Ata что это в компьютере

P-ATA — что это в компьютере?

Приветствую. Данные от материнки к жесткому диску передаются по кабелю. Раньше — по параллельному, а сегодня — по последовательному. В теории параллельно должно быть быстрее, но на практике видим совсем обратную ситуацию.

P-ATA — что это такое?

Стандарт IDE интерфейса для подключения жестких дисков, CD/DVD приводов к материнской плате.

Кстати IDE был создан компанией Western Digital еще в 1986 году. Основной особенностью было то, что теперь вся управляющая электроника теперь расположена на жестком диске, а не на отдельной плате.

На самом деле раньше стандарт назывался просто ATA, но когда появился более новый стандарт Serial ATA (SATA), то был переименован в Parallel ATA.

ATA расшифровывается как Advanced Technology Attachment.

На самом деле, чтобы понять разницу или что это такое, то достаточно написать что P-ATA это старый способ подключения дисков, а SATA — новый (появился в 2003).

Кратко по поводу скоростей:

Важно понимать: SATA позволяет передавать данные на большой скорости, но жесткие диски так не умеют. Так умеет SSD, по нему вот скорость уже может быть 500 мб/с на чтение и запись. Также важно знать что есть ревизии SATA, первая — скорость до 150, вторая — до 300, а третья — до 600. Даже у лучших SSD нет скорости в 600, примерно 550 (например Samsung PRO).

Кабели PATA были неудобные, большие, а информация по ним передавалась медленно, на один кабель можно было подключить два устройства, но скорость могла упасть, а еще нужно было вручную выставлять кто первый кто второй должен загружаться (master/slave). Было два типа кабеля — 40-ка жильный и 80-ти жильный:

Отличались скоростью, первый еще можно было применять для подключения CD/DVD-приводов, но для жестких лучшим решением был именно второй тип. На самом деле, там где больше жилок — там просто поставили заземляющие контакты, при помощи которых стало возможным увеличить частоту передачи данных без возникновения ошибок.

При помощи кабеля PATA подключатся вот такой жесткий диск IDE:

Вообще на самом деле такие кабеля всегда назывались не PATA, а просто IDE, хоть это и не совсем верно, но сути не меняет.

Куда подключался кабель — думаю догадались, а стрелочкой показано куда подключалось питание. А вот на материнской плате тоже — были большие неудобные разьемы:

Я даже помню, что порой вытащить оттуда кабель и чтобы не повредить плату — еще та наука..

И подключались так диски очень долгое время, пока не пришел SATA — не сказать что жесткие диски стали в несколько раз быстрее, просто быстрее — да, плюс там были новые технологии еще (например технология повышения быстродействия NCQ). Кабель SATA выглядит намного меньше и удобнее, а команды передаются не параллельно, а последовательно:

Обычный жесткий диск, но уже современный, то есть SATA:

Стрелочкой — куда подключается кабель, а рядом — разьем для подключения питания. Как видите — он тоже изменился.

Заключение

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник

Интерфейс IDE

Что бы ни говорили сторонники SCSI, широкое распространение IDE-устройств на сегодняшний день — свершившийся факт. Как посчитали умные люди из компании Quantum, свыше 90% РС-совместимых персональных компьютеров оснащены жесткими дисками с интерфейсом IDE. Беда, однако, в том, что IDE или Integrated Device Electronic — понятие слишком общее и относится, вообще говоря, к любому устройству с интегрированным контроллером вплоть до электрического чайника с автоматическим отключением при закипании. В попытках как-то конкретизировать, какой именно интерфейс имеется в виду, было изобретено столько различных названий, что при выборе жесткого диска с интерфейсом IDE у неподготовленного человека может закружиться голова. Посудите сами: есть интерфейсы АТА с различными номерами, Fast ATA (тоже с номерами), Ultra ATA (тоже несколько), и, наконец, EIDE! Действительно ли все эти интерфейсы разные, какие из них совместимы и какой лучше? Попробуем разобраться.

«Оригинальный» интерфейс АТА предназначен только для подключения жестких дисков и не поддерживает такие возможности, как ATAPI — интерфейс для подключения IDE-устройств, отличных от жестких дисков, режим передачи block mode и LBA (logical block addressing).

