Інтерфейси вінчестерів

Інформатика, програмування

Міністерство загальної та професійної освіти

Північно-Кавказький Державний Технічний Університет

Реферат

"Інтерфейси вінчестерів"

Виконав:

студент четвертого курсу Фіст

Групи Ісе-962

Гриценко В. Л.

Перевірив:

Оцінка : __________

Ставрополь 2000р.

Зміст

1.ST506/412

2.ESDI

3 . SCSI

4.ATA

5.Enhanced IDE

6.Fast ATA

7.EIDE у порівнянні зі стандартним ATA

8.Сравненіе Fast ATA і EIDE

9.Сравненіе дискових інтерфейсів
ST506/412

Широке застосування вінчестерів як пристрої довготривалогозберігання інформації почалося після випуску фірмою Shugart Technology (ниніця компанія іменується Seagate Technology, Inc.) диска ST506 розміром 5.25дюйма. Пристрій ємністю 5Мбайт використовувало для підключення до комп'ютераінтерфейсну плату ST506, розроблену в кінці 70-х років компанією
Western Digital. Для з'єднання вінчестера з інтерфейсній платоювикористовувався 34-проводний плоский кабель, до якого можна було підключитидва пристрої. Для того, щоб диски можна було адресувати, частина кабелюперекручувалися (подібно до кабелю для підключення дисководів). Крім того,для обміну даними з кожним з дисків використовувався окремий 20-проводнийплоский кабель. Великим недоліком інтерфейсу ST506 було покроковепереміщення головок (один крок на кожну команду переміщення), як це досих пір відбувається в дисководах для роботи з гнучкими дисками. Новішамодель - ST412 - забезпечувала можливість буферізованние пошуку (bufferedseek), що дозволяє однією командою переміщати головки на кілька кроків
(наприклад, через весь диск).
Основною перевагою вінчестерів з інтерфейсом ST506/ST412 є їхнизька вартість. Майже вся електроніка, відповідальна за роботу диска,розташовувалася на інтерфейсній платі. Керуючі приводом голівок сигналипередавалися по загальному для двох підключаються до контролера пристроїв 34 --провідного кабелю, а обмін даними з контролером здійснювався за 20 --провідним плоским кабелях прямо у вигляді послідовності імпульсів,лічених з диска або записуваних на нього. Роз'єми, що використовуються дляпідключення, описані в Додатку 3.
Невеликий набір команд інтерфейсу ST506/412 утруднював створення дисків звеликою ємністю. Майже всі диски з таким інтерфейсом мали швидкістьобертання 3600 оборотів в хвилину.
Інтерфейс ST506 підтримує два способи модуляції при записі -відтворенні даних: MFM (Modified Frequency Modulation --модифікована частотна модуляція) і RLL (Run Length Limited --кодування з обмеженням довжини поля запису).

Модуляція MFM

Метод MFM є різновидом звичайної частотної модуляції, широковикористовуваної в радіомовлення і зв'язку. Відмінність полягає в тому, щомодифікована модуляція дозволяє забезпечити дворазове підвищеннящільності запису даних за рахунок того, що на диск записуються не всесигнали синхронізації і при записі кожного біта враховується значенняпопереднього біта. За один перехід (зміну напрямку) намагніченостіможна записати від одного до трьох біт даних). Сигнали з головки передаютьсяпо кабелю даних в аналоговій формі; дані відокремлюються від сигналівсинхронізації за допомогою спеціального пристрою - сепаратора,що встановлюється на платі контролера.

Основною перевагою MFM-модуляції є проста бінарна формазаписуваного на диск сигналу. Під час запису на доріжку використовувалися 17секторів по 512 байт кожен. Теоретичний межа швидкості обміну здисками, які використовують MFM, становить близько 4Мбіт/сек

(17секторов * 512байт/сектор * 8біт * 3600об/мін): 60сек = 4177920 біт/сек.

Однак реальна швидкість обміну в кілька разів менше, оскільки длятаких дисків фактор чергування (Interleave factor) не дорівнює 1. Це булопов'язано з тим, що контролер не встигав обробити прочитані дані дотого, як головка переміщалася до наступного сектору. При факторічергування 1:1 порядок проходження секторів на доріжці природний: 1, 2,
3, ... 16, 17. При факторі чергування 3:1 сектори на диску мають наступнийпорядок: 1, 7, 13, 2 ,..., 11, 17. Перше число в позначенні коефіцієнтачергування вказує кількість обертів диска, необхідних для повногопрочитання або запису однієї доріжки. За рахунок кешування запису можна буловстановити для дисків ST506 фактор чергування 1:1.

Багато хто ще напевно не забули програму Calibrate з комплекту Norton
Utilities, яка спрощує роботу дисків шляхом підбору факторачергування, найбільш відповідного швидкості вашого диска і контролера.

