Попов И.И., Матвеев А.А., Максимов Н.В. Архитектура электронно-вычислительных машин и систем (2004) (1186255), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Впоследствии эта информация оттуда может быть извлечена.В современных контроллерах применение метода аппаратного кэширования позволяет сам контроллер помещать на дисководе, т.е. механику и электронику размещать более эффективно.ST-506/412 является самым "старым" интерфейсом приборноготипа, где информация передается бит за битом, и в настоящее времяпрактически не используется. Мы рассматриваем его, чтобы проследитьэтапы развития HDD-контроллеров. Максимальная емкость HDD с этиминтерфейсом составляла около 125 Мбайт (MFM) и 233 Мбайт (RLL).ESDI-контроллерESDI-контроллер (Enhanced Small Device Interface -- улучшенныйинтерфейс малых устройств) быстрее интерфейса ST-506/412. ЕмкостьHDD уже на ранней стадии своего развития превышала 100 Мбайт. Повнешнему виду ESDI-контроллер незначительно отличается от MFM-иRLL-контроллеров. Существенное различие состоит в размещении сепаратора на самом накопителе.
Теперь электронные схемы, управляющиепреобразованием и записью/ считыванием данных, располагались не наконтроллере, а непосредственно на печатной плате винчестера, что позволило по кабелю данных передавать цифровые сигналы. Для записииспользовался ARLL-метод. Фактор Interleave равен 1:1. Все это даловозможность увеличить скорость передачи данных до 15-20 Мбайт/с.Кроме этого, здесь применяется зонно-секторная запись и поэтому контроллер поддерживает секционирование диска от 32 до 36 секторов надорожку (в отдельных случаях от 52 до 54 секторов). Он располагаеттакже отдельным BIOS (в UMA).Однако для передачи данных между контроллером и накопителемиспользуется 4 сигнала, т.е.
взаимодействие происходит на более высоком уровне, чем в интерфейсе ST-506/412. Команды состоят из 16 бит ибита четности. Благодаря развитой системе команд управление осуществляется точнее и качественнее.Имелись несколько причин, способствовавших меньшей популярности интерфейса ESDI. Промышленные спецификации и стандарты интерфейса были относительно свободными, что дало возможность производителям выбирать другие различные способы обработки и храненияинформации. От разработки соответствующего стандарта до его принятия прошло значительное время, и в результате промышленность перешла на другие интерфейсы (например, ШЕ). Из-за редкого применения,данный интерфейс стоил значительно дороже. ESDI, как и ST 506/412являлся последовательным, т.е. информация между накопителем и контроллером передавалась бит за битом.260IDE-контроллерIDE-контроллер (Integrated Drive Electronics — интегрированнаяэлектроника накопителя). В последние несколько лет IDE-винчестерыстали выгодными благодаря своей невысокой стоимости.
Название указывает на то, что управляющая электроника расположена не в контроллере, а на винчестере, и преимущество, связанное с этим, прежде всего,сказывается в приеме и передаче информации. Эти винчестеры легкоидентифицировать, так как они связаны с контроллером плоским 40жильным кабелем. В основу работы IDE-винчестеров положен зонносекционный принцип записи, и он не нуждается в низкоуровневом форматировании.
Особенностью этого HDD является то, что он обрабатывает данные совместно с системной шиной и поэтому работа этих устройств должна быть скоординирована. Например, если центральныйпроцессор работает с тактовой частотой 33 МГц, то необходимо в Standart CMOS Setup указать параметр 1/2 CLK. Это означает, что системнаяшина работает с частотой 16,5 МГц. В этом случае для IDE HDD гарантируется необходимая пауза для записи/считывания данных (при этомCPU может работать с несколькими HDD, так как IDE HDD работает стактовой частотой 10 МГц и выше).
Нужно задавать частоту так, чтобыне получить значение меньше 10 Гц. Если устанавливаются два IDEHDD, то необходимо их сконфигурировать с помощью джамперов на ихплатах (один как руководитель — MASTER, другой как подчиненный —SLAVE).Первыми устройствами, объединяющими привод и контроллер,были накопители на платах расширения (HardCard). IDE (в современномпонимании) было предложено в 1988 г. фирмой Conner Peripherals какнедорогая альтернатива ESDI и SCSI.
Существуют версии IDE для 16- и8-битовых вариантов шин ISA (AT Attachment, принадлежащий AT, т.е.собственно ATA и XT IDE). АТА-накопитель имеет пакет дисков, блокголовок, систему позиционирования, канал считывания/записи, сепаратор данных и однокристальный микроконтроллер. После отделения сепаратором из входной последовательности сигналов синхронизации исигналов данных однокристальный микроконтроллер распознает поляидентификации и данных сектора.
