Типы ide разъемов. Интерфейсы подключения жестких дисков: SCSI, SAS, Firewire, IDE, SATA

PATA — Parallel Advanced Technology Attachment - параллельный интерфейс подключения накопителей, фактически другое название для IDE

ATA — Advanced Technology Attachment - интерфейс подключения накопителей
ATAPI — Advanced Technology Attachment Packet Interface — вариант интерфейса для подключения сменных устройств (CD/DVD ROM)

IDE — Integrated Device Electronics — дословно интегрированная электроника устройства — т.е. контроллер встроен в сам привод (см. ниже DMA)
DMA — Direct memory access - прямой доступ к памяти

SCSI — Small Computer System Interface — вариант PATA для серверов.

Теперь подробнее.

Важным этапом в развитии ATA стал переход от PIO (англ. Programmed input/output - программный ввод-вывод) к DMA (англ. Direct memory access - прямой доступ к памяти). При использовании PIO считыванием данных с диска управлял центральный процессор компьютера, что приводило к повышенной нагрузке на процессор и замедлению работы в целом. По причине этого компьютеры, использовавшие интерфейс ATA, обычно выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, использовавшие SCSI и другие интерфейсы. Введение DMA существенно снизило затраты процессорного времени на операции с диском.

Поначалу стандарт работал только с жёсткими дисками, но затем был изменен для работы и с другими устройствами. К таким устройствам относятся приводы CD и DVD-ROM, магнитооптические диски и ленточные накопители. Этот новый (расширенный) стандарт стал называться «Advanced Technology Attachment Packet Interface» (ATAPI ), и поэтому полное его название выглядит как — «ATA/ATAPI ».

Всю хронологию развития и достижений на пути становления ATA интерфейса можно представить в виде следующей сводной таблицы.

Скорости обмена данными через интерфейс постоянно увеличивались, что, в свою очередь, на этапе внедрения ревизии «Ultra ATA Mode 4» (он же — Ultra DMA/66 со скоростью передачи 66 мегабайт в секунду) вызвало необходимость внедрения нового интерфейсного кабеля с удвоенным количеством проводников (четвертая колонка в таблице). Раньше все кабели имели именно 40 жил. Но дело в том, что с ростом скоростей передачи данных резко возросла роль взаимных помех и наводок отдельных проводников в кабеле друг на друга.

Именно поэтому был введен новый кабель. Причем все дополнительные двадцать пар его проводов это — проводники заземления (Ground), чередующиеся с проводниками информационными. Такое чередование уменьшает емкостную связь между отдельными жилами и, таким образом, сокращает взаимные наводки. При возросших скоростях передачи данных появляется еще одно ограничение — на максимально допустимую длину кабеля. Стандарт ATA всегда устанавливал эту границу в 46 см. Самих контактов (штырьков) на устройстве осталось все так же 40 (без учета «ключа») — по одному на каждый провод. Последующим (более быстрым режимам) «UDMA5» и «UDMA6» также требовался 80-жильный кабель.

Установка джамперов (перемычек) для дисков IDE и подключение шлейфов

Перед подключением шлейфа IDE необходимо правильно установить джамперы на устройствах. Каждый шлейф поддерживает два устройства, одно должно быть Master, второе — Slave.
Зачем это вообще нужно? ATA стандарт является по своей природе параллельным интерфейсом . Это значит, что каждый канал в любой момент времени может обрабатывать только один запрос к одному (от одного) устройства. Следующий запрос, даже к другому устройству, будет ожидать завершения выполнения текущего обращения. Разные IDE каналы при этом могут работать совершенно автономно. Чтобы контроллер «понимал» от «кого» пришел запрос (DVD или HDD) и нужны перемычки.

Джампер выглядит вот так — это специальная перемычка на два пина:

Проще всего для оптических накопителей, выбор из 3-х вариантов.

Иногда производитель вообще не указывает распиновку — но можно легко запомнить.
Ближние пины к колодке подключения IDE — MA (Master), джампер установлен
Средние пины — SL (Slave)
Крайние пины — CS (Cable Select).

Для жестких дисков выбор вариантов больше.

Мы видим знакомый выбор в первых трех вариантах и два дополнительных варианта:
Master with non-ATA compatible slave — ведущий с несовместимым ведомым (будет работать только Master)
Limit drive capaciti to 32 Gbytes — ограничить емкость диска 32 Гб (для старых материнских плат).

Теперь посмотрим на сам шлейф IDE , он выглядит вот так (на 80 жил):

Синия колодка (у правильных производителей) подключается к материнской плате, противоположный черный разъем к устройству Master и средний серый разъем к устройству Slave. Если цвет у колодок другой (у неправильных производителей) — то ориентируемся на спецификацию. Окончание более длинного отрезка кабеля подключается к материнской плате, а оставшиеся два разъема (на более коротком отрезке) — к устройствам. Причем «Master» находится всегда на конце кабеля , а «Slave» — ближе к середине.

Почему master всегда на конце кабеля?

Если устройство одно, то оно должно быть мастером и быть на конце кабеля. При включении одного устройства к серому разъему — такое размещение приводит к появлению ненужного куска кабеля на конце, что нежелательно. Как из соображений удобства, так и по физическим параметрам: этот кусок приводит к отражению сигнала, особенно на высоких частотах (появляются ошибки, контроллер начинает снижать скорость передачи).

Что такое «Enable cable select», который мы видели при установке перемычек (сокращенно — «Cable select », совсем коротко — «CS »)? Это режим, при котором (в зависимости от расположения на шлейфе) «Master» и «Slave» определяются автоматически. Для его реализации нужен специальный шлейф с кабельной выборкой (разрыв 28 проводника).

Вот картинка для 40-жильного кабеля.

Вот фото реального кабеля с кабельной выборкой.

Таким образом, на одном из устройств контакт 28 оказывается заземленным (режим Master), а на другом - свободным (Slave). Этот режим корректно работает только при наличии двух устройств на кабеле и установленных перемычек в CS. На обычном кабеле этот режим не работает.

Еще есть экзотический вариант кабеля для режима Cable Select. Он симметричный, т.е. если его сложить пополам, то ровно посредине будет разъем. Именно он подключается к материнской плате, а обе оставшиеся крайние «колодки» — к устройствам IDE. Подобный режим не прижился.

Дополнительные метки для правильного подключения кабеля IDE.

На любом (стандартном) ATA кабеле первый пин (провод) всегда помечен (обычно — красным). Производители размещают на материнской плате наглядные подсказки, по которым можно сориентироваться.

т.е. красный провод должен быть подключен к пину 1. Еще одна подсказка состоит в том, что шлейф данных должен всегда устанавливаться первым (маркированным) пином в сторону разъема питания жесткого диска.

Зачем все эти сложности и подсказки? Как можно неправильно подключить IDE (ATA) кабель, если он имеет «ключ» на своем разъеме? Дело в том, что в период перехода от интерфейсного кабеля с 40-ка проводниками на 80-ти жильный (с дополнительным заземлением), первый из них не имел этого «ключа» и его можно было подключить в материнскую плату не той стороной. На фото ниже видно оба типа интерфейсного кабеля (слева 80-ти жильный имеет один отсутствующий контакт в середине разъема, справа — старый 40-жильный шлейф).