Модуляція RLL

Інший спосіб модуляції (2,7 RLL або просто RLL), запропонованийкомпанією IBM в 1986 році, використовує перекодування вихідної інформації звведенням надмірності. Метод RLL перетворить дані в шестнадцатібітовиеслова, що дозволяють записувати за один перехід стану намагніченостідиска від 2 до 7 біт (ці цифри і включені в назву методу). Використання
RLL-модуляції пред'являє більш високі вимоги до якості поверхнідиска і рівномірності його обертання. Крім того, підсилювачі каналівзчитування-запису повинні мати дещо інші характеристики, у порівнянніз MFM-модуляцією. Вінчестери з інтерфейсом ST506/412, що використовують метод
RLL, як правило, мають у своєму позначенні суфікс R (наприклад, ST157R).
На одну доріжку диску можна записати 26 секторів по 512 байт, що даєтеоретичну можливість обміну зі швидкістю
(512 * 26 * 8 * 3600): 60 = 6489760біт/сек.

Метод RLL був розвинений згодом до можливості запису від 3 до 9 бітза один перехід намагніченості (3,9 RLL, ARLL, ERLL), що дозволилозаписувати на доріжку 31 сектор і забезпечило теоретичну межу швидкостіобміну з диском 7618560біт/сек.

Диски RLL можна без побоювання підключати до контролерів MFM (правда звтратою ємності), зворотній ж операція в загальному випадку некоректне. Багато хто,напевно, пам'ятають такий метод "збільшення" розміру диска, практикувавсякілька років тому, - однак він не дозволяє забезпечити достатнюнадійність зберігання даних.

Сьогодні диски з інтерфейсом ST506/412 можна зустріти тільки в дужестарих комп'ютерах.

ESDI

У міру зростання швидкості роботи комп'ютерів інтерфейс ST506 переставзадовольняти всім вимогам і в 1985 році був розроблений новий стандарт
- ESDI, який, по суті, був простим розширене можливостей свогопопередника. Кабелі, що використовуються в специфікації ESDI, зовні невідрізняються від кабелів ST506, проте сигнали по них передаються інші (див.
Додаток 3). Якщо ви, користуючись схожістю кабелів, підключіть (помилковоабо спеціально) вінчестер ST506/412 до контролера ESDI (або навпаки),результати можуть бути жахливими. Довжина використовуваних в інтерфейсі
ESDI кабелів могла досягати 9 футів (3 метри), сигнали передавалисяголовним чином як синфазних (із загальною землею), за винятком даних ісинхронізації, для передачі яких використовувався диференційний метод.
Дані передавалися через послідовну лінію порціями по 16 біт,супроводжуваних бітом парності. Забезпечується також можливістьпідтвердження передачі даних.

Сепаратор відповідно до нової специфікацією встановлювавсябезпосередньо на платі вінчестера і по кабелю даних передавалися вже неаналогові сигнали, а реальні дані в цифровій формі, що дозволялопідібрати параметри сепаратора до конкретного типу пристрою, оскількиспотворення сигналів у кабелі вже не мали значення. Такий метод підвищувавнадійність передачі даних і збільшував швидкість обміну з контролером до
10Мбіт/сек за рахунок передачі по кабелю цифрових сигналів. Крім того,інтерфейс ESDI забезпечував можливість використання вінчестерів великийємності і оптичних накопичувачів.

Інтерфейс ESDI забезпечував три сигнали вибору пристрою, щодозволяло підключати до нього до 7 накопичувачів. Сигнали вибору головкидозволяли безпосередньо адресувати до 16 головок, проте спеціальна команда
Select Head Group дозволяла використовувати до 256 головок (16 груп по 16головок в кожній).

SCSI

Початковий варіант інтерфейсу SCSI (Small Computer System
Interface) був запропонований в кінці 70-х років Shugart Associates підназвою SASI (Shugart Associates System Interface) замість розробленоїкомпанією IBM системної шини IPI (інтелектуальний периферійний інтерфейс).
Після невдачі в конкурентній боротьбі з фірмою IBM цей інтерфейс бувзапропонований комітету ANSI X3T9.2 як інтерфейс нижнього рівня під назвою
SCSI. У 1984 році цей комітет закінчив розробку специфікації SCSI-1 і в
1986 році вона була опублікована в остаточному вигляді. Цей інтерфейсзабезпечував підключення широкого класу периферійних пристроїв, таких яквінчестери, принтери, сканери, стриммерів, приводи CD-ROM та ін SCSIє інтерфейсом системного, а не приладового рівня. На відміну від
ST506/412 та інших приладових інтерфейсів з послідовною передачеюінформації, SCSI передає біти даних паралельно, що забезпечуєістотне підвищення швидкості обміну даними між пристроєм і хост -адаптером.

