МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

СУМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОНІКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ОБОВ’ЯЗКОВЕ ДОМАШНЕ ЗАВДАННЯ

з дисципліни «Персональний комп’ютер»

на тему: “Історія, порівняльні характеристики і перспективи розвитку інтерфейсів Parallel ATA, Serial ATA і Serial ATA II ”

Виконав,

студент гр. ЕЛ-21 А.А. Гребинаха

Перевірив,

доцент к.ф.-м.н. І.О. Шпетний

СУМИ 2012

ЗМІСТ

Вступ………………………………………………………………………………….2

1. Технологія PATA

1. Історія виникнення……………………………………...………………..5

2. Інтерфейс стандарту………………………...……………………………6

3. Версії та властивості стандарту………………………………………….9

1. Технологія SATA

   1. Передумови виникнення стандарту……………………………………10

   2. Загальні дані інтерфейсу SATA………………………………………...13

   3. Фізичний рівень…………………………………………………………15

   4. Канальний рівень………………………………………………………..19

2. Порівняння PATA , SATA та SATA II. Перспективи

3.1 Переваги інтерфейсу SATA над PATA……………………………….20

3.2 Зворотна сумісність SATA і PATA……………………………………..22

3.3 Перспективи розвитку…………………………………………………...23

Висновки……………………………………………………………………………25

Список використаної літератури…………………………………………………..26

Вступ

Почнемо з витоків зародження, яке для інтерфейсу Parallel ATA почалося в далекому 1984 році, коли Western Digital і Compaq загорілися ідеєю вбудувати АТ-контролер в електроніку жорсткого диска. Як не дивно, але невелике збільшення ціни носія інформації істотно знижувало загальну вартість дискової підсистеми в цілому. Вже в 1989 році все та ж "трійця" Compaq, Western Digital та Control Data Corporation запропонували новий інтерфейс. Прототип не залежався в столах важливих президентів фірм і в 1994 році вийшов у світ. Був прийнятий перший стандарт АТА, що суміщає в собі специфікації IDE. АТА взагалі розшифровується, як AT Attachment, додаток до АТ, тобто контролеру. Необхідно відзначити, що контролер мав 16-розрядну шину, і був націлений на приєднання до ISA. Пропускна здатність PATA тоді складала менше 3 Мбайт / с. До речі, до виходу стандарту ANSI в 1994 році, дуже часто з'являлися диски, не сумісні між собою, при підключенні яких до одного порту не працював жоден. Саме такий стан справ змусило індустрію створити ініціативну групу Т13 при National Committee for Informational Technology Standards (NCITS) для подальшого розвитку і стандартизації інтерфейсу АТА. Що стосується технічних подробиць контролерну новинки, то вона підтримувала два канали, які ділилися в собі на master / slave, забезпечувала PIO аж до mode 2, а також включала підтримку прямого доступу до пам'яті single word DMA modes 0,1 і 2 і multiword DMA mode 0.

Швидкісні показники жорстких дисків не стояли на місці, і тому в 1996 році АТА був розширений і знову стандартизований в ANSI. Новий АТА-2 був назад сумісний з попередником. Новий інтерфейс отримав більш швидкісні режими програмного вводу / виводу (PIO modes 3 і 4) і multiword DMA modes 1 і 2. Підвищення продуктивності досягалося в основному введенням block transfer - блокової переадресації даних і логічною адресацією блоків (LBA). Команда Identify Drive була вдосконалена, і диск ідентифікувався набагато краще.

Такий бурхливий розвиток не сповільнило позначитися на популярності АТА-2. Як гриби після дощу посипали псевдоновие стандарти і розширення. Так Fast ATA від Seagate з'явився лише маркетинговим ходом, так як замість очікуваного від приставки Fast приросту продуктивності означав скоріше зворотне - відсутність підтримки найшвидших PIO mode 4 і DMA mode 2. Аналогічно вчинив Quantum, перейменувавши АТА-2 в Fast ATA-2, абсолютно нічого не змінивши.

Ще одне доповнення, але вже більш суттєве, вводить Western Digital. Воно отримало назву Enhanced IDE (EIDE), і полягало в розширенні максимального обсягу дисків до 8,4 Гбайт, плюс збільшення швидкості порту до 16 Мбайт / с.

