Интержейс IDE - Скотт Мюллер

Таблица 7.6. ОграниченияCHS параметров для прерывания BIOS INT13h

Поле	Размер поля, бит	Максимальное значение	Диапазон	Число используемых значений
Цилиндры	10	1 024	0–1 023	1 024
Головки	8	256	0–255	256
Секторы	6	64	0–63	64

интерфейсом INT13h, записаны в битовом формате. Поскольку цилиндры адресуются 10 битами, то можно использовать максимум 1 024 цилиндра (от 0 до 1 023). Максимальное количество головок, с которыми можно работать через BIOS, равно 256; они нумеруются от 0 до 255. И наконец, секторы, с которыми еще больше проблем. Секторы на дорожке адресуются 6 битами, значит, можно адресовать максимум 64 сектора. Однако, поскольку нумерация начинается не с 0 а с 1, суммарное количество секторов на дорожку, с которым может работать BIOS, не должно превышать 63.

Эти ограничения распространяются на все версии BIOS и на все программы, которые используют стандартную адресацию CHS и интерфейс INT13h. Подставив максимальные значения для адресации CHS, мы получим диск с 1 024 цилиндрами, 256 головками и 63 секторами на дорожку. Посколькуразмер каждого сектора равен 512 байт, получаются такие результаты:

Максимальные значения

-----------------------------

Цилиндров	1 024
Головок	256
Секторов на дорожку	63

=============================

Итого секторов

16 515 072

-----------------------------

Итого байт	8 455 716	864
Миллионов байт	8	456
Мегабайт	8	064
Миллиардов байт		8,4
Гигабайт		7,8

Из этих расчетов видно, что максимальный размер диска, который можно адресовать через интерфейс BIOS INT13h, равен приблизительно 8,4 Гбайт, а точнее, 7,8 Гбайт.

В декабре 1998 года Международная электротехническая комиссия (МЭК) приняла в качестве международного стандарта ряд префиксных наименований и символов двоичной системы счислений, используемыхприобработкеипередачеданных. Этипрефиксыприведенывтабл. 7.7.

Замечание

Каê следóет из приведенной терминолоãии, 1 Мбайт (меãабайт) содержит 1 000 000 байт, в то время êаê

1 MiB (mebibyte) — 1 048 576 байт.

Рассмотрим еще один способ расчета: сектор адресуется с помощью одного 24-разрядного числа (10 бит + 8 бит + 6 бит). Поскольку 6-битовый фрагмент не может быть равен нулю, общее количество адресуемых секторов равно 224 – 218, или 16 777 216 – 262 144 = 16 515 072 секторов. Посколькуразмер каждого сектора равен 512 байт, максимальное количество, которое может поддерживать BIOS, равно 8,4 Гбайт.

К несчастью для ATA, не только BIOS накладывает ограничения. Существуют еще и ограничения самого интерфейса ATA; они приведены в табл. 7.8.

Эволюция интерфейса ATA

489

Таблица 7.7. Стандартные префиксные наименования и символы двоичной системы счислений

Десятичная система

Множитель	Обозначение	Название	Значение
103	К (K)	Кило (Kilo)	1 000
106	М (M)	Мега (Mega)	1 000 000
109	Г (G)	Гига (Giga)	1 000 000 000
1012	Т (T)	Тера (Tera)	1 000 000 000 000
1015	П (P)	Пета (Peta)	1 000 000 000 000 000
Двоичная система

Множитель	Обозначение	Название	Производная	Значение
210	Ki	Kibi	Kilobinary	1 024
220	Mi	Mebi	Megabinary	1 048 576
230	Gi	Gibi	Gigabinary	1 073 741 824
240	Ti	Tebi	Terabinary	1 099 511 627 776
250	Pi	Pebi	Petabinary	1 125 899 906 842 624

Таблица 7.8. Ограничения параметров стандартного интерфейсаATA

Поле	Размер поля, бит	Максимальное значение	Диапазон	Число используемых значений
Цилиндры	16	65 536	0–65 535	65 536
Головки	4	16	0–15	16
Секторы	8	256	1–255	255