Інтерфейс SCSI використовується не тільки в IBM-сумісних комп'ютерах,але і родинах Macintosh, SPARC, VAX та ін Одна з причин такого широкогорозповсюдження інтерфейсу SCSI полягає в тому, що він не накладаєжодних обмежень на зв'язок між контролером і периферійним пристроєм.
Шину SCSI можна використовувати для зв'язку комп'ютера з декількомапериферійними пристроями (як зовнішніми, так і внутрішніми). Більш того,допускається спільне використання одного периферійного пристроюдекількома комп'ютерами, підключеними до загальної шині SCSI (правда цезначно складніше зробити, ніж написати, але про це розмова особлива).
Підключаються до шини SCSI пристрої можуть грати роль ведучих (Initiator)або ведених (Target), при цьому один і той же пристрій може бути веденим водних випадках і ведучим - в інших. Такий поділ функцій пристроївдозволяє організувати передачу даних з одного периферійного пристрою наінше (наприклад, резервне копіювання даних з вінчестера на стріммернуюкасету). Обмін між пристроями по магістралі SCSI відбувається вВідповідно до протоколу високого рівня і адресація здійснюється нарівні логічних, а не фізичних (як у ESDI) блоків. Програми дляроботи з SCSI-пристроями не використовують фізичні характеристикиконкретного пристрою (число голівок, циліндрів тощо), а мають справу злогічними блоками, що дає можливість роботи фактично з усімаблочними пристроями.

Для підключення пристроїв SCSI використовується кабель (як правилоплоский) з 50-контактними роз'ємами (Додаток 3). Можливі як синфазних,так і диференціальна (за допомогою "струмового петлі") передача даних покабелю; при синфазних передачу довжина кабелю може досягати 6м, придиференціальної - 25м. Для гарантованої передачі сигналів по магістралі
SCSI лінію потрібно узгоджувати з допомогою термінаторів (наборурезисторів), що встановлюються по обох кінцях шини SCSI.

Специфікація SCSI передбачає підключення до шини до восьмипристроїв, проте з урахуванням того, що кожен пристрій може містити 8логічних блоків, а кожен блок - 256 подблоков, можливості розширенняє фактично необмеженими. Кожне що підключається до шини SCSIпристрій має свій ідентифікатор, що встановлюється за допомогою перемичокабо перемикачів безпосередньо в пристрої. Ідентифікатори дозволяютьадресувати пристрою і ставлять їх пріоритет (чим більше значенняідентифікатора, тим вищий пріоритет пристрою).

Протягом останніх років інтерфейс SCSI був істотно розширено --з'явилися специфікації Fast-SCSI і Wide-SCSI, що забезпечують вищушвидкість обміну даними з пристроями SCSI. В даний час інтерфейс
SCSI використовується в основному у високопродуктивних системах,призначених для колективного використання (диски файлових серверів,сканери і т.д.).

ATA

Специфікація IDE/ATA була запропонована як недорогий альтернативиінтерфейсів ESDI і SCSI для персональних комп'ютерів сімейств IBM PC XT/AT.
У результаті співробітництва компанії Western Digital з Compaq Computer
Corporation був розроблений інтерфейс IDE (Integrated Drive Electronics),називаний також АТА (AT attachment). Перші промислові пристрої набазі IDE/ATA були випущені в 1986 році. Інтерфейс був стандартизований (ANSI
X3T9.2/90-143) в 1990р. як ATA (AT Attachment). Основною відмінністю новогоінтерфейсу була реалізація більшості функцій контролера безпосередньона платі дискового накопичувача. Такий підхід спростив і здешевив хост -адаптери, використовувані для підключення вінчестерів до комп'ютера, і дозволивзабезпечити високий рівень сумісності пристроїв різних фірм.

Використовувані пристроями IDE адреси введення/висновку збігаються з адресами
ST506/412, але функції контролера перенесені на плату управління приводомдиска і голівок вінчестера. Інформація про геометрії диска (число головок,циліндрів і секторів) зберігається в самому пристрої. Найчастіше в BIOSпередаються логічні параметри диска, що не збігаються з його фізичнимипараметрами, тобто використовується трансляція, що дозволяє встановлювативінчестери в комп'ютери зі старими BIOS, не забезпечують можливістьдовільної установки параметрів пристрою (у більшості сучаснихреалізацій BIOS така можливість підтримується як тип 47 - User
Defined).

Базовий набір команд інтерфейсу IDE цілком відповідав наборукоманд контролера WD1002/1003 компанії Western Digital, що буввикористаний у комп'ютері IBM PC AT. При стандартизації інтерфейсу IDE до 12базових команд було додано ще стільки ж. Перенос більшості функційконтролера на плату керування дозволяє трохи підвищити швидкістьобміну даними з диском. Як правило диски IDE мають невелику вбудованукеш-пам'ять (до 256Кб) і дозволяють працювати з фактором чергування 1:1
(доріжка може бути прочитана цілком за один оборот диска).