И все было бы хорошо, но фирмы-производители в стремлении заполучить еще кусочек рынка начали придумывать красивые названия и обзывать ими интерфейсы своих жестких дисков. На самом деле интерфейсы Fast ATA, Fast ATA-2 и Enhanced IDE базируются на стандарте АТА-2 и являются не более, чем маркетинговыми терминами. Все различие между ними состоит в том, какую часть стандарта и как они поддерживают.

Наибольшую путаницу вызывают названия Fast ATA и Fast ATA-2, принадлежащие перу соответственно Seagate и Quantum. Создается вполне естественное впечатление, что Fast ATA является некоторым улучшением стандарта АТА, тогда как Fast ATA-2 базируется на стандарте АТА-2. Но все, увы, не так просто. На самом деле Fast ATA-2 есть просто другое название стандарта АТА-2, а Fast ATA отличается от него лишь тем, что не поддерживает самые быстрые режимы — PIO mode 4 и DMA mode 2. При этом обе компании нападают на компанию Western Digital и ее стандарт EIDE за то, что он вносит еще большую путаницу. У EIDE есть свои недостатки, но об этом чуть позже.

АТА-3 не был утвержден в качестве стандарта ANSI в основном потому, что не вводил новых режимов передачи данных, хотя технология SMART в настоящее время широко используется производителями жестких дисков.

Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra ATA (он же Ultra DMA, он же ATA-33, он же DMA-33, его же иногда называют АТА-3(!)). Ultra ATA является стандартом де-факто использования самого быстрого режима DMA — mode 3, обеспечивающего скорость передачи данных 33,3 МВ/сек. Для обеспечения надежной передачи данных по все тому же кабелю используются специальные схемы контроля и коррекции ошибок, при этом сохраняется обратная совместимость с предыдущими стандартами — АТА и АТА-2. То есть если вы, купив жесткий диск с интерфейсом Ultra АТА, вдруг обнаружили, что ваша системная плата его не поддерживает, не огорчайтесь — диск все равно будет работать, хотя и медленнее 🙂

И, наконец, последнее достижение в этой области — интерфейс Ultra ATA/66, разработанный компанией Quantum, позволяющий осуществлять передачу данных со скоростью 66МВ/сек.

В то время, когда разрабатывался интерфейс IDE/ATA, единственным устройством, которое нуждалось в этом интерфейсе, был жесткий диск, поскольку стриммеры и зарождающиеся драйвы CD-ROM имели собственный интерфейс (многие помнят времена, когда CD-ROM подключался через интерфейс на звуковой карте). Однако вскоре стало ясно, что использование для подключения всех устройств быстрого и относительно простого интерфейса IDE/ATA сулит значительные выгоды, в том числе и за счет своей универсальности. Однако система команд интерфейса IDE/ATA была рассчитана только на жесткие диски, поэтому просто подключить, например, CD-ROM к IDE-каналу нельзя — работать не будет (проверялось мною лично при попытке подключить CD-ROM вместо загрузочного IDE-диска на 486 сервере Hewlett-Packard). Поначалу, по молодости лет пребывал в недоумении: как так — шлейф подходит, а не работает?). Пришлось разработать новый протокол — ATA Packet Interface или ATAPI. Этот протокол позволяет другим устройствам подключаться с помощью стандартного шлейфа IDE и «вести себя» как IDE/ATA жесткий диск. На самом деле протокол ATAPI намного сложнее, чем ATA, поскольку передача данных идет с использованием стандартных режимов PIO и DMA, а реализация поддержки этих режимов существенно зависит от типа подключенного устройства. Название packet (пакетный) этот протокол получил по той причине, что команды устройству действительно приходится передавать группами или пакетами. Тем не менее, с точки зрения пользователя, что, согласитесь, важнее всего, нет разницы между IDE/ATA жестким диском, ATAPI CD-ROMом или ZIP-драйвом. Современные BIOSы даже поддерживают загрузку с ATAPI-устройств.

Теперь посмотрим, что означает фраза «жесткий диск с интерфейсом EIDE». Поскольку поддерживать ATAPI ему абсолютно незачем, а два канала IDE он поддержать не в состоянии, то все это сводится к гораздо более скромному: «жесткий диск с интерфейсом АТА-2». В принципе идея была хорошая — создать стандарт, охватывающий BIOS, чипсет и жесткий диск. Но поскольку большая часть EIDE как стандарта относится именно к BIOS и чипсету, то получилась еще и путаница между Enhanced IDE и возникшим приблизительно в это же время Enhanced BIOS (BIOS, поддерживающий IDE/ATA диски емкостью больше 504MB). Сложилось вполне естественное мнение, что для использования дисков объемом больше 504МВ нужен интерфейс EIDE (тогда как на самом деле нужен был только Enhanced BIOS), тем более, что производители карт с Enhanced BIOS рекламировали их как «enhanced IDE cards». Сейчас, к счастью, эти проблемы позади (как и барьер 540 МВ).