Ограничения, накладываемые ATA на количество цилиндров и секторов, выше ограничений BIOS, однако для количества головок эти ограничения ниже. Общие ограничения на объем диска в соответствии со спецификацией ATA следующие:

Максимальные значения

-----------------------------

Цилиндров	65 536
Головок	16
Секторов на дорожку	255

=============================

Итого секторов

267 386 880

-----------------------------

Итого байт	136 902 082		560
Миллионов байт		136	902
Мегабайт		130	560
Миллиардов байт		136,9
Гигабайт		127,5

Обратите внимание, что ограничения ATA можно выразить как одно 28-разрядное число, комбинируя 16-разрядное число для цилиндров, 4-разрядное число для головок и 8-разрядное число

490 Глава 7. Интерфейс IDE

для секторов. Посколькунумерация секторов начинается с 1 вместо 0, максимальный объем диска равен 228–220, или 268 435 456–1 048 576=267 386 880 секторов. Поскольку размер сектора равен 512 байт, максимальныйобъем, которыйподдерживаетсяATA, равен136,9 Гбайт.

После перехода к интерфейсу LBA, использующему 48-разрядную секторную адресацию, в стандарте АТА-6 была существенно увеличена емкость поддерживаемых дисков. Это значит, что максимальная емкость повысилась до 248 секторов, что эквивалентно в общей сложности 281 474 976 710 656 секторам. Размер каждого сектора равен 512 байт, поэтому максимальный объем диска таков:

Максимальные значения

--------------------------------------

Итого секторов		281 474 976		710	656
Итого байт	144 115 188		075 855 888
Миллионов байт		144	115	188	076
Мегабайт		137	438	953	472
Миллиардов байт			144	115	188
Гигабайт			134	217	728
Триллионов байт				144	115
Терабайт				131	072
Квадрильонов байт					144
Петабайт					128

При объединении ограничений BIOS и ATA вы столкнетесь с ситуацией, приведенной в табл. 7.9.

Как видно из этих данных, комбинация ограничений приводит к следующим максимальным значениям: цилиндров — 1 024, головок — 16, секторов — 63; в результате максимальный объем получается равным 528 Мбайт.

Для устранения этих проблем с 1993–1994 гг. в большинстве версий BIOS начали использовать “ухищрения”, позволяющие адресовать до 8,4 Гбайт дискового пространства. Новый способ получил название метод трансляции параметра, который активизируется на уровне BIOS и адаптирует или, другими словами, транслирует параметры цилиндров, головок и секторов в приемлемые для BIOS. Существует два типа трансляции: первый метод основан на математической обработке параметров CHS (в программе настройки параметров BIOS он называется Large CHS или Extended CHS), второй — на общем числе секторов (в программе настройки параметров BIOS он называется LBA — Logical Block Address). Оба метода трансляции приводят к одинаковому результату и просто используют разные алгоритмы для достижения одной цели. Из-за некоторых ограничений, накладываемых на трансляцию CHS, лучше выбирать трансляцию LBA, если она поддерживается вашей версией BIOS.

В принципе все версии PC BIOS, выпущенные с 1994 года, поддерживают трансляцию и должны поддерживать режимы CHS и LBA. Если есть возможность выбирать между этими

Таблица 7.9. Объединение ограниченийBIOS и ATA

Поле	Ограничения параметров	Ограничения параметров	Суммарные ограничения
	для CHS BIOS	для ATA
Цилиндры	1 024	65 536	1 024
Головки	256	16	16
Секторы	63	255	63
Всего секторов	16 505 072	267 386 880	1 032 192
Максимальный объем	8,4 Гбайт	139,9 Гбайт	528 Мбайт

Эволюция интерфейса ATA

491

двумя режимами, следует отдать предпочтение режиму LBA, поскольку он более эффективен. Оба этих метода будут нормально работать для одинаковых параметров CHS, однако, в зависимости от специфических параметров диска, существует возможность изменения геометрии диска. Если вы установили и отформатировали диск, используя трансляцию CHS, а затем поменяли метод трансляции на LBA, не исключена вероятность того, что интерпретированная геометрия изменится и диск будет невозможно прочитать. Таким образом, после выбора метода трансляции не нужно его изменять до создания резервной копии данных вашего диска.