Хост-адаптер для підключення дисків IDE найчастіше встановлюється насистемній платі (Mother board) чи сполучається з контролером дисководів іпортами введення-висновку (послідовними і паралельним) на спеціальній,вставляється в гніздо розширення, платі (Мультикарти, як її частоназивають). Підключення пристроїв до хост-адаптера здійснюється за допомогою
40-провідного плоского, до якого можна приєднати два вінчестери. Длякоректної адресації пристроїв один з вінчестерів повинен бути встановлений урежим Master (ведучий), інший - у режим Slave (підпорядкований). Режим роботидиска задається за допомогою перемичок, розташованих як правило близькосигнального рознімання вінчестера.

Малюнок 1. Перемички для установки режиму Master/Slave

Обмеженість АТА

Первісна версія стандарту IDE забезпечувала можливістьпідключення до комп'ютера чотирьох вінчестерів і дозволяла обмінюватисяданими з диском на швидкості до 10Мбайт/сек, однак реальна швидкістьобмежувалася насамперед можливостями самого вінчестера. Підключеннячотирьох пристроїв, передбачене специфікацією IDE, у комп'ютерахсімейства IBM PC AT, у специфікації ATA/IDE реалізовано не було. Крімтого, спільне використання стандарту ATA і програмного інтерфейсу Int
13 BIOS обмежувало розмір дискових пристроїв 528Мб. Природу цьогообмеження, зв'язану з форматами чисел, використовуваних для адресаціїголівок, секторів і циліндрів вінчестера (CHS-адреса) у стандарті IDE і
BIOS, можна зрозуміти з наведеної нижче таблиці і малюнка 2, що ілюструєвзаємодію операційної системи з диском IDE.

Таблиця 1.
| | BIOS | IDE | Результат |
| Максимальне число секторів на доріжці | 63 | 255 | 63 |
| Максимальне число головок | 255 | 16 | 16 |
| Максимальне число циліндрів | 1024 | 65536 | 1024 |
| Максимальний розмір диска | 8.4Гб | 136.9Гб | 528Мб |

Малюнок 2. Взаємодія диска IDE з операційною системою.

Іншим істотним обмеженням стандарту IDE/ATA єнеможливість підключення до контролера IDE будь-яких пристроїв, завинятком вінчестерів.

Притаманні інтерфейсу IDE/ATA обмеження гальмували розвиток недорогихкомп'ютерних систем, розрахованих на масового користувача, у зв'язку з чимцілий ряд фірм почав спроби розширення можливостей класичного
IDE. Найбільших успіхів на цьому шляху домоглася компанія Western Digital,розробила специфікацію Enhanced IDE (EIDE), що дозволяє використовуватидиски, розмір яких перевищує 528 Мб, і забезпечила реальну можливістьпідключення до комп'ютера до чотирьох пристроїв IDE (не тільки вінчестерів,але і приводів CD-ROM або стриммерів).

Іншим цікавим варіантом розвитку інтерфейсу IDE єтехнологія Fast ATA, розроблена компанією Seagate Technology припідтримкою фірми Quantum. Ця технологія спрямована в першу чергу напідвищення швидкості обміну даними з дисковими пристроями і непідтримує можливість підключення CD-ROM або стриммерів, але забезпечуєбільш високий рівень сумісності за рахунок відповідності широкопоширеним промисловвим стандартам.

Fast ATA

Специфікація Fast ATA розроблена компанією Seagate Technology іпідтримана фірмою Quantum та ще низкою компаній. Це розширення стандарту
IDE/ATA має на меті збільшення ємності вінчестерів і швидкості обмінуміж диском і програмами. На цей момент існує два варіантиспецифікації Fast ATA і Fast ATA-2. Вінчестери, відповідні Fast ATA,забезпечують високу швидкість обміну за рахунок реалізації швидкісних режимів
PIO mode 3 (11.1 Мб/сек) або Multiword DMA mode 1 (13.3 Мб/сек). Вибірконкретного режиму надається виробника пристрою. Fast ATA-2підтримує PIO mode 4 або Multiword DMA mode 2 (поки не реалізований "взалозі "), що забезпечують швидкість обміну 16.6 Мб/сек.

Для забезпечення можливості використання дисків, розмір якихперевищує 528Мб, використовується режим трансляції параметрів диска (рис. 4.);реальні адреси CHS (циліндр-голівка-сектор) перераховуються в фіктивні,задовольняють обмеженням BIOS. Контролер і BIOS використовують у цьомувипадку різну геометрію для адресації даних на диску. Якщо диск містить
2000 секторів і має 16 голівок, то в результаті трансляції BIOS будесприймати його як пристрій з 1000 циліндрів і 32 голівками.

Малюнок 3. Трансляція параметрів диска.