Итак, основные (как официальные, так и неофициальные) стандарты интерфейса IDE приведены в следующей таблице.

Интерфейс Стандарт PIO modes DMA modes Отличия от IDE/ATA
IDE/ATA ANSI 0, 1, 2 Single word 0, 1, 2; multiword 0
ATA-2 ANSI 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2 Режим block transfer, поддержка LBA, Усовершенствованная команда identify drive
Fast ATA Маркетинговый термин 0, 1, 2, 3 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1 Аналогично АТА-2
Fast ATA-2 Маркетинговый термин 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2 Аналогично АТА-2
ATA-3 Неофициальный 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2 Аналогично АТА-2, добавлена поддержка надежности передачи на высоких скоростях и SMART
Ultra ATA Неофициальный 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2, 3 (DMA-33/66) Аналогично АТА-3
ATAPI ANSI 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2 Аналогично АТА-2, добавлена поддержка устройств, отличных от жестких дисков
EIDE Маркетинговый термин 0, 1, 2, 3, 4 Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2 ATA-2 + ATAPI и поддержка двух хост-адаптеров

Теперь перейдем к теме, не менее интересной. Существуют два параметра, характеризующих скорость передачи данных при использовании IDE/ATA-жесткого диска. Внутренняя скорость передачи (internal transfer rate) характеризует скорость передачи непосредственно между магнитным носителем и внутренним буфером жесткого диска и определяется плотностью записи, скоростью вращения и т.д. Эти параметры зависят от конструкции диска, а не от типа интерфейса. С другой стороны, внешняя скорость передачи данных, то есть скорость передачи по каналу IDE, полностью зависит от используемого режима передачи данных. На заре использования дисков IDE/ATA скорость работы дисковой подсистемы определялась внутренней скоростью передачи данных, которая была заведомо меньше внешней. В настоящее время в связи с увеличением плотности записи (что позволяет снимать больше информации за один оборот диска) и частоты вращения на первый план выходит именно внешняя скорость передачи. Что же все-таки означают номера режимов и чем PIO отличается от DMA?

Изначально общеупотребительным способом передачи данных через интерфейс IDE/ATA был протокол, называемый Programmed I/O или PIO. Существует пять режимов PIO, различающихся максимальными скоростями пакетной передачи данных (burst transfer rates). Общеупотребительное английское название — PIO modes.

PIO mode Максимальная скорость передачи (МВ/сек) Поддерживается стандартами
0 3.3 Всеми
1 5.2 Всеми
2 8.3 Всеми
3 11.1 ATA-2, Fast ATA, Fast ATA-2, ATA-3, ATAPI, Ultra ATA, EIDE
4 16.6 ATA-2, Fast ATA-2, ATA-3, ATAPI?, Ultra ATA, EIDE

Естественно, речь идет о внешней скорости передачи данных и определяет скорость интерфейса, а не диска. Необходимо также учитывать (хотя сейчас это уже вряд ли актуально), что PIO mode 3 и 4 требуют использования шины VLB или PCI, так как шина ISA не может обеспечить скорость передачи данных больше 10 МВ/сек. До появления режима DMA-33 максимальная скорость передачи данных у режимов PIO и DMA была одинаковой. Главным недостатком режимов PIO является то, что передачей данных управляет процессор, что существенно увеличивает его загрузку. Зато эти режимы не требуют специальных драйверов и идеально подходят для однозадачных операционных систем. Похоже, однако, что это вымирающий вид…

Direct Memory Access (DMA) — прямой доступ к памяти — собирательное название протоколов, позволяющих периферийному устройству передавать информацию непосредственно в системную память без участия центрального процессора. Современные жесткие диски используют эту возможность в сочетании с возможностью перехватывать управление шиной и самостоятельно управлять передачей информации (bus mastering подробно обсуждался в серии статей по шинам). Существует несколько режимов DMA (DMA modes), которые приведены в таблице. Стоит отметить, что так называемые single word режимы в настоящее время не используются и приведены только для сравнения.