С использованием трансляции переданные диском параметры конвертируются. Физические параметры, о которых сообщил диск, изменяются так, чтобы их могла обработать BIOS, например:

Физические параметры			Логические параметры
----------------------------------------------------
Цилиндры	12,000			750
Головки		16		256
Секторов на дорожку		63		63
====================================================
Итого секторов	12 096	000	12 096 000
Емкость (Мбайт)	6	193	6	193
Реальная емкость (Мбайт)	5	906	5	906

В этом примере приведен диск, содержащий 12 000 цилиндров и 16 головок. Физическое число цилиндров диска больше ограничения в 1 024 цилиндра, накладываемого BIOS, поэтому, транслируя это число, BIOS делит количество цилиндров на 2, 4, 8 или 16, снижая его до 1 024. В данном случае количество цилиндров разделено на 16, в результате чего получено новое число — 750, что меньше 1 024. При этом количество головок было умножено на то же число и стало равным 256, что как раз вписывается в ограничение на количество головок для BIOS. Теперь, хотя диск физически имеет 12 000 цилиндров и 16 головок, BIOS и все программное обеспечение (включая операционную систему) рассматривают его как диск, имеющий 750 цилиндров и 256 головок. Обратите внимание, что число секторов, равное 63, не претерпело изменений. Используя новые параметры, BIOS теперь полностью видит диск емкостью 6 Гбайт, не ограничиваясь первыми 528 Мбайт.

При установке нового жесткого диска не нужно рассчитывать параметры трансляции; BIOS сделает это за вас. От вас требуется лишь предоставить BIOS возможность автоматически определить параметры диска и активизировать трансляцию ECHS или LBA. Остальное программа настройки параметров BIOS сделает сама.

Чтобы узнать, поддерживает ли трансляцию параметров ваша версия BIOS, попробуйте в соответствующем разделе программы настройки параметров BIOS ввести число, большее 1 024. Однако лучше всего просто проверить, есть ли параметры трансляции в разделе настройки диска программы.

Замечание

Запóсê и работа с проãраммой настройêи параметров BIOS описывается в ãлаве 5, “Базовая система вводавывода”.

Если в этом разделе присутствуют параметры LBA или ECHS (иногда Large или Extended), можно точно сказать, что эта версия BIOS поддерживает трансляцию. Большинство версий BIOS, выпущенных после 1994 года, поддерживают трансляцию. Если в вашей BIOS до сих пор не поддерживается трансляция параметров, то разыщите ее обновленную версию у производителя системной платы.

492	Глава 7. Интерфейс IDE

В табл. 7.10 приведены данные для четырех способов адресации секторов: стандартный CHS (без трансляции), расширенная трансляция CHS, адресация LBA и полный режим LBA

(EDD BIOS).

Встандартном режиме трансляция может проводиться только в один этап и только внутри диска. На сегодняшний день настоящая физическая геометрия всех зонально записанных дисков ATA абсолютно невидима снаружи. Информация о цилиндрах, головках и секторах, которую показывает программа настройки параметров BIOS, отражает логическую геометрию, а не реальные физические параметры диска. Стандартная адресация CHS ограничена 16 головками и 1 024 цилиндрами, что приводит к лимиту емкости диска 504/528 Мбайт.

Впрограмме настройки параметров BIOS этот режим часто называется Normal и “заставляет” BIOS вести себя так, словно это старая версия без трансляции. Этот режим применим для дисков, имеющих менее 1 024 цилиндров, или же при использовании такого диска

соперационной системой, которая не поддерживает трансляцию.