Корректное подключение нескольких устройств

Да, можно подключать несколько устройств как удобнее:) Но с точки зрения быстродействия желательно:
— два активных устройства лучше подключить к разным шлефам
— IDE HDD и IDE DVD-ROM лучше подключить к разным шлейфам, т.к. протоколы разные (PATA / ATAPI) и быстродействие оптического привода на порядок ниже HDD

И немного о SCSI.

SCSI — Small Computer System Interface — параллельный интерфейс, в основном для серверных решений.

Существует три стандарта электрической организации параллельного интерфейса SCSI:

SE (single-ended ) - асимметричный SCSI, для передачи каждого сигнала используется отдельный проводник.
LVD (low-voltage-differential ) - интерфейс дифференциальной шины низкого напряжения, сигналы положительной и отрицательной полярности идут по разным физическим проводам - витой паре. На один сигнал приходится по одной витой паре проводников. Используемое напряжение при передаче сигналов ±1,8 В.
HVD (high-voltage-differential ) - интерфейс дифференциальной шины высокого напряжения, отличается от LVD повышенным напряжением и специальными приёмопередатчиками.

Все версии приведены в таблице.

Наименование	Пропускная способность	Максимальное количество устройств
SCSI	5 Мбайт/сек	8
Fast SCSI	10 Мбайт/сек	8
Wide SCSI	20 Мбайт/сек	16
Ultra SCSI	20 Мбайт/сек	4-8
Ultra Wide SCSI	40 Мбайт/сек	4-16
Ultra2 SCSI	40 Мбайт/сек	8
Ultra2 Wide SCSI	80 Мбайт/сек	16
Ultra3 SCSI	160 Мбайт/сек	16
Ultra-320 SCSI	320 Мбайт/сек	16
Ultra-640 SCSI	640 Мбайт/сек	16

Многим пользователям компьютеров не однократно встречалось слово SATA, но не многие знают, что этого такое. Стоит ли обращать на него внимание при выборе жесткого диска, системной платны или уже готового компьютера? Ведь в характеристиках данных устройств слово SATA сейчас часто упоминается.

Даем определение

SATA это последовательный интерфейс передачи данных между различными накопителями информации, который пришел на смену параллельному интерфейсу АТА.

Начало работ по созданию данного интерфейса было организованно с 2000 года.

В феврале 2000 года, по инициативе компании Intel была создана специальная рабочая группа, в которую вошли лидеры IT технологий тех и теперешних времен: компания Dell, Maxtor, Seagate, APT Technologies, Quantum и много других не менее значимых компаний.

В результате двух годичной совместной работы, первые разъемы SATA появились на системных платах в конце 2002года. Они использовались для передачи данных через сетевые устройства.

А с 2003 года последовательный интерфейс был интегрирован уже во все современные системные платы.

Чтобы визуально ощутить разницу между АТА и SATA посмотрите фото ниже.

Последовательный интерфейс Serial ATA .

Новый интерфейс на программной уровне, совместим со всеми существующими аппаратными устройствами и обеспечиваем более высокую скорость передачи данных.

Как видно из фото выше 7 контактный провод имеет меньшую толщину, что обеспечивает более удобное соединение между собой различных устройств, а также позволяет увеличить количество разъемов Serial ATA на системной плате.

В некоторых моделях материнских плат их количество может достигать аж 6.

Более низкое рабочего напряжение, меньшее количество контактов и микросхем уменьшило тепловыделение устройствами. Поэтому контроллеры портов SATA не перегреваются, а это обеспечивают еще большую надежную передачу данных.

Однако к интерфейсу Serial ATA еще проблематично подключить большинство современных дисководов, поэтому все производили современных системных плат еще не отказались от интерфейса АТА (IDE).

Кабеля и разъемы

Для полноценной передачи данных через интерфейс SATA используются два кабеля.

Один, 7 контактный, непосредственно для передачи данных, и второй, 15 контактный, силовой, для подачи дополнительного напряжения.

При этом, 15 контактный, силовой кабель подключается к блоку питания, через обычный, 4-х контактный разъем выдающий два разных напряжения, 5 и 12 В.

Силовой кабель SATA выдает рабочее напряжение 3,3, 5 и 12 В, при силе тока в 4,5 А.

Ширина кабеля 2, 4 см.

Чтобы обеспечить плавный переход от АТА к SATA, в плане подключения питания, на некоторых моделях жестких дисков еще можно увидеть старые 4-х контактные разъемы.

Но как правило, современные винчестеры уже идут только с 15 контактным новым разъемом.

Кабель передачи данных Serial ATA можно подключать к винчестеру и системной плате даже при включенных последних, что нельзя было сделать в старом интерфейсе АТА.

Это достигается за счет того, что выводы заземления в районе контактов интерфейса сделаны немного длиннее, чем сигнальные и силовые.

Поэтому при подсоединении в первую очередь контактируют провода заземления, и только потом все остальные.

Тоже самое можно сказать и про силовой 15 контактный кабель.

Таблица, силовой разъем Serial ATA .

Конфигурация SATA

Основное отличие конфигурации SATA от АТА это отсутствие специальных переключателей и фишек типа Master/Slave.

А также нет необходимости выбирать место подключения устройства к кабелю, ведь на кабеле АТА два таких места, и устройство, которое подключено в конце кабеля считается в BIOS главным.

Отсутствие настроек Master/Slave не только значительно упрощает аппаратную конфигурацию, но и позволяет более быстро устанавливать операционные системы, к примеру, .

Кстати про BIOS, настройки в нем тоже не займут много времени. Вы там быстро все найдете и настроите.

Скорость передачи данных

Скорость передачи данных это один из важных параметров, для улучшение которого и был разработан интерфейс SATA.

Но этот показатель в данном интерфейсе постоянно увеличивался и сейчас скорость передачи данных может достигать до 1969 Мбайт /с. Многое зависит от поколения интерфейса SATA, а их уже 5.

Первые поколения последовательного интерфейса, версии «0», могли передать до 50 Мбайт/с, но они не прижились, так как сразу же были заменены на SATA 1.0. скорость передачи данных которых уже тогда достигала 150 Мбайт/с.

Время появления серий SATA и их возможности.

Серии :

1.0 – время дебюта 7.01.2003 года – максимальная теоретическая скорость передачи данных 150 Мбайт/с.
2.0 – появлюсь в 2004 году, полностью совместима с версией 1.0, максимальная теоретическая скорость передачи данных 300 Мбайт/с или 3 Гбит/с.
3.0 – время дебюта июль 2008 года, начало выпуска май 2009 года. Теоретическая максимальная скорость 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с.
3.1 – время дебюта июль 2011 года, скорость – 600 Мбайт/с или 6 Гбит/с. Более усовершенствованная версия чем в п. 3.
3.2, а также входящая в него спецификация SATA Express – время выхода 2013 год. В данной версии произошло слияние SATA и PCIe устройств. Скорость передачи данных выросла до 1969 Мбайт/с.

В данном интерфейсе передача данных осуществляется на скорости 16 Гбит/с или 1969 Мбайт/с за счет взаимодействия двух линий PCIe Express и SATA.

Интерфейс SATA Express начал внедрятся в чипсетах Intel 9-й серии и в начале 2014 года был мало еще известен.

Если не внедрятся в дебри ИТ технологий, то в двух словах можно сказать так.

Serial ATA Express, это своеобразный переходной мост, который переводит обычный режим передачи сигналов в режиме SATA на более скоростной, который возможен благодаря интерфейсу PCI Express.

eSATA

eSATA используется для подключения внешних устройств, что еще раз подтверждает универсальность интерфейса SATA.

