Интерфейсы накопителей

Первоначально для подключения накопителей к IBM PC использовались интерфейсынизкого уровня, классифицируемые какинтерфейсына уровне устройства: ST-506 (Shugart Technology), ESDI (Enhanced Small Device Interface). Для такихинтерфейсовхарактерно, что их сигналы являются функцией генерирующего и использующего их устройства. Это позволяет использовать весьма простую электронику в самом устройстве, а основную нагрузку по обработке данных переложить на контроллер или процессор, что, естественно, негативно отражается на скоростных и прочих характеристиках подобных накопителей.

Например, для ST-506/412: Direction In (направление), Step (шаг), Head Select (выбор головки) и т.п. Более того, сигнал с носителя, включающий в себя данные и биты синхронизации, передавался через интерфейсв аналоговом виде, поскольку разделение этой информации, выполняемое специальным блоком - сепаратором, происходило в контроллере. Появление новых методов кодирования информации (RLL¹⁾вместо MFM²⁾) привело к необходимости создания ориентированных на эти методы контроллеров (RLL-контроллер вместо MFM-контроллера), причем не гарантировалась надежная работа MFM-винчестера с RLL-контроллером. ВинтерфейсеESDI эта проблема была решена, поскольку сепаратор был перенесен из контроллера в само устройство. Кроме того, винтерфейсеESDI была выделена последовательная линия Command Data для передачи 16-битных команд, что перевело взаимодействие контроллера и винчестера ESDI на более высокий уровень и позволило повысить скорость передачи данных до 20 Мбит/с.

В настоящее время распространены интерфейсысистемного уровня, использующие сигналы в логике центрального процессора, что предполагает реализацию функций контроллера накопителя в самом накопителе, а устройство, сопрягающееинтерфейснакопителя с системнойшинойПК, выполняет лишь роль адаптераинтерфейса(моста). В IBM PC такиминтерфейсомявляется EIDE/ATA. Он представляет собой "приставку" к 16-битнойшинеISA, иначе называемой AT Bus, поэтому стандарт именуется AT Attachment (ATA). Другое названиеинтерфейса- Enhanced Integrated Drive Electronics (EIDE). Первая спецификация ATA (IDE) определяла возможность подключения двух устройств к одномуинтерфейсу. Спецификация ATA-2 (EIDE) описывает совместную работу двухинтерфейсов, позволяя, таким образом, подключать до четырех устройств. С внедрением стандарта ATA-4 на поддержку пакетных команд (ATAPI - ATA Packet Interface) стало возможным подключение устройств со сменным накопителем (приводы CD-ROM/DVD-ROM, стримеры, приводы флоппи-дисков большого объема). Последующие спецификации добавляли новые скоростные режимы (табл. 14.3) и решали некоторые проблемы (табл. 14.4). После появленияинтерфейсаSerialATA принято ссылаться на EIDE/ATA как Parallel ATA.

Таблица 14.3. Режимы работы интерфейса EIDE/ATA
Режим		PIO^3)						SW DMA^4)			MW DMA^5)			Ultra DMA
		0	1	2	3	4		0	1	2	0	1	2	0	1	2	3	4	5	6
Скорость, Мбайт/с		3,3	5,2	8,3	11	16		2,1	4,2	8,3	4,2	13	16	16	25	33	44	66	100	133
Стандарт		1	1	1	2	2		1	1	1	1	2	2	4	4	4	5	5	6	7
Таблица 14.4. Сводная таблица стандартов EIDE/ATA
№	Псевдоним	ANSI^6) /NCITS^7)					Особенности
1	ATA, IDE	X3.221-1994					Накопители размером <528 мегабайт
2	EIDE, FastATA	X3.279-1996					Адресация LBA 24 бита (до 8,4 гигабайт)
3	EIDE	X3.298-1997					Адресация LBA 28 бит (до 134 гигабайт), SMART
4	ATAPI	NCITS 317-1998					Поддержка пакетных команд (ATAPI) - поддержка CD-ROM
5	UltraATA/66	NCITS 340-2000					80-контактный кабель
6	UltraATA/100	NCITS 347-2001					Адресация LBA 48 бит, автоматическое управление акустикой
7	UltraATA/133	NCITS 361-2002					Потоковое расширение (streaming), "длинные" сектора

В современной вычислительной технике наблюдается тенденция перехода на высокоскоростные последовательные интерфейсы. Так, для накопителей был предложен последовательныйинтерфейсSerialATA, по своим характеристикам представляющий собой "приставку" кPCI Express. Стандарт SATA/150 обеспечивает пропускную способность до 1,5 Гбит/с (без учета кодирования 8B / 10B). Стандарт SATA/300 обеспечивает пропускную способность до 3 Гбит/с (без учета кодирования 8B/10B). Каждое устройство работает на отдельном кабеле. Стандарт предусматривает горячую замену устройств и функцию очереди команд. SATA-устройства используют два разъема: 7-контактный - для подключенияшиныданных и 15-контактный - для подключения питания. Передача данных происходит в дуплексном режиме по двум парам проводником (одна пара - на прием, другая - на передачу) с использованием дифференциального кодирования сигналов.

Кроме перечисленных интерфейсов, для подключения накопителей используются универсальные периферийныеинтерфейсы, речь о которых пойдет в следующей главе - SCSI, USB, FireWire и т.п.