История развития интерфейса IDE.

За время существования ПК было разработано несколько интерфейсов. В табл. 7.1 приведены типы интерфейсов и период их использования. С каждым новым поколением компьютеров появляются новые интерфейсы, в то же время старые отмирают и в современных системах не используются.

Из них только первые два можно считать настоящими интерфейсами между контроллером и диском, и все они устарели. Версии интерфейса IDE (не ATA) использовались в основном в системах PS/2 и тоже отжили свое. Современные SCSI, ATA и SATA — это интерфейсы системного уровня, в которых контроллер одного из первых двух типов выполнен в виде набора микросхем и встроен в диск. Например, в большинстве дисков SCSI, IDE и SATA установлено устройство, собранное по той же схеме, что и автономный контроллер ESDI. В интерфейсе SCSI между контроллером и системной шиной вводится еще один уровень организации данных и управления, а IDE и SATA взаимодействуют непосредственно с системной шиной. Несмотря на эти отличия, платы SCSI, ATA и Serial ATA именуются не платами контроллера, а адаптерами интерфейса, так как реальные контроллеры встраиваются непосредственно в накопители на жестких дисках. Практически все современные накопители подключаются к ПК с помощью интерфейсов ATA, Serial ATA и SCSI.

 

Serial ATA – последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. Представлен в сентябре 2001 г (IBM, Dell, Seagate, Quantum, Maxtor, APT Technologies и пр.)

Пропускная способность интерфейса до 150 МБ/с.

Проблема перехода на новый стандарт – отсутствие для конечного пользователя видимых преимуществ.

В 2003 г. – производители чипсетов для материнских плат представили продукты с интегрированной поддержкой SATA, что позволило начать продвижение стандарта в массы.

 

В 2004 г стандарт SATA 2.0

Отличия:

• Пропускная способность до 300 МБ/с
• Поддержка Native Command Queuing (NCQ) – технология маршрутизации команд
• Функция горячего подключения, ранее являвшаяся опциональной

NCQ позволяет переупорядочивать до 32 команд чтения/записи жесткого диска с целью достижения оптимальной производительности и снижения износа его механизмов.

NCQ – упорядочивает (5000, 4000, 6000, 1000)

Требования:

• Контроллер SATA II или SATA 1.0 с поддержкой NCQ
• драйверы для операционной системы с поддержкой команд NCQ
• жесткий диск с NCQ

SATA III (2008 г.) – предусматривает пропускную способность до 6 Гбит/с, а также улучшенное управление питанием.

Пропускная способность, поддерживаемая интерфейсом – 600 МБ/с

SATA Express

WD продемонстрировала первый PCIe винчестер.

Шина SATA Express предлагает:

• увеличенную скорость
• меньшее энергопотребление, по сравнению с предшественниками
• унификацию между шинами накопителей и платами расширения

Также SATA Express позволяет снизить цену устройств.

Стимул для производителей выпускать устройства нового типа, при этом сохранить возможность использования старого SATA интерфейса.

Новый интерфейс использовался в SSD, а теперь, и SSHD (гибрид).

На выставке Computex компания представила первый в мире жесткий диск с интерфейсом SATAe.

Продемонстрированный 3,5’’ винчестер, объемом 4 ТБ, получил название WD Black.

Накопитель представляет собой гибрид из 128 ГБ SSD и 4ТБ жесткого диска.

Скорость чтения 700 МБ/с, записи – 500 МБ/с.

 

 

1. Шина SCSI, PATA, SATA. Отличительные особенности. Режим PIO, DMA.

 

Шина SCSI

SCSI – системный интерфейс малых компьютеров, стандартизована ANSI – Национальный институт стандартов США в 1986 году и определяет механизм реализации магистрали передачи данных между системной шиной компьютера и периферийными устройствами.

Предназначен для:

• Памяти прямого и последовательного доступа
• CD-ROM
• Устройств автоматической смены носителей информации
• Принтеров
• Сканеров
• Коммуникационных устройств

Устройство SCSI – хост-адаптер, связывающий шину SCSI с какой-либо внутренней шиной компьютера, так и контроллер целевого устройства с помощью которого оно подключается к шине SCSI.

К одному контроллеру может подключаться несколько устройств (до 8 устройств).

История развития шины SCSI

По физической реализации интерфейс является 8 битовой параллельной шиной с тактовой частотой 5 МГц.

Скорость передачи – 5 Мбайт/с.

В 1991 году появилась спецификация SCSI-2 (Fast SCSI-2 – 10 МГц, Ultra SCSI-2 – 20 МГц).

1) Wide SCSI-2 – 16 бит

2) Narrow SCSI-2 – 8 бит

В версии Ultra Wide SCSI-2 реальная пропускная способность 40 Мбайт/с.

 

Шина SCSI-3

SCSI-3 дальнейшее развитие стандарта, направленное на

1) Увеличение количества подключаемых устройств

2) спецификацию дополнительных устройств

3) поддержку Plug&Play

Транспортный уровень может использовать следующие протоколы с поддержкой физических соединений:

• SIP – протокол обмена традиционного интерфейса
• FCP – протокол оптоволоконного канала с соответствующим физическим уровнем до 100 Мбит/с
• SBP – протокол последовательной шины (IEEE 1394 FireWire)
• GPP – обобщенный пакетный протокол, реализуется любым интерфейсом

Скорость передачи данных измеряется в миллионах передач за секунду MT/sec

SCSI Fast – 10 MT/s

SCSI Fast-20 (Ultra) – 20 MT/s

SCSI Fast-40 (Ultra2) – 40 MT/s

Существует три типа интерфейса:

1) Single-Ended (SE)

2) High Voltage Differenteal (HDV, «дифференциальный»)

3) Low Voltage Differential (LVD)

 

Шина SCSI

Термин обозначает обычный SCSI-интерфейс, в котором для каждого сигнала на шине есть свой проводник. Этот термин часто используется для указания принадлежности к «классическому» SCSI. Сигнал передается потенциалом с ТТЛ (транзисторно-

 

LVD – низковольтный дифференциальный

Двуполярный дифференциальный сигнал (значение определяеся не только уровнем, но и полярностью используемого напряжения), используется для высокоскорростной передачи данных в современных вариантах SCSI-интерфейса.

Максимальная длина кабеля до 12 метров.

На LDV-интерфейсе сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам. Для поддержки SCSI LVD требуется специальный кабель, состоящий из групп витых пар.

HVD – High Voltage Differential

Дифференциальный – сигнал на SCSI двуполярный, т.е. значение определяется не только уровнем, но и полярностью используемого напряжения.

Это позволяет снизить воздействие шумов на SCSI-шину.

Первый вариант SCSI-интерфейса с использованием двуполярных сигналов LVD SCSI – Ultra2 SCSI.

 

Максимальная скорость передачи данных в Ultra-640 SCSI до 5120 МБит/с.

iSCSI – служит для обработки SCSI команд через Интернет.

USB Attached SCSI – реализует подключение SCSI через USB-интерфейс (до 3200 МБит/с).

Serial Attached SCSI (SAS) – обеспечивает скорость до 6 Гбит/с. В 2013 выпущен SAS-3 (12 Gbit/s).

PATA interface Parralel ATA, ATA, IDE) - параллельный интерфейс, который был стандартом на IBM PC в 1990-х гг. Сейчас является устаревшим и полностью вытеснен последовательным интерфейсом SATA (Serial ATA). На большинстве новых материнских платах всё ещё присутствует, но только для совместимости со старыми устройствами. Служит для подключения накопителей HDD (жёстких дисков) и оптических приводов CDDVD дисков.