IDE-диски

Дискеты

С изобретением персонального компьютера появилась необходимость каким-то образом распространять программное обеспечение. Решением проблемы стала дискета, или гибкий диск (floppy disk), — небольшой сменный носитель инфор­мации. Дискеты были придуманы фирмой IBM,

Изначально на дискетах запи­сывалась информация по обслуживанию мэйнфреймов (для сотрудников фирмы-покупателя).

Но производители компьютеров вскоре переняли эту идею и стали использовать дискеты в качестве удобного средства записи программного обеспечения и его продажи.

Дискеты обладают теми же общими характеристиками, что и диски, которые мы только что рассматривали, с тем лишь различием, что головки жестких дис­ков перемещаются над поверхностью диска на воздушной подушке, а у дискет головки касаются поверхности.

В результате и сами дискеты, и головки очень быстро изнашиваются.

Поэтому, когда не происходит считывания и записи ин­формации, головки убираются с поверхности, а компьютер останавливает вра­щение диска.

Это позволяет продлить срок службы дискет. Но при этом, если поступает команда считывания или записи, происходит небольшая задержка (примерно полсекунды) перед тем, как начнет работать мотор.

Дискеты оставались в употреблении около 20 лет, однако в большинство конфигураций совре­менных компьютеров дисководы для гибких дисков не входят,

Диски современных персональных компьютеров развились из диска машины IBM PC XT. Это был диск Seagate на 10 Мбайт, управляемый контроллером Xebec на встроенной карте.

У этого диска было 4 головки, 306 цилиндров и по 17 секторов на дорожке.

Контроллер мог управлять двумя дисками. Операцион­ная система считывала с диска и записывала на диск информацию. Для этого она передавала параметры в регистры процессора и вызывала систему BIOS (Basic Input Output System — базовая система ввода-вывода), расположенную во встроенном ПЗУ.

Система BIOS запрашивала машинные команды для загрузки регистров контроллера, которые начинали передачу данных.

Сначала контроллер помещался на отдельной плате, а с выходом в середине 80-х годов устройств IDE (Integrated Drive Electronics — устройство со встроен­ным контроллером) стал встраиваться в материнскую плату.Встраиваться он стал и в сам винчестер, то есть в печатную плату, расположенную в корпусе винчестера. На материнской плате размещается вторая часть контроллера этого интерфейса.

Однако соглашения о вызовах системы BIOS не изменились, поскольку необходимо было обес­печить совместимость с более старыми версиями.

Обращение к секторам производилось по номерам головки, цилиндра и сектора, причем головки и ци­линдры нумеровались с 0, а секторы — с 1

Вероятно, такая ситуация сложилась из-за ошибки одного из программистов BIOS, который писал свой шедевр на ас­семблере 8088.

Имея 4 бит для номера головки, 6 бит для сектора и 10 бит для цилиндра, диск мог содержать максимум 16 головок, 63 сектора и 1024 цилинд­ра, то есть всего 1 032 192 сектора.

Емкость такого диска составляла 504 Мбайт, и в те времена эта цифра считалась огромной (а вы бы стали сегодня осыпать упреками новую машину, неспособную манипулировать дисками объемом более 1 Пбайт?).

Вскоре появились диски объемом более 504 Мбайт, но у них была другая геометрия (4 головки, 32 сектора, 2000 цилиндров).

Операционная система не могла обращаться к ним из-за того, что соглашения о вызовах системы BIOS не ме­нялись (требование совместимости).

В результате контроллеры начали выдавать информацию из предположения, что геометрия диска соответствует указанной в BIOS.

Но на самом деле виртуальная геометрия просто накладывалась на реальную.

Хотя этот метод действовал, он затруднял работу операционных систем, ко­торые размещали данные на диске определенным образом, чтобы сократить время поиска.

В конце концов на смену IDE-дискам пришли устройства EIDE (Extended IDE — усовершенствованные устройства со встроенным контроллером), под­держивающие дополнительную схему адресации LBA (Logical Block Addressing — линейная адресация блоков).

При линейной адресации секторы просто нумеруются от 0 до 2²⁸ - 1.

Хотя контроллеру приходится преобразовывать LBA-адреса в адреса головки, сектора и цилиндра, зато объем диска может превышать 504 Мбайт, Однако, к сожалению, в результате родилось новое ограничение на уровне 2²⁸ х 2⁹ байт (128 Гбайт).

В 1994 году, когда принимался стандарт EIDE, никому и в голову не приходило, что через некоторое время появятся диски такой емкости.

EIDE-диски и контроллеры имеют и другие усовершенствования.

Например, они способны контролировать 4 диска (за счет двух каналов, к каждому из которых можно подключить первичный и вторичный диски), у них более высокая скорость передачи данных (16,67 вместо 4 Мбайт/с), они могут управлять приводами CD-ROM и DVD.

Преемника стандарта EIDE назвали АТА-3 (AT Attachment -привязанный), что выглядело как намек на системы IBM PC/AT (сокращение AT, образованное от словосочетания Advanced Technology — «прогрессивная технологиям, в этом контексте относилось к прогрессивному на тот момент 16-разрядному процессору с тактовой частотой 8 МГц).

Следующая версия стандарта, названная ATAPI-4 (ATA Packet Interface — пакетный интерфейс АТА), отличалась скоростью 33 Мбит/с. В версии ATAPI-5 она достигла 66 Мбит/с.

Поскольку ограничение в 128 Гбайт, установленное 28-разрядными линейны­ми адресами, становилось все более болезненным, в стандарте ATAPI -6 размер LBA-адреса был увеличен до 48 бит.

Лимит этого стандарта — 2⁴⁸ х 2⁹ =128 Пбайт (2⁵⁰).

Если емкость дисков будет ежегодно возрастать на 50 %, 48-разрядные LBA-адреса останутся актуальными приблизительно до 2035 года.

Очевидно, следующим шагом будет увеличение размера LBA-адрсса до 64 бит.

В стандарте ATAPI-6 скорость передачи данных удалось довести до 100 Мбит/с. Кроме того, впервые было уделено внимание проблеме шума.

Настоящий прорыв был совершен в стандарте ATAPI-7.

Вместо расширения разъема диска (и, соответственно, скорости передачи данных) появилась специ­фикация последовательного интерфейса AT A

(Serial ATA, SATA), позволившего передавать через 7-контактный разъем информацию на скоростях от 150 Мбит/с (со временем скорость увеличится до 1,5 Гбит/с),

Благодаря замене 80-проводного плоского кабеля круглым кабелем диаметром в несколько миллиметров улучшилась вентиляция системного блока.

Кроме того, при отправке сигналов через интерфейс SATA потребляется всего 0,5 В (в сравнении с 5 В по стандарту ATAPI-6), вследствие чего уменьшается общий уровень энергопотребления.

Скорее всего, в течение нескольких лет на стандарт SATA будут переведены все компьютеры.

В пользу этого варианта развития событий говорит тот факт, что проблема энергопотребления становится все более актуальной — как для информационных центров, которые оснащаются мощными дисковыми фермами, так и для ноутбуков с ограниченными по емкости источниками питания [82].

Дата добавления: 2014-01-20