Здесь уже используется более надежный разъемы подключения и порты.

Недостатком является то, что для работы внешнего устройства нужен отдельный специальный кабель.

Но разработчики интерфейса в скором времени решили эту проблему внедрив систему питания сразу в основной кабель в интерфейсе eSATAp.

eSATAp, это доработанный интерфейс eSATA в реализации которого была использована технология USB 2.0. Основное преимущество данного интерфейса, это передача по проводам напряжения 5 и 12 Вольт.

Соответственно встречаются eSATAp 5 V и eSATAp 12 V.

Существуют и другие названия интерфейса, все зависит от производителя. Вы можете встретить аналогичные названия: Power eSATA, Power over eSATA, eSATA USB Hybrid Port (EUHP), eSATApd и SATA/USB Combo.

Как выглядит интерфейс смотрите ниже.

Также для ноутбуков и нетбуков разработан интерфейс Mini eSATAp.

mSATA

mSATA – внедрен с сентября 2009 года. Разработан для использования в ноутбуках, нетбуков и других не больших ПК.

На фото выше, как пример, представлено два диска, один обычный SATA, он внизу. Выше диск с интерфейсом mSATA.

Кому интересно, можете ознакомится с характеристиками mSATA-накопителей.

Такие накопители установлены практически в каждом ультрабуке.

Интерфейс mSATA в обычных компьютерах применяется редко.

Переходник mSATA to Serial ATA Convertor .

Вывод

Из выше сказанного понятно, что интерфейс последовательной передачи данных SATA еще не исчерпал себя полностью.

Предназначается "оригинальный" интерфейс АТА исключительно для подключения HDD, в нем не поддерживаются такие возможности, как интерфейс ATAPI для подключения устройств IDE, которые отличны от HDD, т.е. режим передачи blockmode или LBA (сокр. от logical block addressing).

Спустя некоторое время стандарт АТА перестал соответствовать возрастающим потребностям, т.к. вновь выпускаемые HDD требовали значительно большей скорости трансфера данных, а также наличия новых возможностей. Таким образом появился на свет АТА-2 интерфейс, вскоре также стандартизированный ANSI. При сохранении взаимосовместимости со стандартом ATA, в ATA-2 появилось несколько дополнительных возможностей:

Более быстрые PIO Modes . Добавлена поддержка PIOmodes 3 и 4;
Более быстрые DMA Modes . Поддерживается multiword DMAmodes1 и 2;
Block Transfer . Были включены команды, которые позволяют осуществлять трансфер в режиме blocktransfer, с целью повышения производительности;
Logical Block Addressing (сокр . LBA) . В АТА-2 требуется поддержка HDD протокола передачи LBA. Само собой, чтобы использовать этот протокол, нужно, чтобы он поддерживался также BIOS;
Усовершенствованная команда IdentifyDrive . В интерфейсе увеличен объем информации относительно характеристик, выдаваемой HDD по системным запросам.

Все было бы отлично, однако фирмы-производители в своем стремлении заполучить больший кусок рынка начали сочинять красивые названия, обзывая ими интерфейсы своих HDD. Ведь интерфейсы FastATA, FastATA-2, а также EnhancedIDE, по сути, базируются на АТА-2 стандарте, являясь не более чем красивыми маркетинговыми терминами. Различия между ними заключаются лишь в том, какую часть стандарта и каким образом они поддерживают.

Самую большую неразбериху вносят названия FastATA и FastATA-2, которые принадлежат умным головам из Seagate и Quantum соответственно. Вполне логично будет предположить, что FastATA - это своего рода улучшение АТА стандарта, в то время как FastATA-2 основан на стандарте АТА-2. К сожалению, все не так просто. В реальности FastATA-2 лишь другое название АТА-2 стандарта. В свою очередь все отличия FastATA от него сводятся лишь к тому, что здесь поддерживаются самые быстрые режимы, а именно: PIO mode4 и DMA mode2. Обе компании, при этом, нападают на Western Digital и разработанный ею стандарт EIDE за внесение еще большей путаницы. EIDE также отличается своими недостатками, однако, о них чуть позже.

В попытке дальнейшего развития АТА интерфейса был разработан проект стандарта АТА-3, основное внимание в котором уделялось улучшению показателей надежности:

В AТА-3 содержатся средства, которые повышают надежность трансфера данных благодаря использованию высокоскоростных режимов, что является серьезной проблемой, т.к. кабель IDE/ATA сохранился неизмененным с момента рождении стандарта;
В АТА-3 включена технология SMART.

АТА-3 не утвержден как ANSI стандарт в первую очередь потому, что в нем не было использовано новых режимов трансфера данных, несмотря на то, что технология SMART сейчас достаточно широко используется производителями HDD.

Следующий виток развитии интерфейса IDE/ATA - это стандарт UltraATA (также известный, как UltraDMA либо ATA-33, либо DMA-33, либо АТА-3(!)). UltraATA, по сути, является стандартом использования наиболее быстрого режима DMA - mode3, который обеспечивает скорость трансфера данных в 33.3 МВ/сек. С целью обеспечения надежного трансфера данных по старой модели кабеля используются особые схемы контроля над ошибками и их коррекции. Обратная совместимость с прошлыми стандартами: АТА и АТА-2, при этом, сохраняется. Таким образом, если Вы купили HDD с интерфейсом UltraАТА и вдруг обнаружили, что он не поддерживается вашей системной платой, не расстраивайтесь - накопитель все же будет работать, хотя и несколько медленнее.

Наконец, самое последнее достижение в этой сфере - это интерфейс UltraATA/66, который разработан компанией Quantum. Интерфейс позволяет осуществлять трансфер данных на скорости 66МВ/сек.

Во времена первых разработок IDE/ATA интерфейса, единственным устройством, нуждающимся в этом интерфейсе, был HDD, т.к. зарождающиеся драйвы CD-ROM и стримеры оснащались собственным интерфейсом (вы наверняка помните времена, когда подключение CD-ROM осуществлялось с помощью интерфейса на звуковой карте). Вскоре, однако, стало понятно, что использование быстрого и простого интерфейса IDE/ATA для подключения всех возможных устройств сулит принести значительные выгоды, в т.ч. за счет универсальности. К сожалению, система команд IDE/ATA интерфейса была рассчитана исключительно на HDD, поэтому подключить, к примеру, CD-ROM просто так к IDE-каналу нельзя - он просто не будет работать. Соответственно необходимо было разработать новый протокол - ATAPI (сокр. от ATA Packet Interface). Протокол позволяет большинству других устройств подключаться при помощи стандартного IDE шлейфа и "почувствовать себя" в роли IDE/ATA HDD. Протокол ATAPI, на самом деле, гораздо сложнее, чем ATA, т.к. трансфер данных здесь идет с использованием режимов DMA и PIO, реализация же поддержки этих режимов значительным образом зависит от особенностей подключенного устройства. Само название packet (с англ. пакетный) было получено протоколом из-за того, что команды устройству приходится передавать буквально группами или пакетами. С точки зрения рядового пользователя, однако, важнее всего, что отсутствует различие между IDE/ATA HDD, CD-ROMом ATAPI, а также ZIP-драйвом. Сегодняшние BIOSы даже поддерживают осуществление загрузки с ATAPI-устройств.

