, såsom Ontrack DiskManager, som indlæser deres driver i hukommelsen, før operativsystemet indlæses. Ulempen ved sådanne løsninger er, at der anvendes ikke-standard diskpartitionering, hvor diskpartitioner er utilgængelige, i tilfælde af indlæsning, for eksempel fra en almindelig DOS boot-diskette. Men mange moderne operativsystemer (startende fra Windows NT4 SP3) kan arbejde med større diske, selvom computerens BIOS ikke bestemmer denne størrelse korrekt.

ATA-grænseflade

For at forbinde harddiske med et PATA-interface bruges normalt et 40-leder kabel (også kaldet et kabel ) . Hvert kabel har normalt to eller tre stik, hvoraf det ene forbindes til controllerstikket på bundkortet (i ældre computere var denne controller placeret på et separat udvidelseskort), og en eller to andre er tilsluttet drevene. På et tidspunkt transmitterer P-ATA-løkken 16 bits data. Nogle gange er der IDE-kabler, der gør det muligt at forbinde tre drev til én IDE-kanal, men i dette tilfælde fungerer et af drevene i skrivebeskyttet tilstand.

I lang tid indeholdt ATA-kablet 40 ledere, men med introduktionen af ​​Ultra DMA/66 ( UDMA4 )-tilstanden dukkede dens 80-leder-version op. Alle ekstra ledere er jordledere vekslende med informationsledere. I stedet for syv jordledere var der således 47. En sådan veksling af ledere reducerer den kapacitive kobling mellem dem og reducerer derved gensidig interferens. Kapacitiv kobling er et problem ved høje overførselshastigheder, så denne innovation var nødvendig for at sikre korrekt drift af 66 MB/s (megabyte pr. sekund) overførselshastighed specificeret af UDMA4- specifikationen. De hurtigere UDMA5- og UDMA6-tilstande kræver også et 80-leder kabel.

Selvom antallet af ledere er fordoblet, er antallet af ben forblevet det samme, ligesom konnektorernes udseende. Interne ledninger er selvfølgelig anderledes. Stik til et 80-leder kabel skal forbinde et stort antal jordledere til et lille antal jordben, mens lederne i et 40-leder kabel forbindes med hver sin pin. På 80-leder kabler har stikkene normalt forskellige farver (blå, grå og sorte), i modsætning til 40-leder kabler, hvor normalt alle stik er ens farve (normalt sort).

ATA-standarden har altid sat en maksimal kabellængde på 45,7 cm (18 tommer). Denne begrænsning gør det vanskeligt at tilslutte enheder i store tilfælde eller tilslutte flere drev til en enkelt computer og eliminerer næsten fuldstændig muligheden for at bruge PATA-drev som eksterne drev. Selvom længere kabler er kommercielt tilgængelige, skal du være opmærksom på, at de ikke er i overensstemmelse med standarden. Det samme kan siges om "runde" kabler, som også er udbredte. ATA-standarden beskriver kun flade kabler med specifikke impedans- og kapacitansspecifikationer. Dette betyder selvfølgelig ikke, at andre kabler ikke fungerer, men under alle omstændigheder skal brugen af ​​ikke-standardkabler bruges med forsigtighed.

Hvis to enheder er forbundet til den samme sløjfe, kaldes den ene af dem normalt master ( engelsk  master ), og den anden - slaven ( engelsk  slave ). Typisk kommer masteren før slaven på listen over drev, der er opført af BIOS på computeren eller operativsystemet . I ældre BIOS'er (486 og tidligere) blev diske ofte forkert mærket med bogstaverne "C" for master og "D" for slave.

Hvis der kun er et drev på en sløjfe, bør det i de fleste tilfælde konfigureres som master. Nogle diske (især dem, der er lavet af Western Digital ) har en speciel indstilling kaldet single (det vil sige "en disk på et kabel"). Men i de fleste tilfælde kan det eneste drev på kablet også fungere som slave (det er ofte tilfældet, når en cd-rom tilsluttes en separat kanal).

En indstilling kaldet kabelvalg blev beskrevet som valgfri i ATA-1-specifikationen og er blevet udbredt siden ATA-5, da den eliminerer behovet for at ændre jumperne på drev under enhver gentilslutning. Hvis drevet er indstillet til kabelvalgstilstand, indstilles det automatisk som master eller slave afhængigt af dets placering på sløjfen. For at kunne bestemme denne placering skal sløjfen være kabelført . For et sådant kabel er ben 28 (CSEL) ikke forbundet til et af stikkene (grå, normalt det midterste). Controlleren jorder denne pin. Hvis drevet ser, at stiften er jordet (dvs. den er logisk 0), sættes den som master, ellers (høj impedanstilstand) sættes den som slave.