Врежиме ECHS транслированная диском логическая геометрия используется для связи между диском и BIOS, тогда как другая транслированная геометрия — для связи BIOS со всем остальным “миром”. Другими словами, трансляция выполняется в два этапа. Диск транслирует параметры внутри, однако все равно передает параметры, которые выходят за пределы ограничения стандартной BIOS на количество цилиндров. В этом случае номер цилиндра обычно делится на 2, а значение для головки умножается на 2 для получения транслированных параметров из тех, которые сохранены в CMOS. Такой тип трансляции устраняет первое ограничение емкости в 504/528 Мбайт.

Впрограмме установки параметров BIOS этот режим называется Large или ECHS, и от BIOS требуется выполнить трансляцию ECHS. В таком режиме для обращения к BIOS и к диску используется разная геометрия (цилиндры/головки/секторы). Этот тип трансляции можно использовать для дисков, которые имеют более 1 024 цилиндров, однако не поддерживают режим LBA (Logical Block Addressing). Обратите внимание, что геометрия, отображаемая в окне программы установки параметров BIOS, является логической, а не транслированной.

LBA — это средство линейной адресации секторов, в котором отсчет начинается с адреса “цилиндр 0, головка 0, сектор 1” (обозначается как LBA 0) и продолжается до последнего физического сектора на диске. Такой подход впервые появился в ATA-2, однако он всегда применялся в интерфейсе SCSI.

Внимание!

В связи с пересчетом параметров BIOS необходимо отметить: если вы измените режим пересчета сеêторов (CHS, ECHS илиLBA), то BIOS может перейти ê дрóãой лоãичесêой модели дисêа. То же самое может произойти, если вы переставите дисê, отформатированный в старом êомпьютере (в êотором не предóсмотрен режим LBA), в новóю системó с возможностью таêой адресации. Это приведет ê смене лоãичесêой модели дисêа, “видимой” со стороны операционной системы, и êоординаты расположения блоêов данных на дисêе изменятся до неóзнаваемости. Естественно, добраться до них вам óже не óдастся. Поэтомó советóю всеãда записывать хранящиеся в CMOSпамяти параметры жестêихдисêов, чтобы позднее ихможно было восстановить в первоначальном виде.

Таблица 7.10. Способы адресации секторов на диске

Режим BIOS	Операционная система передает BIOS	BIOS передает диску
Стандартный (без трансляции)	Физические параметрыCHS	Физические параметрыCHS
Расширенная трансляцияCHS (ECHS)	Логические параметрыCHS	Физические параметрыCHS
ТрансляцияLBA	Логические параметрыCHS	ПараметрыLBA
“Чистый” LBA	ПараметрыLBA	ПараметрыLBA

Эволюция интерфейса ATA

493

В адресации LBA все секторы, начиная с нулевого, имеют номер. Этот адрес является 28разрядным числом, которое транслируется в номер сектора от 0 до 267 386 879. Поскольку размер каждого сектора 512 байт, максимальный объем диска может достигать 136,9 Гбайт. К сожалению, операционная система все равно требует значение, транслированное в CHS, поэтому BIOS вычисляет CHS-адрес сектора и передает транслированное значение CHS. Ограничения, которые накладывает BIOS на CHS-адрес, таковы: 1 024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора на дорожку, что и приводит к появлению ограничения емкости диска в 8,4 Гбайт.

Другими словами, описанная схема трансляции разрушает барьер в 528 Мбайт точно так же, как это делает метод ECHS. Поскольку для адресации сектора на жестком диске использовать одно число вместо трех несколько проще, трансляция LBA является более предпочтительным методом, если, конечно, диск ее поддерживает.

Преодоление ограничения емкости в 8,4 Гбайт

Системы с накопителями ATA страдали от ограничений емкости диска, которые накладывались интерфейсом ATA и BIOS. Первые два ограничения относились скорее к BIOS. Сначала емкость диска ограничивалась 528 Мбайт, а затем — 8,4 Гбайт. Преодоление барьера 528 Мбайт стало возможным благодаря трансляции параметров.