Сейчас, как было обещано, переходим к EIDE. Термин этот был введен компанией WesternDigital. EIDE достаточно широко употребляется и практически также широко критикуется, вполне на наш взгляд заслужено. Главной причиной для жесткой критики является тот факт, что, по сути, EIDE - вовсе и не стандарт, а чисто маркетинговый термин, причем содержание этого термина постоянно меняется. Так, сначала EIDE включал поддержку PIO режимов вплоть до mode3, затем была добавлена поддержка mode4. Существенным недостатком EIDE в качестве стандарта является включение в его спецификацию абсолютно разноплановых вещей. Смотрите сами, на данный момент EIDE включает:

ATA-2 . Полностью, в т.ч. самые скоростные режимы;
ATAPI . Целиком;
Dual IDE/ATA Host Adapters . В стандарте EIDE включена поддержка 2-х IDE/ATA хостов, таким образом можно использовать параллельно до 4-х IDE/ATA/ATAPI устройств.

Разберем теперь, что обозначает фраза "HDD с интерфейсом EIDE". Так как поддерживать ATAPI ему нет никакого смысла, а 2 канала IDE он поддержать не сможет, все это сводится к скромному: "HDD с интерфейсом АТА-2". Идея, в принципе, была неплохая- создать стандарт, который охватывает чипсет, BIOS и жесткий диск. Однако так как большая часть EIDE в качестве стандарта относится непосредственно к чипсету и BIOS, то получается путаница между EnhancedIDE и примерно в тоже время возникшей EnhancedBIOS (т.е. BIOS, который поддерживает IDE/ATA для HDD емкостью более 504MB). Вполне логично было бы предположить, что для использования HDD объемом свыше 504МВ необходим интерфейс EIDE, однако, как Вы уже поняли, нужен лишь EnhancedBIOS. Более того, производители карт с EnhancedBIOS рекламировали их в качестве "enhanced IDE cards". К счастью, сейчас эти проблемы остались в прошлом, в прочем, как и барьер 540МВ.

Чтобы как-то систематизировать информацию все основные (официальные и неофициальные) стандарты интерфейса IDE, которые были описаны выше, приведены в форме таблицы.

Стандарт	Интерфейс	DMA modes	PIO modes	Отличия от IDE/ATA
		Singleword 0-2; multiword 0
		Singleword 0-2; multiword 0-2		Поддержка LBA, block transfer, режим, улучшенная команда identify drive
Маркетинговый термин		Singleword 0-2; multiword 0, 1		Аналогичен АТА-2
Маркетинговый термин		Singleword 0-2; multiword 0-2		Аналогичен АТА-2
Неофициальный		Singleword 0-2; multiword 0-2		Аналогичен АТА-2, при этом добавлена поддержка надежности трансфера на высоких скоростях, используется технология SMART
Неофициальный		Singleword 0-2; multiword 0-3 (DMA-33/66)		Аналогичен АТА-3
		Singleword 0-2; multiword 0-2		Аналогичен АТА-2, добавлена поддержка отличных от HDD устройств
Маркетинговый термин		Singleword 0-2; multiword 0-2		Аналогичен ATA-2 +ATAPI, поддерживает 2 хост-адаптера

Плавно переходим к не менее интересной теме. Всего существуют 2 параметра, которые характеризуют скорость трансфера данных при использовании HDD с интерфейсом IDE/ATA. Первый из них - внутренняя скорость передачи (англ. internal transfer rate), характеризующая скорость трансфера данных между внутренним буфером HDD и магнитным носителем. Она определяется скоростью вращения, плотностью записи и т.д. Т.е. параметрами, зависящими не от типа интерфейса, а от конструкции носителя. Второй показатель - это внешняя скорость трансфера данных, т.е. скорость передачи данных по IDE каналу, полностью зависящая от режима передачи данных. В самом начале использования IDE/ATA дисков скорость работы всей дисковой подсистемы зависела от внутренней скорости трансфера данных, которая была значительно меньше внешней. Сегодня же, благодаря увеличению плотности записи (это позволяет снимать больше данных за оборот диска) и увеличению частоты вращения, главенствующую роль занимает внешняя скорость передачи. В связи с этим возникает вопрос относительно номеров режимов и отличия PIO от DMA.

Первоначально распространенным способом трансфера данных посредством интерфейса IDE/ATA был протокол, который носит название Programmed I/O (сокр. PIO). Всего существует 5 режимов PIO, которые различаются по максимальной скорости пакетной передачи данных (англ. burst transfer rates). Режимы эти называются термином PIO modes.

Разумеется, здесь имеется в виду внешняя скорость трансфера данных, определяемая скоростью интерфейса, а не HDD. Следует также учитывать, хоть сегодня это вряд ли актуально, что PIO modes 3 и 4 нуждаются в использовании шины PCI либо VLB, т.к. ISA шина не способна обеспечивать скорость трансфера данных более 10 МВ/сек.

Вплоть до появления DMA-33 режима, максимальная скорость трансфера данных у PIO и DMA была идентичной. Основным недостатком PIO режимов считается то, что трансфером данных управляет процессор - это значительно увеличивает его загрузку. С другой стороны, эти режимы не нуждаются в специальных драйверах и прекрасно подходят для однозадачных ОС. К сожалению, это, скорее всего, вымирающий вид…

Direct Memory Access (сокр. от DMA) - прямой доступ к памяти - обозначает собирательное название протоколов, которые позволяют периферийному устройству передавать данные в системную память непосредственно без участия ЦП. Современными жесткими дисками эта возможность используется в сочетании с возможностью, перехватывая управление шиной, самостоятельно управлять передачей данных (т.н. bus mastering). Существующие режимы DMA (т.н. DMAmodes) приведены в таблице. Следует отметить, что singleword режимы на сегодняшний день более не используются, они приведены исключительно для сравнения.

	Максимальная скорость трансфера (МВ/сек)	Поддерживают стандарты:




		ATA-2, FastATA, FastATA-2, ATA-3, UltraATA, EIDE
		ATA-2, FastATA-2, ATA-3, UltraATA, EIDE
Multiword 3 (DMA-33)		UltraATA (АТА/66)

Еще одной интересный момент относительно работы интерфейса IDE/ATA - это 32-разрядный доступ к HDD. Как Вы уже знаете, интерфейс IDE/ATA всегда был и остается по сей день 16-битным. В таком случае будет уместен вопрос, почему при выключении драйверов 32-разрядного доступа к HDD в Windows скорость работы этого диска падает? В первую очередь, потому что работа Windows, в принципе, далека от совершенства. Во-вторых, PCI шина, на которой сейчас располагаются host-контроллеры IDE, 32-разрядна. Следовательно, 16-битный трансфер по этой шине есть пустое расходование пропускной способности. Host-контроллер в нормальных условиях формирует из 2-х 16-битных пакетов 32-битный, пересылая его в дальнейшем по PCI шине.

Ранее встречался такой термин, как режим blocktransfer. Здесь ничего сложного. На самом деле этот термин просто обозначает режим, позволяющий передавать определенное число команд чтения/записи за время одного прерывания. Современные IDE/ATA HDD позволяют передавать 16->32 секторов за одно прерывание. Так как прерывания генерируются реже, загрузка процессора снижается, а также уменьшается процент команд в общем количестве передаваемых данных.