DMA mode Максимальная скорость передачи (МВ/сек) Поддерживается стандартами
Single word 0 2.1 Всеми
Single word 1 4.2 Всеми
Single word 2 8.3 Всеми
Multiword 0 4.2 Всеми
Multiword 1 13.3 ATA-2, Fast ATA, Fast ATA-2, ATA-3, Ultra ATA, EIDE
Multiword 2 16.6 ATA-2, Fast ATA-2, ATA-3, Ultra ATA, EIDE
Multiword 3 (DMA-33) 33.3 (66) Ultra ATA(АТА/66)

Еще одной забавной вещью, связанной с интерфейсом IDE/ATA, является 32-разрядный доступ к диску. Как уже отмечалось выше, интерфейс IDE/ATA был и остается 16-битным. Резонный вопрос: А почему тогда при отключении драйверов 32-разрядного доступа к диску в Windows скорость работы оного диска падает? Не менее резонный ответ: Во-первых, как работает Windows — отдельный разговор. А во-вторых, шина PCI, на которой в настоящий момент располагаются IDE host-контроллеры, 32-разрядная. Поэтому 16-битная передача по этой шине есть зряшнее расходование пропускной способности. В нормальных условиях host-контроллер формирует из двух 16-битных пакетов один 32-битный и пересылает его дальше по шине PCI (повторяю, я не берусь объяснять, как с диском работает Windows).

Выше встречался термин — режим block transfer. На самом деле это всего-навсего режим, позволяющий передавать несколько команд чтения/записи за одно прерывание. Современные IDE/ATA диски позволяют передавать 16->32 сектора за «одно прерывание». Поскольку прерывания генерируются реже, снижается загрузка процессора и уменьшается доля команд в общем объеме передаваемых данных.

К каждому каналу IDE может быть подключено одно или два устройства. В современных компьютерах, как правило, устанавливается два канала IDE (что соответствует спецификации EIDE), хотя теоретически возможно установить до 4-х (!), что позволяет подключать 8 IDE устройств. Все каналы IDE являются равноправными. Использование системных ресурсов каналами приведено в таблице.

Канал IRQ I/O Addresses Поддержка и возможные проблемы при использовании
Primary 14 1F0-1F7h и 3F6-3F7h Используется во всех компьютерах с интерфейсом IDE/ATA
Secondary 15 (10) 170-177h и 376-377h Широко распространен, присутствует практически во всех современных компьютерах.
Tertiary 11(12) 1E8-1Efh и 3EE-3Efh Используется редко. Возможны проблемы с софтом
Quaternary 10(11) 168-16Fh и 36E-36Fh Крайне редко используется. Весьма вероятны проблемы с софтом

Как было сказано выше, каждый канал IDE/AТА интерфейса поддерживает подключение двух устройств — master и slave. Конфигурация обычно задается перемычкой на задней стенке устройства. Кроме этих двух позиций там обычно присутствует и третья — cable select. Что же будет, если установить перемычку в это положение? Оказывается, для работы устройств в положении перемычки cable select требуется специальный Y-образный шлейф, центральный разъем которого подключается к системной плате. Крайние разъемы такого кабеля неравноправны — устройство, подключенное к одному разъему, автоматически становится master, к другому — slave (аналогично флопам А и В). При этом перемычки на обоих устройствах должны стоять в положении cable select. Основная проблема такой конфигурации в том, что она экзотична, хотя и является стандартной, и не всеми поддерживается, поэтому и Y-образный шлейф найти достаточно трудно (я, например, его не видел, да и вообще не совсем понятно, зачем это нужно).

Все вышесказанное, естественно, не является аксиомой, а лишь рекомендациями, основанными на здравом смысле и собственном опыте. Более того, тот же здравый смысл и опыт подсказывают, что если взять 4 IDE-устройства, то они на исправной плате будут работать всегда в любых сочетаниях и при минимуме усилий со стороны пользователя (см. выше, главное, чтобы они попарно были совместимы). И это одно из главных преимуществ IDE перед SCSI.

Источник

Ata что это в компьютере

ATA (AT Attachment) — параллельный интерфейс для подключения накопителей к ПК. В 90-е являлся стандартом, построенным на платформе IBM PC. В настоящее время стремительно вытесняется на рынке своим же последователем — SATA. С момента появления SATA, ATA переименовали в PATA (Parallel ATA).