К сожалению, трансляция параметров работает только в пределах ограничений BIOS, а значит, после устранения первой преграды появляется следующая. Другими словами, даже с трансляцией распознаваемый объем жесткого диска не может быть выше 8,4 Гбайт.

Поддержка дисков с большим размером требует абсолютно другой схемы адресации, в которой не будет больше неуклюжей адресации CHS, а будет использоваться только LBA, или прямая адресация секторов. Компания Phoenix Technologies первой решила эту проблему и в 1994 году опубликовала документ BIOS Enhanced Disk Drive Specification, в котором описывалось весьма элегантное решение. Основная идея этой публикации заключалась в том, чтобы все производители создавали BIOS совместимыми между собой.

Для обеспечения дальнейшего развития и увеличения совместимости компания Phoenix после ряда дополнений передала этот документ организации NCITS для продолжения его разработки и утверждения в качестве стандарта. С 1998 года большинство производителей BIOS начали встраивать поддержку EDD в своих продуктах, обеспечив наконец поддержку дисков ATA объемом больше 8,4 Гбайт. Случайно (а может, и нет) эта поддержка появилась как раз в том году, когда увиделисвет диски такого объема.

Документ EDD описывает дополнительные сервисы, предоставляемые BIOS, которая теперь может поддерживать накопители объемом более 9,4 миллиардов триллионов байт (если быть более точным, 9 444 732 965 739 290 430 000 байт!). Более ранние версии BIOS имели ограничение в 528 Мбайт и теоретическое ограничение в 8,4 Гбайт. Начиная с середины 1998 года большинство систем поставлялись с усовершенствованными версиями BIOS. Однако стоит обратить внимание, что, хотя BIOS и может работать с дисками, имеющими 264 секторов, диски ATA ограничены размером 228–220 секторов, или 136,9 Гбайт.

В соответствии с характеристиками EDD обращение к дискам осуществляется с помощью “чистой” нумерации LBA без какой-либо трансляции, а значит, обеспечивает обратную совместимость с CHS для первых 8,4 Гбайт диска. EDD может работать с 264 секторов. Это позволяет адресовать:

1,84467440737095516×1019 секторов;

9,44473296573929043×1021 байт; 9,4 Гига-тера (миллиардов триллионов) байт!

494	Глава 7. Интерфейс IDE

Компания Phoenix изначально утверждала, что эта спецификация EDD будет востребованной еще 15 лет при условии удвоения среднего объема дисков каждые 1,5–2 года (закон Мура), однако если посмотреть на емкости дисков ATA в 2000 году, которые достигли 36 Гбайт, становится ясно, что этот стандарт проживет как минимум до 2057 года, а возможно, и до 2076, когда нам понадобится новая система адресации с большим числом битов.

Если ваш компьютер собран в 1998 году или позже, то, скорее всего, ваша BIOS поддерживает EDD, а значит, и диски емкостью до 136,9 Гбайт (максимум для стандарта ATA).

Новая 48-разрядна схема адресации, появившаяся в 2001 году вместе со спецификацией АТА-6, расширила существующие ограничения до 248 секторов, что составляет в общей сложности 144,12 ПБайт (петабайт). BIOS может работать с дисками, имеющими 264 секторов, т.е. емкость дисков, поддерживаемых базовой системой ввода-вывода вдвое больше указанного ограничения.

Следует хорошо запомнить, что при использовании устаревшего программного обеспечения, включая утилиты, приложения и даже операционные системы, работа которых базируется на параметрах CHS, им будутдоступны лишь первые 8,4 Гбайт дисков любой емкости.

Существующие ограничения операционных систем на емкость жестких дисков приведены в табл. 7.11.

Повышение скорости передачи данных

В стандартах ATA-2/EIDE и ATA-3 предусмотрено несколько режимов быстрого обмена данными с жесткими дисками. Описание этих режимов составляет существенную часть стандарта, и вообще своим появлением он во многом обязан именно этим новым возможностям. Большинство современных быстродействующих жестких дисков может работать в так называемых режимах PIO 3 и PIO 4, скорость обмена данными в которых очень высока. Эти режимы описаны ниже.