Каждый канал IDE позволяет подключить к нему одно либо два устройства. Современные компьютеры, как правило, отличаются установкой двух каналов IDE (в соответствии со спецификацией EIDE), несмотря на то, что теоретически возможно устанавливать до четырех (!), что позволяет осуществлять подключение восьми IDE устройств. Все IDE каналы являются равноправными. В таблице приведено использование системных ресурсов различными каналами.

Канал	I/O Addresses	Поддержка, возможные проблемы, возникающие при использовании
	1F0-1F7h, а также 3F6-3F7h	Используется в любых компьютерах, оснащенных интерфейсом IDE/ATA
	170-177h, а также 376-377h	Распространен широко, присутствуя практически во всех современных ПК.
	1E8-1Efh, а также 3EE-3Efh	Редко используется. Возможны определенные проблемы с софтом
	168-16Fh, а также 36E-36Fh	Используется крайне редко. Проблемы с софтом весьма вероятны

Ресурсы, которые используются третьим и четвертым каналами, обычно конфликтуют с другими устройствами (к примеру, IRQ 12 используется PS/2 мышью, IRQ 10 - традиционно занят сетевой картой).

Как уже было отмечено, каждый IDE/AТА канал интерфейса поддерживает подключение 2-х устройств, а именно: master и slave. Конфигурация задается обычно перемычкой, располагающейся на задней стенке устройства. Помимо этих двух позиций на ней часто присутствует также третья - cableselect. Что произойдет, если перемычку установить в это положение? Оказывается, для функционирования устройств в положении cableselect перемычки необходим специальный Y-образный шлейф, у которого центральный разъем подключается непосредственно к системной плате. У такого рода кабеля крайние разъемы неравноправны - устройство, которое подключено к одному разъему, автоматическим образом определяется, как master, а к другому, соответственно, как slave (аналогично А и В флопам). Перемычки на обоих устройствах, при этом, должны находиться в положении cableselect. Основной проблемой этой конфигурации является то, что она экзотична, несмотря на то, что де-юре считается стандартной, а значит, поддерживается не всеми. Из-за этого Y-образный шлейф достать очень трудно

Если предположить, что, несмотря на экзотику, Вы все-таки будете использовать описанную конфигурацию IDE/ATA устройств, запомните следующее:

В каждый момент каждый канал может обрабатывать лишь один запрос и лишь к одному устройству. То есть следующему запросу, даже к другому устройству, придется ждать завершения текущего. Различные каналы, при этом, могут функционировать независимо. Следовательно, не стоит подключать 2 устройства, которые активно используются (к примеру, два HDD), к одному каналу. Оптимальным вариантом будет подключение каждого IDE-устройства к отдельному каналу (это, пожалуй, главный минус по сравнению с SCSI).
Практически все чипсеты на сегодняшний день поддерживают возможность использования разных режимов трансфера данных для устройств, которые подключены к одному каналу. Злоупотреблять этим, однако, не стоит. Два устройства, которые значительно различаются по скорости, рекомендуется разнести по различным каналам.
Также рекомендуется не подключать HDD и ATAPI-устройство (к примеру, CD-ROM) к одному каналу. Как было указано выше, ATAPI протокол использует иную систему команд, и, более того, даже самые скоростные ATAPI-устройства намного медленнее HDD, что может существенно замедлить работу последнего.

Вышесказанное, разумеется, нельзя считать аксиомой - это лишь рекомендации, которые основаны на здравом смысле и опыте экспертов. Кроме того, здравый смысл и опыт говорит о том, что четыре IDE-устройств на исправной плате могут работать в любых сочетаниях и при минимальных затрачиваемых усилиях со стороны пользователя, если соблюдать требования по совместимости. В этом и заключается главное преимущество IDE перед SCSI.

Жёсткий диск - простая и маленькая "коробочка" с виду, хранящая огромные объёмы информации в компьютере любого современного пользователя.

Именно таковой она кажется снаружи: достаточно незамысловатой вещицей. Редко кто при записи, удалении, копировании и прочих действий с файлами различной важности задумывается о принципе взаимодействия жёсткого диска с компьютером. А если ещё точнее - непосредственно с самой материнской платой.

Как эти компоненты связаны в единую бесперебойную работу, каким образом устроен сам жесткий диск, какие разъемы подключения у него есть и для чего каждый из них предназначен - это ключевая информация о привычном для всех устройстве хранения данных.

Интерфейс HDD

Именно этим термином можно корректно называть взаимодействие с материнской платой. Само же слово имеет гораздо более широкое значение. К примеру, интерфейс программы. В этом случае подразумевается та часть, которая обеспечивает способ взаимодействия человека с ПО (удобный «дружелюбный» дизайн).

Однако же рознь. В случае с HDD и материнской платой он представляет не приятное графическое оформление для пользователя, а набор специальных линий и протоколов передачи данных. Друг к другу эти компоненты подключаются при помощи шлейфа - кабеля со входами на обоих концах. Они предназначены для соединения с портами на жёстком диске и материнской плате.

Иными же словами, весь интерфейс на этих устройствах - два кабеля. Один подключается в разъем питания жесткого диска с одного конца и к самому БП компьютера с другого. А второй из шлейфов соединяет HDD с материнской платой.

Как в былые времена подключали жёсткий диск - разъем IDE и другие пережитки прошлого

Самое начало, после которого появляются более совершенные интерфейсы HDD. Древний по нынешним меркам появился на рынке примерно в 80-х годах прошлого столетия. IDE дословно в переводе означает «встроенный контроллер».

Будучи параллельным интерфейсом данных, его ещё принято называть ATA - Однако стоило со временем появиться новой технологии SATA и завоевать гигантскую популярность на рынке, как стандартный ATA был переименован в PATA (Parallel ATA) во избежание путаниц.

Крайне медленный и совсем уж сырой по своим техническим возможностям, этот интерфейс в годы своей популярности мог пропускать от 100 до 133 мегабайта в секунду. И то лишь в теории, т. к. в реальной практике эти показатели были ещё скромнее. Конечно же, более новые интерфейсы и разъемы жестких дисков покажут ощутимое отставание IDE от современных разработок.

Думаете, не стоит преуменьшать и привлекательных сторон? Старшие поколения наверняка помнят, что технические возможности PATA позволяли обслуживать сразу два HDD при помощи только одного шлейфа, подключаемого к материнской плате. Но пропускная способность линии в таком случае аналогично распределялась пополам. И это уже не упоминая ширины провода, так или иначе препятствующую своими габаритами потоку свежего воздуха от вентиляторов в системном блоке.

К нашему времени IDE уже закономерно устарел как в физическом, так и в моральном плане. И если до недавнего времени этот разъём встречался на материнских платах низшего и среднего ценового сегмента, то теперь сами производители не видят в нём какой-либо перспективы.

Всеобщий любимец SATA

На длительное время IDE стал наиболее массовым интерфейсом работы с накопителями информации. Но технологии передачи и обработки данных долго на месте не застаивались, предложив вскоре концептуально новое решение. Сейчас его можно встретить практически у любого владельца персонального компьютера. И название ему - SATA (Serial ATA).

Отличительные особенности этого интерфейса - параллельная низкое энергопотребление (сравнительно с IDE), меньший нагрев комплектующих. За всю историю своей популярности SATA пережил развитие в три этапа ревизий:

SATA I - 150 мб/c.
SATA II - 300 мб/с.
SATA III - 600 мб/с.