История

Первоначально интерфейс получил предварительное название PC/AT Attachment («Соединение с PC/AT»), поскольку он предназначался для подключения к 16-битной шине ISA (известна как шина AT). В окончательной версии название переделали в «AT Attachment» во избежании проблем с торговыми марками.

Первая версия стандарта была разработана в 1986 году компанией Western Digital, она имела название IDE (Integrated Drive Electronics — «встроенная в привод электроника»). Название отображало существенное нововведение: контроллер привода располагался в нем самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST-412. Благодаря этому нововведению были улучшены характеристики накопителей. Меньшее расстояние до контроллера, упрощенное управление им, поскольку контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода, более дешевое производство.

Интерфейс между контроллером и накопителем определен в стандарте АТА. Интерфейс оснащен 8 регистрами, которые занимают 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных равна 16 битам. Число каналов, находящихся в системе, может превышать 2. Важно, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. Каждый канал позволяет подключить к себе 2 устройства (master и slave), однако в каждый момент времени может работать лишь одно устройство.

Принцип адресации CHS заключается в следующем: прежде всего блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку, после чего выбирается требуемая головка, а затем из требуемого сектора считывается информация.

Стандарт EIDE (Enhanced IDE — «расширенный IDE») появился сразу вслед за IDE. Он позволял использовать приводы с емкостью более 528 Мб (504 МиБ), вплоть до 8,4 Гб.

Хоть эти аббревиатуры возникли в качестве торговых линеек, а не официальных названий стандарта, термины IDE и EIDE обычно употребляются вместо термина ATA.

После выхода стандарта Serial ATA («последовательный ATA»), который состоялся в 2003 году, традиционный ATA стал называться Parallel ATA, что подразумивало под собой ничто иное, как способ передачи данных по параллельному 40- или 80-жильному кабелю.

Первоначально, интерфейс применялся с жесткими дисками, однако затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, преимущественно, со сменными носителями. На шину ATAPI подключали даже FDD. Такой расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), а полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI. ATAPI почти полностью совпадает со SCSI на уровне команд.

Сперва интерфейсы по подключению приводов CD-ROM не были стандартизованы, являясь исключительно частными разработками производителей приводов. По этой причине, для подключения CD-ROM необходимо было устанавливать отдельную плату расширения, настроенную под конкретного производителя. Некоторые версии звуковых карт, например Sound Blaster, оснащались именно такими портами. Выход на рынок ATAPI позволил стандартизировать всю периферию и дать возможность подключать ее к любому контроллеру.

Еще одним немаловажным этапом развития ATA стал переход от PIO (Programmed input/output — программный ввод/вывод) к DMA (Direct memory access — прямой доступ к памяти). В ходе использования PIO управлением считыванием данных с диска занимался центральный процессор, а это, в свою очередь, приводило к повышенной нагрузке на процессор и снижению его производтельности. По этой причине компьютеры, которые использовали интерфейс ATA, выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, работающие на SCSI и прочих интерфейсах. Внедрение DMA значительно сократило затраты процессорного времени на операции с диском.

Потоком данных в этой технологии управляет сам накопитель. Он считывает данные из памяти почти без участия процессора, а тот, в свою очередь, просто выдает команды на выполнение того или иного действия. При этом жесткий диск выдает сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер посылает сигнал DMACK и жесткий диск выдает данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает их. Так, процессор практически не задействован в этой цепочке.

Операция DMA возможна только в том случае, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой. В противном случае, возможен лишь режим PIO. При развитии стандарта (АТА-3), инженерами был введен дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33), который имеет временные характеристики DMA Mode 2. Однако, данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW, что вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Кроме того, введена проверка на четность CRC, что увеличивает надежность передачи.

История развития ATA включала в себя ряд барьеров (в частности, ограничения на максимальный размер диска в 504 МиБ, около 8 ГиБ, около 32 ГиБ, и 128 ГиБ), связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации, были преодолены. Впрочем, существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода/вывода в ОС, не работающих в ATA.

В оригинальной спецификации АТА предусматривался 28-битный режим адресации, что позволяло адресовать 2 28 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый. Это давало максимальную емкость в 137 Гб (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 Гб), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 Мб). В целях преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем, данное ограничение было снято. Это дало возможность адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путем записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).

Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя возможный предел до 128 ПиБ (144 петабайт).

Источник

Поделиться с друзьями
Компьютеры и приложения