От выбора режима PIO зависит скорость обмена данными с жестким диском. В самом “медленном” режиме (режим 0) длительность одного цикла передачи данных не превышает

Таблица 7.11. Ограничения операционных систем на емкость жестких дисков

DOS/Windows 3x	DOS 6.22 или ниже не может поддерживать диски емкостью более 8,4Гбайт. DOS 7.0 или выше
	(включаяWindows 95 и выше) распознает диски емкостью более 8,4Гбайт
Windows 9x/Me	Windows 95a (оригинальная версия) поддерживает расширенияINT13h, а это значит, что данная
	система поддерживает диски емкостью более 8,4Гбайт, однако в связи с ограничениями
	файловой системыFAT16 максимальный размер одного раздела ограничен 2Гбайт. Windows 95B
	OSR2 или следующие версии (включаяWindows 98) поддерживает расширенияINT13h, что
	позволяет этой системе работать с дисками емкостью более 8,4Гбайт, а также поддерживает
	файловую системуFAT32, которая допускает наличие разделов большой емкости
Windows NT	Windows NT 3.5x не поддерживает диски емкостью более 8,4Гбайт. Windows NT 4.0 поддерживает
	диски емкостью более 8,4Гбайт; однако, если диск такой емкости используется как основное
	загрузочное устройство,Windows NT не распознает его (эта ошибка исправлена в пакете
	обновленияService Pack 4)
Windows 2000/XP	Windows 2000 поддерживает диски емкостью более 8,4Гбайт
OS/2 Warp	В некоторых версияхOS/2 существовало ограничение на емкость загрузочного раздела 3,1 или
	4,3 Гбайт. IBM выпустила программуDevice Driver Pack, которая позволяет использовать
	загрузочный раздел емкостью более 8,4Гбайт. Файловая системаHPFS поддерживает диски
	емкостью 64 Гбайт
Novell	Операционная системаNetWare 5.0 и выше поддерживает диски емкостью более 8,4Гбайт

Эволюция интерфейса ATA

495

600 нс. В каждом цикле передается 16 бит данных, поэтому теоретически достижимая скорость обмена в режиме 0 составляет 3,3 Мбайт/с. В большинстве современных жестких дисков поддерживается режим PIO 4, в котором скорость обмена данными достигает 16,6 Мбайт/с.

Характеристики режимов PIO приведены в табл. 7.12.

Для работы в режиме 3 или 4 необходимо, чтобы порт IDE компьютера относился к локальной шине. Это означает, что плата контроллера IDE должна быть установлена в разъем шины VL-Bus либо PCI. В большинстве современных системных плат с поддержкой ATA- 2/EIDE существует два разъема IDE, и, как правило, оба они рассчитаны на поддержку этих режимов. Но в некоторых системных платах для процессора 486 и даже Pentium только первичный вывод подключается к системной локальной шине PCI, а вторичный разъем обычно подключается к шине ISA и поэтому может поддерживать работу только режимов 0, 1 и 2.

Вответ на запрос команды идентификации жесткого диска последний среди прочих параметров возвращает информацию о режимах PIO и DMA, в которых он может работать. В большинстве улучшенных версий BIOS предусмотрен автоматический переход программы в режим, соответствующий возможностям жесткого диска. Если вы установите скорость обмена больше той, на которую рассчитан жесткий диск, данные будутутеряны.

Вжестких дисках, соответствующих стандарту ATA-2, предусмотрен блочный режим передачи данных (Block Mode PIO) с использованием команд Read/Write Multiple. Благодаря

им удается существенно сократить количество прерываний, отсылаемых в адрес центрального процессора, и соответственно уменьшить время их обработки. Это позволяет еще больше повысить скорость обмена данными.