Поле идентификации содержит информацию о номерах цилиндра, головки и сектора на дорожке (CHSStandart, т.е. "Cylinder, Head, Sector"). В микроконтроллере сравниваетсясодержимое поля идентификации считанного сектора с заданным адресом, и в зависимости от их совпадения или несовпадения выполняется(или не выполняется) операция "считывание-запись" над соответствующим полем данных. Этот же микроконтроллер дешифрует полученныеиз центрального процессора команды и соответствующим образомуправляет работой накопителя. Вся информация, необходимая дляфункционирования АТА-винчестера (сервисная информация, рабочиепрограммы, формат нижнего уровня, паспорт диска, таблица сбойных261секторов), находится на магнитных дисках и записывается туда на заводе-изготовителе. Нужно отметить, что вся информация, необходимаядля автоматической конфигурации системы и настройки программногообеспечения при работе с АТА-накопителем находится на диске.
Избыточность по емкости в этих HDD скрыта от пользователя. При обращении к сбойным секторам автоматически происходит их переадресация крезервным секторам. Поэтому новые АТА-накопители "не имеют" сбойных секторов.АТА-накопители поддерживают только программный ввод-выводпо 8- или 16-битной шине данных, но современные модели могут производить обмен по DMA.
Такие особенности, как аппаратное кэширование(с целью получения коэффициента чередования 1:1), тесная взаимосвязьпары контроллер-винчестер, режим трансляции физических параметровдиска в логические (универсальный режим трансляции, когда основнымкритерием для выбора логических параметров является общее количество секторов на носителе), позволяют повысить производительность винчестера (теоретическая скорость передачи данных лежит в пределах от 5до 10 Мбайт/с). При использовании локальных шин возможно получитьмаксимальную производительность. Эти винчестеры благодаря малымразмерам широко применяются в ПК типа Laptop и Notebook. Основнымограничением АТА-винчестера является верхний предел ее емкости(около 504 Мбайт на один носитель).
Откуда появляется это ограничение? IDE распознает устройства, имеющие до 65536 цилиндров, 16 поверхностей и 255 секторов на дорожку. По формуле емкости:V(D)=С×Н×8×512байт;V(IDE)=65536×16×256×512=237 байт.С другой стороны, на уровне BIOS могут поддерживаться накопители, имеющие 1024 цилиндров, 255 головок и 63 сектора на дорожку.ТогдаV(BIOS)=1024×255×63×512×233 байт.Однако если сопоставить ограничения BIOS и IDE по идентичнымпараметрам, то получимVmax(IDE)=1024×l6×63×512=504 Мбайт.Для преодоления этого ограничения разработчики шли на различные "хитрости" (представление одного диска как два, совместное использование в регистре интерфейса бита номера устройства со следующим за этим битом трех битов номера головки, т.е.
представление какбы 16 поверхностей, и, следовательно, 32 головок и т.д.).Вообще интерфейс IDE не является самым быстродействующим.Кроме того, соответствующие разработки в области системной шиныснизили необходимость в таких интерфейсах. Разработка контроллераIDE для локальной шины позволяет производить передачу данных поболее широкой и быстрой шине, нежели по загруженной и относительномедленной основной шине.262EIDE-контроллерEIDE-контроллер (Enhanced IDE — модифицированный IDE) былпредложен компанией Western Digital, его спецификацию поддержалипочти все производители жестких дисков. Некоторые фирмы подобныеинтерфейсы называют немного иначе (например, FAST ATA и FASTАТА-2 — фирма Seagate Technology),Вообще интерфейс EIDE отличается: более производительнымрежимом обмена данными; возможностью подключения к одному адаптеру до 4 устройств; поддержкой периферийных устройств, отличных отHDD (например, CD-ROM); возможностью использования IDEнакопителей емкостью более чем 504 Мбайт.
Последняя особенностьдостигается в| основном тем, что спецификация включает в себя реализацию режима LBA (Logical Block Address — логический адресныйблок), создающего возможность преобразовать адресную информациюиз формата CHS в 28-битный логический адрес блока вместо адреса сектора, снимающего; 504 Мбайтное ограничение в емкости HDD. Необходимо отметить, что все новые системы BIOS имеют свои особенностидля поддержки EIDE. Если FAST ATA поддерживает режимы PIOMODE 3 (Processor Input-Output Mode 3, скорость обмена может достигать 11 Мбайт/с) и Multiword DMA Model (использование системнойшины для передачи нескольких слов при одном захвате, скорость обмена теоретически составляет 13,ЗМбайт/с), то FAST ATA 2 реализует ужедругие, новые режимы: PIO MODE 4 (16,6 Мбайт/с) и Multiword DMAMode 2 (16,7 Мбайт/с), а в перспективе и PIO MODE 5 (свыше 20Мбайт/с).SCSI-контроллерSCSI-контроллер (Small Computer System Interface — интерфейсмалых компьютерных систем) был предложен фирмой-производителемнакопителей Shugart Associetes, после доработок был принят другимифирмами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