Вихід у 1997 році нового АТА-3 (до речі, не затвердженого ANSI новим стандартом через відсутність нових режимів передачі даних) був вимушеним кроком, за низької надійності сімейства АТА. Оскільки кабель IDE / ATA залишився тим же, що і при народженні стандарту, потрібно було багато чого переосмислити. І в цей час на арену комп'ютерних технологій виходить технологія SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology), необхідність якої складно переоцінити. У стандарт, як уже було сказано, вона не увійшла, проте підтримали нову технологію всі без винятку виробники. Отже, є особливий сенс у запобіганні збоїв в дискової підсистеми. Поширення IDE пристроїв набагато перевершує аналоги для SCSI. Хоча обидва стандарти підтримують створення RAID-масивів, однак це не вихід із ситуації, що склалася. Дані можуть роками накопичуватися не тільки на серверах, а, наприклад, на бухгалтерських робітників кониках, де збереженість звітів протягом фінансового року також архіважливо. Все ж RAID-масиви або більш дорогі SCSI-пристрої для цього типу комп'ютерів поки рідкість. Саме з цього S.M.A.R.T. в індустрії пішов на ура.

Як, напевно, пам'ятає читач, ми підійшли до часу бурхливого зростання популярності лазерних носіїв інформації CD-ROM, дисководи яких, на жаль, не могли бути підключені до контролерам АТА-3. Вирішити цю проблему був покликаний новий стандарт ATA Packet Interface або ATAPI. Можна довго дискутувати на тему його привабливості й досконалості, однак з боку користувачів такий розвиток подій був логічним. До цих пір на ISA звукових картах можна спостерігати порт для підключення CDROM-дисковода. І справді, шлейф на жорсткому диску і лазерному програвачі був однаковий, але не сумісний апаратно! Зрештою, виграли всі. Отже, при підключенні CDROM-а більш не треба було використовувати дорогий інтерфейс, досить було завантажити особливий драйвер новому пристрою. Тепер майже всі материнські плати мають можливість завантаження з ATAPI-пристроїв. Ще разом з ATAPI був розроблений Multiword DMA3 (UDMA), який піднімав планку швидкості АТА до 33 Мбайт / с, за допомогою CRC по старому 40-жильного кабелю.

Хочеться також роз'яснити ситуацію з EIDE (Enhanced IDE). Як вже було зазначено, це розширення доповнювало специфікації IDE. Однак коли воно розроблялося, то орієнтувалося не тільки на контролер, але також на чіпсет і BIOS, яка не підтримувала в той час диски понад 530 Мбайт. Таким чином, існує поширена помилка, що для функціонування жорсткого диска більше 530 Мбайт необхідна підтримка не Enhanced BIOS, а Enhanced IDE в першу чергу. Бачимо, що EIDE від Western Digital, незабаром стає маркетинговим хитруванням, до речі, підігрітим тоді виробниками карт з Enhanced BIOS, спритно видаваних за enhanced IDE cards.

Багато хто пам'ятає інновацію Quantum, до того ж підтриману Intel, по розширенню пропускної здатності каналу до 66 Мбайт / с - UDMA/66. Але це ще додало проблем збирачам систем - тепер для забезпечення стабільності знадобилося додати 40 ліній заземлення на шлейф.

Трохи пізніше Т13 випускає стандарт UDMA/100, який забезпечує стабільну передачу даних по 80-жильний кабель зі швидкістю 100 Мбайт / с. Розширений до 64 біт LBA. Чіпсети з підтримкою ATA/100 сьогодні найбільш поширені. Також очікується в недалекому майбутньому вихід UDMA/133. Однак поки тільки в продуктах всюдисущої VIA, Intel відмовляється від подальшого розширення цього стандарту в своїх чіпсетах, і обіцяє в нових платах реалізувати лише SATA-роз'єми для вінчестерів. Мабуть, прокладаючи дорогу Serial ATA. Що ж, подивимося, c RDRAM уже вийшов один провал.