Обмен данными через канал прямого доступа кпамяти

Этот режим в большинстве операционных систем и BIOS не предусмотрен, однако стандартом ATA-2 он поддерживается. Передача через канал прямого доступа к памяти (DMA) означает, что, в отличие от режима PIO, данные передаются непосредственно из жесткого диска в системную (основную) память, минуяцентральный процессор.

Существует два различных типа прямого доступа к памяти: однословный (8-разрядный) и многословный (16-разрядный). Однословные режимы DMA были удалены из стандарта АТА- 3, а также спецификаций более поздних версий и в настоящее время не используются. Режимы DMA, использующие хост-адаптер, который поддерживает технологию администрирования данных (busmastering), получили название режимов Bus Master ATA. В первом случае обработка запросов, захват шины и передача данных осуществляются контроллером DMA на системной плате. Во втором случае все эти операции выполняет устройство, смонтированное на самой плате интерфейса. Это, естественно, увеличивает сложность и стоимость интерфейсов подобного типа.

Таблица 7.12. Характеристики режимовPIO

Режим PIO	Длительность цикла, нс	Скорость передачи данных, Мбайт/с	Стандарт
0	600	3,3	ATA
1	383	5,2	ATA
2	240	8,3	ATA
3	180	11,11	ATA-2, EIDE, Fast-ATA
4	120	16,67	ATA-2, EIDE, Fast-ATA

496	Глава 7. Интерфейс IDE

Всистемах с микросхемой Intel PIIX (PCI IDE ISA eXcelerator) и более поздними компоненты South Bridge могут поддерживать режим Bus Master IDE. При этом используется режим Bus Master на шине PCI при передаче данных. Характеристики однословного и многословного режимов Bus Master IDE приведены в табл. 7.13 и 7.14.

К сожалению, даже самый быстрый режим Bus Master IDE 2 имеет ту же скорость передачи 16,67 Мбайт/с, что и режим PIO 4. Это связано с тем, что контроллеры DMA в компьютерах с шиной ISA обладают очень низким быстродействием. И поэтому нет никакого смысла использовать их для работы с современными жесткими дисками. В большинстве случаев рекомендуется использовать стандартный режим PIO 4, если дисководы его поддерживают. Режимы Bus Master IDE никогда не были очень эффективными и теперь заменены режимами Ultra-DMA, поддерживаемыми совместимыми устройствами ATA-4.

Втабл. 7.15 приведены спецификации режимов Ultra-DMA, которые в настоящее время описываются спецификациями ATA-4 и ATA-5.

Интерфейс ATAPI (ATA Packet Interface)

Данный интерфейс был разработан для того, чтобы накопители на магнитной ленте, CDROM и другие устройства можно было подключать к обычному IDE-разъему. Основное преимущество устройств, выполненных в стандарте ATAPI, — это их дешевизна и возможность

Таблица 7.13. Однословные (8-разрядные) режимыDMA и скорости передачи

8-разрядный	Разрядность	Продолжитель-	Частота	Число циклов	Скорость пере-	Специфи-
режим DMA	шины, байт	ность цикла, нс	шины, МГц	за один такт	дачи, Мбайт/с	кация АТА
0	16	960	1,04	1	2,08	АТА-1
1	16	480	2,08	1	4,17	АТА-1
2	16	240	4,17	1	8,33	АТА-1

Таблица 7.14. Многословные (16-разрядные) режимыDMA и скорости передачи

16-разрядный	Разрядность	Продолжитель-	Частота	Число циклов	Скорость пере-	Специфи-
режимDMA	шины, байт	ность цикла, нс	шины, МГц	за один такт	дачи, Мбайт/с	кация АТА
0	16	480	2,08	1	4,17	АТА-1
1	16	150	6,67	1	13,33	АТА-2
2	16	120	8,33	1	16,67	АТА-2