Технологія Fast ATA заснована на визнаних промислових стандартах,що забезпечує їй високий рівень сумісності з іншими контролерамита дисками. Протоколи обміну даними відповідають офіційним документом
АТА-2 (Ref: 9048D).

Enhanced IDE

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital була розроблена врезультаті аналізу потреб сучасного ринку ПК. У 1984 році компанія
Western Digital створила контролери дисководів (WD1002) і вінчестерів
(ST506), які були використані фірмою IBM при розробці комп'ютера IBM
PC AT. Успіх архітектури АТ привів до значного розширення ринку IBM -сумісних ПК і зробив контролери Western Digital стандартом de facto.

У процесі становлення ринку персональних комп'ютерів фірма Western
Digital прийшла до висновку про необхідність інтеграції електроніки контролера
АТ і дискового пристрою. У результаті співробітництва з Compaq Computer
Corporation був розроблений інтерфейс IDE (Integrated Drive Electronics),називаний також АТА (AT Bus attachment). Перші промислові пристрої набазі IDE/ATA були випущені в 1986 році.

Продовжуючи лідирувати в сфері IDE-пристроїв, компанія Western Digitalзапропонувала розширення інтерфейсу IDE. Нова специфікація - Enhanced IDE --підвищує швидкість обміну з диском, допускає застосування більш швидкіснихдисків і забезпечує можливість установки в комп'ютері до чотирьохпристроїв IDE. Крім того, Enhanced IDE дозволяє підключати до контролеране тільки вінчестери, але й інші пристрої (приводи CD-ROM, стриммерів),що підтримують специфікацію ATAPI (AT Attachment Packet Interface). Цяспецифікація визначає інтерфейс із приводами CD-ROM та іншими недісковиміпристроями, що дозволяє використовувати стандартні контролери і кабелі.
Стандарт ATAPI одержав широку підтримку серед виробників CD-ROM -пристроїв і розроблювачів операційних систем, що ще більше розширилосферу поширення інтерфейсу IDE/ATA.

Специфікація EIDE дозволяє позбутися від цілого ряду обмежень,притаманних інтерфейсу IDE/ATA. Таке розширення забезпечує істотнийзростання можливостей пристроїв довгострокового збереження інформації без ростуцін, ускладнення використання і втрати сумісності. Обмеження, властиві
IDE, у порівнянні з іншими інтерфейсами (такими, як SCSI) не загрожуютьдомінуванню IDE на сучасному ринку недорогих систем. Однак підвищенняпродуктивності процесорів, розробка нових ОС і високі запитисучасних додатків до дискового простору привели до того, щостандарт IDE уже не може задовольняти всім сучасним вимогам.
Суттєвим є і те, що стандартний інтерфейс IDE менш гнучкий і більшобмежений у порівнянні з SCSI:
IDE підтримує тільки два вінчестери, а SCSI забезпечує можливістьпідключення великої кількості блокових пристроїв різних типів
(принтери, CD-ROM, стриммерів та ін);розмір дисків IDE не може перевищувати 528Мб, оскільки для доступу до дискавикористовується інтерфейс Int 13 BIOS, тоді як SCSI не обмежує розмірдиска;
IDE забезпечує швидкість обміну з диском 2-3 Мб/сек, а SCSI - 10 чи
20Мб/сек (Fast/Wide).

Технологія Enhanced IDE дозволяє позбутися від основних обмеженьстандарту IDE/ATA:граничний розмір диска 528Мб;мала швидкість обміну з диском;підтримка тільки двох пристроїв;неможливість підключення приводів CD-ROM та стриммерів.

Малюнок 4. Компоненти технології EIDE.

Як показано на малюнку 4, технологія Enhanced IDE містить у собічотири основних компоненти, реалізовані спільно в периферійнихпристроях, контролерах EIDE, BIOS і операційної системи:

1. Використання вінчестерів розміром більш 528Мб.

Ця можливість обумовлена внесеними в BIOS змінами, що дозволяютьадресувати великі диски. Для роботи з дисками більш 528Мб потрібнопідтримка з боку вінчестера, BIOS і операційної системи.

Вінчестер повинен підтримувати специфікацію ATA (цій вимозізадовольняє більшість сучасних вінчестерів).

BIOS також повинна підтримувати специфікацію ATA; більшістьвиробників системних плат і розроблювачів BIOS уже підтримують цейрежим.

Може знадобитися підтримка роботи з великими дисками і з бокуопераційної системи. Windows 3.1 не цілком відповідає ATA, томудоводиться використовувати спеціальні драйвери (Windows "32-bit diskaccess "), звичайно поставляються разом з контролерами EIDE. багатьох 32 --розрядних операційних систем (таких, як OS/2) споконвічно підтримуютьроботу з великими дисками.