К третьей ревизии также была разработана пара обновлений:

3.1 - более усовершенствованная пропускная способность, но всё так же ограниченная лимитом в 600 мб/с.
3.2 со спецификацией SATA Express - успешно реализованное слияние SATA и PCI-Express устройств, позволившее увеличить скорость чтения/записи интерфейса до 1969 мб/с. Грубо говоря, технология является «переходником», который переводит обычный режим SATA на более скоростной, которым и обладают линии PCI-разъёмов.

Реальные же показатели, разумеется, явно отличались от официально заявленных. В первую очередь это обуславливает избыточная пропускная способность интерфейса - многим современным накопителям те же 600 мб/с излишне, т. к. они изначально не разработаны для работы на такой скорости чтения/записи. Лишь с течением времени, когда рынок постепенно будет полниться высокоскоростными накопителями с невероятными для сегодняшнего дня показателями скорости работы, технический потенциал SATA будет задействован в полном объёме.

И наконец, были доработаны многие физические аспекты. SATA рассчитан на использование более длинных кабелей (1 метр против 46 сантиметров, которыми подключались жесткие диски с разъемом IDE) с гораздо компактными размерами и приятным внешним видом. Обеспечена поддержка «горячей замены» HDD - подключать/отсоединять их можно и без отключения питания компьютера (правда, предварительно всё же необходимо активировать режим AHCI в BIOS).

Возросло и удобство подключения шлейфа к разъёмам. При этом все версии интерфейса обратно совместимы друг с другом (жёсткий диск SATA III без проблем подключается к II на материнской плате, SATA I - к SATA II и т. д.). Единственный нюанс - максимальная скорость работы с данными будет ограничена наиболее «старым» звеном.

Обладатели старых устройств также не останутся в стороне - существующие переходники с PATA на SATA переменно спасут от более дорогостоящей покупки современного HDD или новой материнской платы.

External SATA

Но далеко не всегда стандартный жёсткий диск подходит под задачи пользователя. Бывает необходимость в хранении больших объёмов данных, которым требуется использование в разных местах и, соответственно, транспортировка. Для таких случаев, когда с одним накопителем приходится работать не только лишь дома, и разработаны внешние жёсткие диски. В связи со спецификой своего устройства, им требуется совсем другой интерфейс подключения.

Таковым является ещё разновидность SATA, созданной под разъемы внешних жестких дисков, с приставкой external. Физически этот интерфейс не совместим со стандартными SATA-портами, однако при этом обладает аналогичной пропускной способностью.

Присутствует поддержка «горячей замены» HDD, а длина самого кабеля увеличена до двух метров.

В изначальном варианте eSATA позволяет лишь обмениваться информацией, без подачи в соответствующий разъем внешнего жесткого диска необходимой электроэнергии. Этот недостаток, избавляющий от необходимости использования сразу двух шлейфов для подключения, был исправлен с приходом модификации Power eSATA, совместив в себе технологии eSATA (отвечает за передачу данных) с USB (отвечает за питание).

Универсальная последовательная шина

Фактически став наиболее распространённым стандартом последовательного интерфейса подключения цифровой техники, Universal Serial Bus в наши дни известен каждому.

Перенеся долгую историю постоянных крупных изменений, USB - это высокая скорость передачи данных, обеспечение электропитанием беспрецедентное множество периферийных устройств, а также простота и удобство в повседневном использовании.

Разрабатываемый такими компаниями, как Intel, Microsoft, Phillips и US Robotics, интерфейс стал воплощением сразу нескольких технических стремлений:

Расширение функционала компьютеров. Стандартная периферия до появления USB была достаточно ограничена в разнообразии и под каждый тип требовался отдельный порт (PS/2, порт для подключения джойстика, SCSI и т. д.). С приходом USB задумывалось, что он и станет единой универсальной заменой, существенно упростив взаимодействие устройств с компьютером. Более того, предполагалось также этой новой для своего времени разработкой стимулировать появление нетрадиционных периферийных устройств.
Обеспечить подключение мобильных телефонов к компьютерам. Распространяющая в те годы тенденция перехода мобильных сетей на цифровую передачу голоса выявила, что ни одни из разработанных тогда интерфейсов не мог обеспечить передачу данных и речи с телефона.
Изобретение комфортного принципа «подключи и играй», пригодные для «горячего подключения».

Как и в случае с подавляющим большинством цифровой техники, USB-разъем для жесткого диска за долгое время стал полностью привычным для нас явлением. Однако в разные года своего развития этот интерфейс всегда демонстрировал новые вершины скоростных показателей чтения/записи информации.

Версия USB	Описание	Пропускная способность
	Первый релизный вариант интерфейса после нескольких предварительных версий. Выпущен 15 января 1996 года.	Режим Low-Speed: 1.5 Мбит/с Режим Full-Speed: 12 Мбит/с
	Доработка версии 1.0, исправляющая множество её проблем и ошибок. Выпущенная в сентябре 1998 года, впервые получила массовую популярность.
	Выпущенная в апреле 2000 года, вторая версия интерфейса располагает новым более скоростным режимом работы High-Speed.	Режим Low-Speed: 1.5 Мбит/с Режим Full-Speed: 12 Мбит/с Режим High-Speed: 25-480 Мбит/с
	Новейшее поколение USB, получившее не только обновлённые показатели пропускной способности, но и выпускаемая в синем/красном цвете. Дата появления - 2008 год.	До 600 Мбайт в секунду
	Дальнейшая разработка третьей ревизии, вышедшая в свет 31 июля 2013 года. Делится на две модификации, которые могут обеспечить любой жёсткий диск с USB-разъёмом максимальной скорость до 10 Гбит в секунду.	USB 3.1 Gen 1 - до 5 Гбит/с USB 3.1 Gen 2 - до 10 Гбит/с

Помимо этой спецификации, различные версии USB реализованы и под разные типы устройств. Среди разновидностей кабелей и разъёмов этого интерфейса выделяют:

USB 2.0	Стандартный

USB 3.0 уже мог предложить ещё один новый тип - С. Кабели этого типа симметричны и вставляются в соответствующее устройство с любой стороны.

С другой стороны, третья ревизия уже не предусматривает Mini и Micro «подвиды» кабелей для типа А.

Альтернативный FireWire

При всей своей популярности, eSATA и USB - ещё не все варианты того, как подключить разъем внешнего жесткого диска к компьютеру.

FireWire - чуть менее известный в народных массах высокоскоростной интерфейс. Обеспечивает последовательное подключение внешних устройств, в поддерживаемое число которых также входит и HDD.

Его свойство изохронной передачи данных главным образом нашло своё применение в мультимедийной технике (видеокамеры, DVD-проигрыватели, цифровая звуковая аппаратура). Жёсткие диски им подключают гораздо реже, отдавая предпочтение SATA или более совершенному USB-интерфейсу.

Свои современные технические показатели эта технология приобретала постепенно. Так, исходная версия FireWire 400 (1394a) была быстрее своего тогдашнего главного конкурента USB 1.0 - 400 мегабит в секунду против 12. Максимально допустимая длина кабеля - 4.5 метра.

Приход USB 2.0 оставил соперника позади, позволяя обменивать данные со скоростью 480 мегабит в секунду. Однако с выходом нового стандарта FireWire 800 (1394b), позволявший передавать 800 мегабит в секунду с максимальной длинной кабеля в 100 метров, USB 2.0 на рынке была менее востребована. Это спровоцировало разработку третьей версии последовательной универсальной шины, расширившей потолок обмена данных до 5 гбит/с.