Стандарт ATA-2 также может именоваться EIDE (Enhanced IDE) или Fast-ATA

Таблица 7.15. Спецификации режимовUltra-DMA

Режим Ultra-DMA	Время цикла, нс	Коэффициент передачи данных, Мбайт/с	Спецификация
0	240	16,67	ATA-4, Ultra-ATA/33
1	160	25,00	ATA-4, Ultra-ATA/33
2	120	33,33	ATA-4, Ultra-ATA/33
3	90	44,44	ATA-5, Ultra-ATA/66
4	60	66,67	ATA-5, Ultra-ATA/66
5	40	100	ATA-6, Ultra-ATA/100

Эволюция интерфейса ATA

497

подключения к уже установленному адаптеру. Что касается накопителей CD-ROM, то они используют ресурсы центрального процессора гораздо реже, чем аналогичные устройства, подключенные к специальным адаптерам; но они не дают выигрыша в быстродействии. А вот быстродействие и надежность накопителей на магнитной ленте может существенно возрасти, если их подключить к интерфейсу ATAPI, а не к контроллерам дисководов на гибких дисках.

Хотя накопители CD-ROM и подключаются к интерфейсу жесткого диска, это отнюдь не означает, что с позиций системы они выглядят как обычные жесткие диски. Напротив, с точки зрения программного обеспечения они напоминают устройства SCSI.

Внимание!

В базовой системе ввода-вывода неêоторых систем непосредственно не предóсмотрена поддержêа ATAPI. Системы без поддержêи ATAPI в базовой системе ввода-вывода не моãóт заãрóжаться с êомпаêт-дисêа ATAPI, таê êаê предварительно нóжно заãрóзить драйвер. В Windows 95/NT встроена поддержêа интерфейса ATAPI, а мноãие версии BIOS позволяют выполнять заãрóзêó системы с ATAPI-наêопителя CD-ROM. Это значительно óпрощает инсталляцию таêих систем, êаê Windows 98 или Windows 2000.

Кроме того, я обычно рекомендую устанавливать различные типы устройств IDE на разные каналы. Дело в том, что некоторые старые наборы микросхем системной логики не поддерживают различных скоростей передачи, а это означает, что канал приходится настраивать на скорость самого медленного устройства. Поскольку по сравнению с жестким диском накопители на магнитной ленте и дисководы компакт-дисков работают в более низкоскоростных режимах IDE, жесткий диск, подсоединенный к одному с ними кабелю, будет работать медленнее, чем позволяют его возможности. Но даже если набор микросхем системной логики поддерживает различные скорости передачи данных, рекомендую подключать к устройствам отдельные кабели, поскольку IDE, в отличие от SCSI, обычно не допускает (временного) перекрытия операций доступа. Другими словами, когда один диск выполняет команды, к другому нельзя обратиться.

Serial ATA

С появлением стандарта ATA-6 могло показаться, что используемый более 10 лет параллельный интерфейс ATA уже выходит из игры. Передача данных, осуществляемая по плоскому кабелю со скоростью более 100 Мбайт/с, порождает множество проблем, связанных с синхронизацией сигнала и электромагнитным излучением. Их решением стал новый последовательный интерфейс АТА (Serial ATA), пришедший на смену параллельному интерфейсу физических накопителей. Serial ATA обратно совместим на программном уровне, т.е. ранее используемое программное обеспечение взаимодействует с новой архитектурой без какихлибо ограничений. Другими словами, существующая базовая система ввода-вывода, операционные системы и утилиты, работающие с параллельным ATA, точно так же будут работать и с последовательным интерфейсом. Serial ATA поддерживает все существующие устройства ATA и ATAPI, в число которых входят дисководы CD-ROM, CD-RW и DVD, накопители на магнитной ленте, дисководы SuperDisk, а также накопители других типов, поддерживаемые в настоящее время параллельным АТА.

Существуют, конечно, определенные физические различия: нельзя, например, подключить дисководы стандарта ATA к хост-адаптерам последовательного интерфейса ATA или наоборот. В Serial ATA используются более узкие 7-контактные кабели, позволяющие упростить схему подключения системных компонентов и уменьшить габариты кабельных разъемов. Конструкция микросхемы Serial ATA отличается уменьшенным количеством контактов

498	Глава 7. Интерфейс IDE