I tiden med 40-leder kabler var det almindelig praksis at installere et kabelvalg ved blot at skære ledningen 28 over mellem de to stik, der var forbundet til drevene. I dette tilfælde var slavedrevet for enden af ​​kablet, og masterdrevet var i midten. Denne placering blev endda standardiseret i senere versioner af specifikationen. Når kun én enhed er placeret på kablet, resulterer denne placering i et unødvendigt stykke kabel i enden, hvilket er uønsket - både af bekvemmelighedsgrunde og fysiske parametre: dette stykke fører til signalrefleksion, især ved høje frekvenser.

De 80-leder kabler introduceret til UDMA4 har ikke disse mangler. Nu er masterenheden altid for enden af ​​løkken, så hvis kun én enhed er tilsluttet, får du ikke dette unødvendige stykke kabel. Deres kabelvalg er "fabriks" - lavet i selve stikket ved blot at udelukke denne kontakt. Da 80-leder sløjfer alligevel krævede deres egne stik, var udbredt anvendelse af dette ikke et stort problem. Standarden kræver også brug af stik i forskellige farver, for lettere identifikation af både producenten og samleren. Det blå stik er til tilslutning til controlleren, sort - til masteren, gråt - til slaven.

Udtrykkene "master" og "slave" blev lånt fra industriel elektronik (hvor dette princip er meget brugt i samspillet mellem noder og enheder), men i dette tilfælde er de forkerte og bruges derfor ikke i den nuværende version af ATA standard. Det er mere korrekt at navngive master- og slavediskene henholdsvis enhed 0 ( enhed 0 ) og enhed 1 ( enhed 1 ). Der er en almindelig myte om, at masterdisken styrer diskenes adgang til kanalen. Faktisk styres diskadgang og kommandoudførelsesrækkefølge af controlleren (som igen styres af styresystemets driver). Det vil sige, at begge enheder faktisk er slaver i forhold til controlleren.

• IDE-stik 3,5" harddisk

• IDE-stik 2,5" harddisk

• PCI Express - udvidelseskort med PATA- og SATA-controllere og ekstra stik til tilslutning af IDE- og SATA-enheder

• IDE ↔ CompactFlash -adapter

• IDE til SATA adapter

ATA-standardversioner, baud-hastigheder og funktioner

Følgende tabel viser navnene på ATA-standardversionerne og deres understøttede tilstande og baud-hastigheder. Bithastigheden, der er angivet for hver standard (for eksempel 66,7 MB/s for UDMA4, almindeligvis omtalt som "Ultra-DMA 66") angiver den maksimalt teoretisk mulige hastighed på kablet (to bytes gange den faktiske frekvens) og antager, at hver cyklus bruges til at overføre brugerdata. I praksis er hastigheden mindre.

En overbelastning på bussen, som ATA-controlleren er tilsluttet, kan også begrænse det maksimale overførselsniveau. For eksempel er den maksimale båndbredde for en 33 MHz PCI-bus med en 32-bit bredde 133 MB/s, og denne hastighed deles mellem alle enheder, der er tilsluttet bussen.

Se også

• SATA

Noter

1. ↑ Disketter med ultrahøj tæthed Arkiveret 1. februar 2014 på Wayback Machine : “I den specialiserede litteratur kaldes de pågældende diske for floppy optical , eller floppy . ... Information skrives til det ferromagnetiske lag (såvel som til konventionelle disketter) ved hjælp af skrive-/læsehoveder .... antallet af spor er øget til 755... sporernes bredde er reduceret markant. Det er her den anden del af teknologien kommer i spil - den optiske hovedpositioneringsmekanisme. En lasersensor bruges til at positionere hovederne nøjagtigt. … I slutningen af ​​1996 dukkede LS-120-disketter med en kapacitet på 120 MB op på markedet.”
2. ↑ Endnu et år, endnu et Comdex (fortsat...) Arkiveret 1. februar 2014. // "Computerra" nr. 2 af 13. januar 1997: "kør LS-120. ... og moderne 120 megabyte medier, hvor magnethovedet er rettet mod sporet ved hjælp af en laser, der sporer ringmarkeringen på skiven.
3. ↑ ATA-R4C.DOC (utilgængeligt link) . Dato for adgang: 26. februar 2011. Arkiveret fra originalen 21. marts 2012. (ubestemt) 
4. ↑ D0948R4C.DOC (utilgængeligt link) . Dato for adgang: 26. februar 2011. Arkiveret fra originalen den 28. juli 2011. (ubestemt) 
5. ↑ AT Attachment-3 Interface (ATA-3) (utilgængeligt link) . Hentet 17. november 2018. Arkiveret fra originalen 22. juli 2014. (ubestemt) 
6. ↑ アーカイブされたコピー(utilgængeligt link) . Dato for adgang: 30. juli 2011. Arkiveret fra originalen den 28. juli 2011. (ubestemt) 

Litteratur

• Scott Mueller. Opgradering og reparation af pc'er = Opgradering og reparation af pc'er. - 17. udg. - M. : Williams , 2007. - S. 573-623. — ISBN 0-7897-3404-4 .

Links

• ATA IDE-stik pinout