Кроме этого, отличительной особенностью FireWire является децентрализованность. Передача информации через USB-интерфейс обязательно требует наличие ПК. FireWire же позволяет обмениваться данными между устройствами без обязательного привлечения компьютера к процессу.

Thunderbolt

Своё видение того, какой разъем жесткого диска должен в будущем стать безоговорочным стандартом, показала компания Intel совместно с Apple, представив миру интерфейс Thunderbolt (или, согласно его старому кодовому названию, Light Peak).

Построенная на архитектурах PCI-E и DisplayPort, эта разработка позволяет передавать данные, видео, аудио и электроэнергию через один порт с по-настоящему впечатляющей скоростью - до 10 Гб/с. В реальных тестах этот показатель был чуть скромнее и доходил максимум до 8 Гб/с. Тем не менее даже так Thunderbolt обогнал свои ближайшие аналоги FireWire 800 и USB 3.0, не говоря уже и о eSATA.

Но столь же массового распространения эта перспективная идея единого порта и коннектора пока что не получила. Хотя некоторыми производителями сегодня успешно встраиваются разъемы внешних жестких дисков, интерфейс Thunderbolt. С другой стороны, цена за технические возможности технологии тоже сравнительно немалая, поэтому и встречается эта разработка в основном среди дорогостоящих устройств.

Совместимость с USB и FireWire можно обеспечить при помощи соответствующих переходников. Такой подход не сделает их более быстрыми в плане передачи данных, т. к. пропускная способность обоих интерфейсов всё равно останется неизменной. Преимущество здесь только одно - Thunderbolt не будет ограничивающим звеном при подобном подключении, позволив задействовать все технические возможности USB и FireWire.

SCSI и SAS - то, о чём слышали далеко не все

Ещё один параллельный интерфейс подключения периферийных устройств, сместивший в один момент акцент своего развития с настольных компьютеров на более широкий спектр техники.

«Small Computer System Interface» был разработан чуть ранее SATA II. К моменту выхода последнего, оба интерфейса по своим свойствам были практически идентичными друг другу, способные обеспечить разъем подключения жесткого диска стабильной работой с компьютеров. Однако SCSI использовал в работе общую шину, из-за чего с контроллером могло работать лишь одно из подключённых устройств.

Дальнейшая доработка технологии, которая приобрела новое название SAS (Serial Attached SCSI), уже была лишена своего прежнего недостатка. SAS обеспечивает подключение устройств с набором управляемых команд SCSI по физическому интерфейсу, который аналогичен тому же SATA. Однако более широкие возможности позволяют подключать не только лишь разъемы жестких дисков, но и многую другую периферию (принтеры, сканеры и т. д.).

Поддерживается «горячая замена» устройств, расширители шины с возможностью одновременного подключения нескольких SAS-устройств к одному порту, а также предусмотрена обратная совместимость с SATA.

Перспективы NAS

Интереснейший способ работы с большими объёмами данных, стремительно набирающий популярность в кругах современных пользователей.

Или же сокращённо NAS представляют собой отдельный компьютер с некоторым дисковым массивом, который подключен к сети (зачастую к локальной) и обеспечивает хранение и передачу данных среди других подключённых компьютеров.

Выполняя роль сетевого хранилища, к другим устройствам этот мини-сервер подключается по обыкновенному Ethernet-кабелю. Дальнейший доступ к его настройкам осуществляется через любой браузер с подключением к сетевому адресу NAS. Имеющиеся данные на нём можно использовать как по Ethernet-кабелю, так и при помощи Wi-Fi.

Эта технология позволяет обеспечить достаточно надёжный уровень хранения информации и предоставлять к ней удобный лёгкий доступ для доверенных лиц.

Особенности подключения жёстких дисков к ноутбукам

Принцип работы HDD со стационарным компьютером предельно прост и понятен каждому - в большинстве случаев требуется соответствующим кабелем соединить разъемы питания жесткого диска с блоком питания и аналогичным образом подключить устройство к материнской плате. При использовании внешних накопителей можно вообще обойтись всего одним шлейфом (Power eSATA, Thunderbolt).

Но как правильно использовать разъемы жестких дисков ноутбуков? Ведь иная конструкция обязывает учитывать и несколько иные нюансы.

Во-первых, для подключения накопителей информации прямиком «внутрь» самого устройства следует учитывать то, что форм-фактор HDD должен быть обозначен как 2.5”

Во-вторых, в ноутбуке жесткий диск подсоединяется к материнской плате напрямую. Без каких-либо дополнительных кабелей. Достаточно просто открутить на дне предварительно выключенного ноутбука крышку для HDD. Она имеет прямоугольный вид и обычно крепится парой болтов. Именно в ту ёмкость и нужно помещать устройство хранения.

Все разъемы жестких дисков ноутбуков абсолютно идентичны своим более крупным «собратьям», предназначенных для ПК.

Ещё один вариант подключения - воспользоваться переходником. К примеру, накопитель SATA III можно подключить к USB-портам, установленным на ноутбуке, при помощи переходного устройства SATA-USB (на рынке представлено огромное множество подобных устройств для самых разных интерфейсов).

Достаточно лишь подсоединить HDD к переходнику. Его, в свою очередь, подключить к розетке 220В для подачи электропитания. И уже кабелем USB соединить всю эту конструкцию с ноутбуком, после чего жесткий диск будет отображаться при работе как ещё один раздел.

режим 5 передачи UltraDMA (UDMA), позволяющий передавать данные со скоростью до 100 Мбайт/с (так называемая спецификация UDMA/100, UltraATA/100 или просто ATA/100);

количество секторов, приходящихся на каждую команду, увеличилось с 8-разрядных чисел (256 секторов, или 131 Кбайт) до 16-разрядных (65536 секторов, или 33,5 Мбайт), что позволило повысить эффективность передачи файлов большого размера;

расширение адресации LBA с 2 28 до 2 48 (281474976710656) секторов, что позволяет поддерживать диски емкостью до 144,12 Пбайт (1 Пбайт равен 1 квадрильону байтов);

адресация CHS признана устаревшей; дисководы должны использовать только 28- или 48-разрядную адресацию LBA.

Помимо повышения скорости передачи данных до 100 Мбайт/с, ATA-6 весьма своевременно увеличил поддерживаемую емкость диска. ATA-5 и стандарты более ранних версий поддерживают диски емкостью не более 136,9 Гбайт, что ограничивает увеличение емкости производимых дисков. В 2001 году появились первые коммерческие 3,5-дюймовые диски, емкость которых превысила 137 Гбайт. На тот момент существовали только SCSIверсии этих накопителей, что было связано с ограничениями стандартов АТА. При использовании стандарта ATA-6 адресация LBA была расширена с 2 28 до 2 48 секторов. Это означает, что вместо 28-разрядного числа, которое использовалось логическим блоком адресации, в стандарте ATA-6 при необходимости может использоваться 48-разрядное число. Это позволяет при емкости сектора, равной 512 байт, повысить максимальную поддерживаемую емкость накопителей до 144,12 Пбайт (т.е. более 144,12 квадрильона байтов!) Следует отметить, что 48-разрядная адресация является необязательной и используется только для дисководов, емкость которых превышает 137 Гбайт. Дисководы, емкость которых меньше или равна 137 Гбайт, могут использовать как 28-, так и 48-разрядную адресацию.