2. Прискорений обмін даними заснований на використанні швидкісних режимів програмованого введення -висновку (PIO mode 3) і прямого доступу до пам'яті (DMA mode 1). Ці режимизабезпечують швидкість обміну 11.1 і 13.3 МБ/сек, відповідно. Дляреалізації швидкісного обміну потрібно підтримка з боку вінчестера і
BIOS.

BIOS повинна підтримувати один зі швидкісних режимів обміну з диском
(PIO mode 3 чи DMA mode 1), як правило це режим PIO.

З боку дискового пристрою також повинна забезпечуватися підтримкашвидкісного обміну. Цю можливість забезпечує більшість сучаснихвінчестерів (у тому числі диски Fast ATA).

Швидкісні режими обміну дозволяють повніше реалізувати можливостідискових контролерів, що використовують широкосмугову локальну шину VESA чи
PCI.

3. Підтримка двох портів ATA.

Для забезпечення цієї можливості використовуються зарезервовані длядругого контролера адреси портів введення-висновку і переривання IRQ15. Дляреалізації цієї можливості потрібно підтримка з боку контролера
(хост-адаптера), BIOS і операційної системи.

До самих пристроїв (вінчестер, приводів CD-ROM або стриммерів) непред'являється ніяких додаткових вимог.

Контролер повинний забезпечувати можливість установки адрес другогопорту (це реалізовано аж ніяк не у всіх сучасних моделях).

Не всі BIOS підтримують можливість використання чотирьох пристроїв
IDE, однак сучасні розробки включають цей режим.

Важливу роль грає підтримка використання чотирьох пристроїв збоку операційної системи. Ця можливість реалізована в більшості 32 --розрядних ОС і в останніх версіях DOS.

4. Можливість підключення приводів CD-ROM та стриммерів.

Цей режим є недорогою альтернативою SCSI. Для забезпеченнятакої можливості потрібно потрібно підтримка декількох нових команд.
Специфікація ATAPI (ATA Packet Interface), що знаходиться у стадії розробки,містить опис нових команд.

Для забезпечення можливості підключення до хост-адаптера недісковихпристроїв потрібно підтримка специфікації ATAPI з боку BIOS, хост -адаптера, операційної системи і самих периферійних пристроїв.

В даний час більшість пристроїв CD-ROM уже використовуєінтерфейс IDE/ATAPI для підключення до другого порту сучаснихконтролерів.

Очевидно, що при такому достатку варіантів розширення можливостей IDEаж ніяк не всі пристрої, що рекламуються як "Enhanced", підтримують усічотири режими, додані в специфікацію Enhanced IDE. Не слід забуватитакож про те, що для забезпечення повної підтримки EIDE, цієї специфікаціїповинні задовольняти BIOS, хост-адаптер, операційна система і, нарешті,самі периферійні пристрої.

Використання дисків великого об'єму

Обмеження розміру вінчестерів з інтерфейсом IDE/ATA (528 Мб)є результатом спільного використання стандарту IDE і програмногоінтерфейсу Int 13 BIOS. Технологія Enhanced IDE дає можливість внести в
BIOS зміни, що дозволяють позбутися від цього обмеження.

Природа обмеження розміру дисків зв'язана з форматом (числом біт),використовуваним для завдання номерів голівок, циліндрів і секторів вінтерфейсах Int 13 і IDE (CHS-адресація). Оскільки обидва інтерфейсивикористовують різні формати, їхнє спільне застосування не дозволяєпрацювати з дисками розміром більш 528 мегабайт. У таблиці 2 наведеноформати чисел, використовуваних для нумерації в BIOS і IDE:

Таблиця 2.
| Число | BIOS | IDE | Результат |
| Секторів на доріжці | 63 | 255 | 63 |
| Головок | 255 | 16 | 16 |
| Циліндрів | 1024 | 65536 | 1024 |
| Максимальний розмір | 8.4Гб | 136.9Гб | 528Мб |

Існує два способи перебороти обмеження розміру диска. Першийспосіб полягає у використанні трансляції адрес CHS (циліндр-головка -сектор) - перерахування реальних значень у фіктивні, що задовольняютьобмеженням BIOS. Контролер і BIOS використовують у цьому випадку різнугеометрію для адресації даних на диску. Якщо диск містить 1500 секторів імає 16 голівок, то в результаті трансляції BIOS буде сприймати йогояк пристрій з 750 циліндрами і 32 голівками.

Технологія Enhanced IDE використовує інший метод, називаний логічноюадресацією блоків (LBA - Logical Block Address). У цьому випадку використовуєтьсянаскрізна нумерація секторів і адреса CHS перетвориться в одне 28-бітовечисло, використовуване для нумерації секторів - LBA-адреса. Метод LBAзабезпечує більш ефективний спосіб роботи з великими дисками за рахунокпростоти перетворення адреси. Крім того, цей спосіб представляєтьсябільш ефективним при розробці нових операційних систем. Схема адресаціїз використанням LBA була вперше застосована фірмою Western Digital наприкінці
1993 року, дозволивши створити диск IDE розмірів 540Мб (модель AC2540).