Однак нещодавно фірма Maxtor представила специфікацію на нове покоління жорстких дисків Ultra ATA/133. Сам розробник називає новинку Fast Drives, видно по давно сформованій маркетингової традиції. Планка пропускної здатності має зрости на третину і скласти 133 Мбайт / с. Компанія представляє ліцензію на цю технологію на умовах нерозголошення. Як наголошується в прес-релізі, специфікація спрямована на стандартизацію та затвердження в групу Т13 вже згадуваного інституту національних стандартів ANSI. Просуванням новинки на ринок зацікавилися такі компанії, як VIA Technologies, Silicon Integrated Systems (SiS), Promise Technology, і Silicon Image. Очікується, що найближчим часом до них приєднаються ACARD Technology, Acer Laboratories (ALi), Adaptec, Agere Systems, HighPoint Technologies і Pacific Digital.

1. Технологія PATA

   1. Історія виникнення

ATA (англ. Advanced Technology Attachment) — стандартний інтерфейс для підключення зовнішніх пристроїв, на кшталт жорстких дисків та CD-ROM приводів до персональних комп'ютерів. Для нього існує чимало синонімів, серед яких IDE, ATAPI та UDMA.Після появи на ринку Serial ATA у 2003, оригінальний ATA було перйменовано у Parallel ATA (PATA). Стандарти Parallel ATA дозволяють використовувати для підключення кабелі довжиною до 48 сантиметрів, незважаючи на те, що у продажу є кабелі довжиною аж до 91сантиметра. Через дане обмеження, ця технологія зазвичай використовується для внутрішніх пристроїв зберігання даних. Для цього вона забезпечує найзагальніший та найдешевший інтерфейс.Спершу ім'я стандарту задумалося, як PC/AT Attachment, оскільки його призначенням було під'єднання пристроїв до шини ISA, котра також відома, як шина AT; це ім'я було скорочене до не певного AT Attachment, щоб уникнути можливих проблем із торговою маркою.Рання версія специфікації, задуманаWestern Digitalу ранніх 1980-х була більш відомою, як Integrated Drive Electronics (IDE).Enhanced IDE (EIDE) — розширення до оригінального стандарту АТА, котре також було розроблене компанієюWestern Digital. EIDE дозволив розробляти зовнішні накопичувачі розміром більше, ніж 524Мб(504мегабайта) — аж до 8.4Ґб.

1.2 Інтерфейс стандарту

Рисунок 1 – Плоский кабель з двома роз’ємами

Parallel ATA кабель передачі даних 16 біт за один раз. Традиційний кабель використовує 40-контактні роз'єми прикріплені до стрічкового кабеля . Кожен кабель має два або три роз'єми, один з яких підключається до адаптера взаємодію з іншою частиною комп'ютерної системи. Решта роз'ємів підключаються до дисків.Кабелі ATA вас було 40 проводів для більшої частини своєї історії (44 провідників для меншого форм-фактора версія для 2,5 "дисків-чотири додаткових за владу), але 80-х провідна версія з'явилася із введенням Ultra DMA/33 ( UDMA ) режиму. Всі додаткові дроти в нових кабелів землю дроти, чергуються з раніше визначеними дроти для зменшення наслідківємніснийм зв'язком між сусідніми проводами сигнал, зниження перехресних перешкод . Ємнісна зв'язок є більш серйозною проблемою при більш високій швидкості передачі даних , і це зміна було необхідно для того, щоб 66 мегабайт в секунду (МБ / с) швидкості передачі UDMA4 працювати надійно і швидше UDMA5 і UDMA6 режиму також потрібно 80-жильний кабель.Хоча число проводів в два рази, кількість роз'ємів і висновків залишаються такими ж, як 40-жильний кабель і зовнішній вигляд роз'ємів ідентично. Внутрішні роз'єми різні, роз'єми для підключення 80-жильного кабелю підключення більшого числа заземлюючі проводи меншої кількості землі контактів, у той час як роз'єми для підключення 40-жильного кабелю підключення проводу заземлення до землі контактами один-до-одного. 80-провідний кабель зазвичай приходять з трьома різнобарвними роз'ємами (синій, чорний і сірий для контролера, майстер-диска, і ведений диск відповідно), на відміну від роз'ємів рівномірно забарвлені 40-жильний кабель в (зазвичай все сіре). Сірий роз'єм на 80-жильний кабель має висновок 28 CSEL не пов'язані, що робить його рабом положення для дисків налаштовані вибору кабелю.Круглий паралельних кабелів ATA (на відміну від стрічкових кабелів) в кінцевому підсумку були доступні для « справи моддеров»з косметичних причин, а також вимоги поліпшення охолодження комп'ютера і були простіше в обігу, однак, тільки стрічковий кабель підтримує специфікації ATA.