Підвищення швидкості обміну

Шина ISA забезпечує можливість обміну даними з диском на швидкості
2-3Мб/сек. У порівнянні зі швидкостями SCSI-контролерів (5, 10 і 20Мб/сек),ця швидкість занадто мала. Донедавна обмеження швидкості обмінуне грало істотної ролі, оскільки самі пристрої IDE не дозволялизчитувати або записувати дані зі швидкістю вище 5 Мбит/сек. У міруудосконалювання дискових технологій швидкість контролера 2-3Мб/сек початкувсе-таки обмежувати можливості вінчестерів IDE. Для підвищенняпродуктивності дискової підсистеми комп'ютерів довелося використовуватибуферну пам'ять, що встановлюється на платі чи вінчестера хост-адаптера.
Сучасні вінчестери можуть забезпечувати швидкість читання/запису до 48
Мбіт/сек і проста буферизація для підвищення продуктивності роботибуде занадто дорогим рішенням.

Швидкісні режими PIO

Для підвищення швидкості обміну даними в сучасних ПК широковикористовуються локальні шини. Локальна шина VESA була розроблена дляприскорення виведення зображень на екран, а в 1992 році був випущений першийконтролер IDE з шиною VLB (VESA Local Bus), що забезпечив деяке зростанняшвидкості обміну з диском. Трохи пізніше була розроблена специфікаціялокальної шини PCI. Контролери IDE з локальною шиною VLB підтримуютьвисоку швидкість обміну між диском і буфером, але і вони не можутьзрівнятися з контролерами Fast-SCSI (10Мб/сек.) через використання
"сліпого" обміну в режимі програмованого введення-висновку (PIO). "Сліпий"метод PIO заснований на тому, що контролер (провідне пристрій) запитуєдані в диска (ведене пристрій) чи передає їх йому. При такому режимівикористовується тільки частина смуги пропущення шини, що не дозволяєдомогтися істотного росту швидкості контролерів IDE.

Enhanced IDE включає операції, називані "керування потоком звикористанням IORDY ", які дозволяють диску включати пакетний режимпередачі для 100% використання смуги пропущення шини. Режим керуванняпотоком передає ініціативу пристрою (диску) і дозволяє позбутися віднеефективних "сліпих" режимів PIO за рахунок установки смуги пропусканняконтролера відповідно до можливостей вінчестера. Це означає, що втих випадках, коли доступна вся смуга, вінчестер буде керувати обміномданими з хост-адаптером.

Режим 3 PIO з періодом тактірованія 180нсек. забезпечує швидкістьобміну 11Мб/сек., що перевищує швидкість Fast-SCSI (10Мб/сек.). Управлінняпотоком з боку диска включається контролером за допомогою команди Set
Features, у результаті чого такий обмін підтримується одночасно ідиском, і контролером. Вінчестер AC2540 (540Мб) випущений у 1993 роціфірмою Western Digital, підтримував керування потоком за допомогою IORDY,реалізоване за допомогою спеціалізованою мікросхеми-контролера. Основніможливості цього контролера пізніше були включені в стандартні наборимікросхем IDE.

Режими DMA

Хоча режими програмованого введення-висновку (PIO) є стандартнимметодом, який підтримуються в серійних пристроях IDE, і відрізняються високоюсумісністю, існують і інші способи підвищення швидкості обміну звінчестерами. Метод прямого доступу до пам'яті (DMA) заснований на передачіданих між диском і пам'яттю комп'ютера без використання центральногопроцесора CPU). Тип B для DMA визначений у специфікації EISA і забезпечуєобмін зі швидкістю 4Мб/сек. Цей метод дає перевага в порівнянні зстандартною швидкістю для шини ISA, але значно уступає Fast-SCSI.

З розвитком технології локальних шин у специфікації PCI був запропонованийновий варіант обміну з використанням DMA (тип F), що забезпечує швидкість
8.33 і 6.67Мб/сек. У відповідно до можливостей існуючих мікросхембула запропонована специфікація DMA Mode 1 з циклом 150нсек., що забезпечуєшвидкість обміну 13Мб/сек. за рахунок передачі декількох слів за один запит.
Комплекти мікросхем з підтримкою DMA типу B (EISA) і типу F (PCI)поставляються з кінця 1993 року.

Порівняння DMA і PIO

Режими PIO в дискових контролерах IDE одержали більш широкепоширення в порівнянні з режимами DMA. З цієї причини переривання
BIOS Int 13 і драйвери пристроїв операційних систем підтримують режим
PIO, а не DMA. Це означає, що для використання режимів DMA буде потрібнозаміна BIOS і драйверів пристроїв.

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital забезпечуєможливість вибору між режимами PIO з керуванням потоком через IORDY
(mode 3) і DMA (тип B чи F), реалізованими за допомогою драйверів.

Збільшення числа пристроїв

В оригінальному IBM PC AT була зарезервована підтримка двохконтролерів для роботи з вінчестерами і кожний з цих контролерівдозволяв підключити два диски. Однак BIOS і драйвери операційних системне підтримували використання другого контролера, що обмежуваломожливості дискової підсистеми ПК. Сьогоднішні операційні системинадають можливість використовувати в комп'ютері всі чотири пристрої
IDE (два порти). Додавання другого порту IDE на плату хост-адаптера майжене збільшує вартості останнього. Більшість мікросхем, використовуванихдля виготовлення контролерів уже містять другий порт і пристрійдекодування адреси, тому вартість розширення можливостей контролерафактично зводиться до вартості установці на платі додаткового 40 --контактного роз'єму для підключення кабелю ($ 1). Розширення дисковоїсистеми комп'ютера до 4 пристроїв за допомогою нових контролерів IDEекономічно більш ефективно в порівнянні з використанням пристроїв SCSI.

Технологія Enhanced IDE компанії Western Digital дозволяє BIOSвизначити другий контролер по номеру диска, переданому переривання Int
13. DOS версії 3.30 і вище дозволяє використовувати в комп'ютері до семипристроїв, тому для підтримки додаткових дисків IDE потрібно лишезмінити BIOS, щоб забезпечити можливість використання другого каналу
IDE. Операційні системи типу OS/2 і Windows NT дозволяють використовуватичотири пристрої IDE і зі старими BIOS; Novell NetWare дозволяєвстановлювати в комп'ютер чотири контролери IDE, до яких можнапідключити вісім пристроїв.

Підключення пристроїв ATAPI

Другий порт IDE не тільки дозволяє збільшити число дисків, але йзабезпечує можливість підключення пристроїв, що не є вінчестерами
- Наприклад, приводів CD-ROM або стриммерів. Підключення повільних пристроївтипу CD-ROM до другого порту забезпечує можливість роботи вінчестера беззатримаю?? до навіть при відсутності роздільного тактірованія пристроїв (привідсутності роздільного тактірованія швидкість обміну з підключеними доодного порту пристроями визначається більш повільним з них).

Компанія Western Digital розробила специфікацію ATAPI (ATA Packet
Interface) для підключення до контролера IDE нових пристроїв збереження,подібних приводів CD-ROM та стриммерів. У традиційній комп'ютерноїархітектурі використовувався механізм перенесення даних, заснований нарегістрах. Сучасні варіанти архітектури використовують механізм передачі наоснові пакетів. ATAPI є розширенням стандарту IDE, що забезпечуєможливість роботи з пакетами. Специфікація ATAPI додає до IDEєдину нову команду, яка розширює функції контролера, і дві новихкоманди адресації.

EIDE у порівнянні зі стандартним ATA

Сучасні технології пристроїв і контролерів IDE забезпечують їмможливість успішної конкуренції зі стандартом SCSI. IDE забезпечуєгарну сумісність і простоту використання поряд з невисокою ціною.
Крім того, сучасні варіанти IDE забезпечують не менш високушвидкість, чим SCSI (програючи тільки Fast/Wide SCSI). Істотна такожможливість підключення недіскових пристроїв до сучасних контролерів
ATA/IDE.

У таблиці 3 наведені порівняльні дані інтерфейсів IDE і Enhanced
IDE:

Порівняння Fast ATA і EIDE

Режими швидкого обміну даними (PIO 1-4 і DMA 0-2) єнаріжним каменем технологій Fast ATA і EIDE.

Термін Fast ATA був введений компанією Seagate і підтримується неюспільно з фірмою Quantum; термін Enhanced IDE використовує компанія Western
Digital.

EIDE підтримує режими прискореного обміну разом з:режимом LBA;можливістю використання чотирьох пристроїв ATA (другий порт);трансляцією, що дозволяє використовувати диски з числом циліндрів, що перевищує
1024 (WD EBIOS);підтримкою приводів CD-ROM та стриммерів через контролер ATA (ATAPI).

Fast ATA і Fast ATA-2 також підтримують швидкий обмін разом з:командами множинного читання/запису;режимом LBA.

Різниця між цими двома схемами полягає головним чином уможливості EIDE. Ця специфікація включає безліч аспектів технологіїдисків і драйверів, які ще не повністю реалізовані "в залізі". Багатопристрої можуть називати "Enhanced", навіть якщо вони не підтримують всіхможливостей EIDE. Це може призвести до ускладнень при покупці.

Термін Fast ATA-2 також визначений недостатньо чітко. Ця специфікаціяприпускає використаний