У ATA контактний стандартний 20 визначається як (механічні) ключ і не використовується. Цей роз'єм на роз'єм часто утруднений, що вимагають контакту 20 буде виключена з чоловічою кабель або роз'єм диска, що робить неможливим підключити його в неправильному положенні; штекер з контакту 20 цього не може бути використана. Тим не менш, деякіфлеш-пам'яті диска можна використовувати штифт 20, як VCC_in до влади привід не вимагає спеціального кабелю живлення; ця функція може бути використана тільки якщо обладнання підтримує це використання контактних 20.

Pin 28 з сірого (роб / середній) роз'єм 80-жильний кабель не підключений до будь провідник кабелю. Він кріпиться зазвичай на чорний (майстер-приводу) і синій (материнські плати кінці) роз'єми.

Pin 34 з'єднаний із землею всередині синій роз'єм на 80 жили кабелю, але не прив'язані до якої-небудь провідник кабелю. Він кріпиться зазвичай на сірий і чорний роз'єми. 

Рисунок 2 – Відмінності від роз’ємами

На малюнку показані роз'єми PATA після зняття натягу, накрити кришкою і кабелів. Pin один знаходиться в нижній лівій частині роз'єму, контакт 2 є верхній лівий і т.д., крім того, що нижня образ синій роз'єм показаний вид з протилежного боку, і контактний знаходиться в правому верхньому кутку.

Кожен контакт містить пару точок, які разом проколюють ізоляцію стрічковий кабель з такою точністю, що вони роблять з'єднання з потрібним провідника без шкоди для ізоляції сусідніх проводів. У центрі низки контактів всіх підключених до загальної шини заземлення та прикріплений до непарні провідники кабелю. Верхній ряд контактів з парним номером гнізда роз'єму (спаровування з парних контакти судини) і прикріпити до будь-якої іншої парні провідник кабелю. Нижній ряд контактів з непарним номером гнізда роз'єму (спаровування з непарним контакти судини) і прикласти до решти парні провідники кабелю.

Зверніть увагу на підключення до загальної шини заземлення від розетки 2 (угорі ліворуч), 19 (центр нижній ряд), 22, 24, 26, 30 і 40 на всіх роз'ємах. Також зверніть увагу (збільшений фрагмент, внизу, дивлячись з протилежного боку роз'єму), що розетка 34 з блакитною роз'єм не звернутися в будь провідник, але на відміну від гнізда 34 з двох інших роз'ємів, це підключитися до загальної шини заземлення. На роз'єм сірого кольору, зверніть увагу, що роз'єм 28, повністю відсутній, так що штифт 28 з диск, підключений до роз'єму сірого будуть відкриті. На чорний роз'єм, роз'єми 28 і 34 є абсолютно нормально, так що контакти 28 і 34 на диск, підключений до чорного роз'єму буде підключений до кабелю. Pin 28 з чорного диска досягає штифт 28 з приймаючих посудину, але не приколює 28 з сірих дисків, в той час як штифт 34 з чорного диска досягає пальця 34 сірих диска, але не приколює 34 від господаря. Замість цього, контакту 34 з приймаючих заземлений.

Стандартний диктує кольорові роз'єми для легкої ідентифікації та установки та кабель виробника. Всі три роз'єми відрізняються один від одного. Синій (хоста) роз'єм має роз'єм для пальця 34 з'єднаний із землею всередині роз'єму, але не прив'язані до якої-небудь провідник кабелю.  Дріт для пальця 34 кріпиться зазвичай на інших типах і не заземлені. Установка кабелю в зворотному напрямку (з чорною роз'єм на системній платі, синій роз'єм на віддаленому пристрої та сірий роз'єм в центрі пристрою) буде заземленням 34 з віддаленого пристрою та підключення хоста пальця 34 до контакту 34 з центру пристрої.Сірий роз'єм центру опускає підключення до контакту 28, але з'єднує пальця 34 нормально, а чорний роз'єм з'єднує обидва кінці контактами 28 і 34 нормально.