Стандарт ATA/ATAPI-7

Работа над стандартом ATA-7 началась в конце 2001 года, а его окончательная версия была опубликована в 2004 году. Как и все стандарты ATA, он опирается на предыдущую версию, дополняя ее некоторыми возможностями.

Среди основных нововведений в стандарте ATA-7 можно выделить следующие.

Добавлен режим 6 Ultra DMA, увеличивающий скорость передачи данных до 133 Мбайт/с. Как и в режиме 5 (100 Мбайт/с) и режиме 4 UDMA (66 Мбайт/с) обязательно использование 80-жильного кабеля.

Добавлена поддержка длинных физических секторов. Это позволяет форматировать устройства так, чтобы один физический сектор содержал несколько логических секторов. Каждый физический сектор хранит поле кода коррекции ошибок (ECC), так что увеличение емкости физического сектора позволило повысить эффективность кодов ECC, которых стало меньше.

Добавлена поддержка длинных логических секторов. Это позволило серверным приложениям в каждом секторе использовать дополнительные байты (520 или 528 байт вместо 512 байт). Устройства, использующие длинные логические секторы, не имеют обратной совместимости с устройствами и приложениями, использующими стандартные 512-байтовые секторы (такими, как стандартные настольные и портативные системы).

В стандарт ATA-7 включены требования к последовательному интерфейсу ATA (SATA).

Документ стандарта ATA-7 разбит на три тома. В первый том вошли набор команд и логические регистры. Второй том посвящен протоколам параллельной передачи данных, а третий том - протоколам последовательной передачи данных.

Благодаря использованию режимов UDMA пропускная способность интерфейса, соединяющего контроллер, встроенный в накопитель, с системной платой, заметно повысилась. Но, несмотря на это, средняя максимальная скорость передачи при чтении данных в большинстве накопителей ATA, к числу которых относятся дисководы, поддерживающие режим UDMA Mode 6 (133 Мбайт/с), все еще не превышает 60 Мбайт/с. Это означает, что при использовании современных накопителей ATA, позволяющих передавать данные от дисковода к системной плате со скоростью 133 Мбайт/с, фактическая скорость передачи данных, считываемых головками с жестких дисков накопителя, будет примерно вдвое меньше. Исходя из этих соображений, можно заметить, что использование накопителя, поддерживающего режим UDMA Mode 6 (133 Мбайт/с), и системной платы, работающей только в режиме UDMA Mode 5 (100 Мбайт/с), приводит к весьма незначительному снижению фактической скорости передачи данных. Аналогично этому замена хостадаптера ATA, имеющего скорость передачи 100 Мбайт/с, устройством с пропускной способностью 133 Мбайт/с не позволит повысить фактическую скорость передачи данных при использовании накопителя, считывающего данные с жестких дисков примерно с половинной скоростью. При выборе накопителя не забывайте о том, что скорость передачи носителей является более важным показателем, чем скорость передачи интерфейса, так как представляет собой главный ограничивающий фактор.

Режим передачи данных со скоростью 133 Мбайт/с был изначально предложен компанией Maxtor, и только немногие производители впоследствии поддержали его. В среде производителей наборов микросхем системной логики компании VIA, ALi и SiS интегрировали поддержку режима ATA/133 до перехода к интерфейсу Serial ATA; Intel же воздержалась от этого шага. Это значит, что подавляющее большинство систем не имеют поддержки режима ATA/133; в то же время все устройства ATA/133 способны работать и в режиме ATA/100.

Следует заметить, что ATA-7 стал последней версией почтенного стандарта параллельного интерфейса ATA. Будущее стандарта ATA - последовательный интерфейс SATA, который рассматривается далее и который был интегрирован в стандарт ATA-7.

Стандарт SATA/ATAPI-8

В 2004 году была начата работа над стандартом SATA-8, который базируется на стандарте ATA-7 и подразумевает дальнейшее развитие Serial ATA с одновременной полной поддержкой параллельного интерфейса ATA. Основные нововведения стандарта SATA-8 следующие:

Компания Compaq впервые представила в выпускаемых компьютерах специальный шинный адаптер, обеспечивший подключение 98-контактного краевого разъема шины АТ (также известной как ISA), расположенного на системной плате, к меньшему 40-контактному разъему, применяемому для соединения с накопителем. 40-контактного разъема оказалось вполнедостаточно, поскольку контроллеру жесткого диска хватало 40 линий шины ISA. В меньших по размеру 2,5-дюймовых накопителях АТА, применяемых в портативных компьютерах, используется расширенный 44-контактный разъем, содержащий дополнительные контакты питания. Стандартному контроллеру жесткого диска АТ требуются только сигнальные контакты оригинальной шины ISA, поддерживаемые шиной АТА. Например, поскольку первичный контроллер диска АТ задействует лишь линию запроса прерывания 14 (IRQ 14), основной разъем системной платы АТА предоставляет только эту линию запроса, не требуя использования других линий IRQ. Даже в том случае, если интерфейс АТА встроен в такой компонент набора микросхем системной логики, как южный мост или контроллер вводавывода (что типично для современных компьютеров), и работает на высоких тактовых частотах шины данных, схема расположения выводов и функциональное назначение контактов не отличаются от оригинальной конструкции шины ISA.

Примечание!
Многие пользователи полагают, что в компьютерах, в которых разъем IDE установлен на системной плате, контроллер жесткого диска расположен на ней же. На самом деле это не так: контроллер находится в самом жестком диске. Несмотря на то что интегрированные в материнскую плату порты ATA часто называют контроллерами, с технической точки зрения их правильнее было бы называть адаптерами контроллеров (хотя мне никогда не приходилось слышать такой термин), т.е. устройствами, подключающими контроллер к шине.

Через некоторое время 40-контактный разъем и метод построения дискового интерфейса были представлены на рассмотрение в Комитет по стандартам при ANSI. Совместными усилиями этого института и компанийизготовителей были устранены некоторые шероховатости, “подчищены хвосты”, и в марте 1989 года был опубликован стандарт на интерфейсы, известный как CAM ATA. Однако еще до появления этого стандарта многие компании, например Conner Peripherals, вслед за CDC внесли некоторые изменения в первоначальную конструкцию. В результате многие старые накопители ATA очень трудно объединять в двухдисковую конфигурацию, принятую в современных системах. К началу 1990-х годов большинство производителей жестких дисков привели выпускаемые устройства в соответствие официальному стандарту, что решило все проблемы совместимости.

Некоторые разделы стандарта ATA не конкретизированы, и изготовителям предоставлена определенная свобода творчества при введении собственных команд и функций. Кстати, именно поэтому низкоуровневое форматирование накопителей IDE превратилось в столь сложную проблему. Программа форматирования при перезаписи заголовков секторов и создании карты дефектов должна обладать возможностью использования набора команд, разработанного для конкретной модели жесткого диска. К сожалению, при таком подходе размывается само понятие “стандарт”. Большинство производителей жестких дисков публикуют программы низкоуровневого форматирования на своих сайтах поддержки.

Примечание!
Многие путают 16- и 32-разрядные подключения жестких дисков с 16- и 32-разрядными шинами. Подключение к шине PCI позволяет установить 32-разрядное (а в некоторых версиях и 64-разрядное) соединение между шиной и управляющим интерфейсом ATA, который обычно находится в южном мостe или контроллере ввода-вывода набора микросхем системной логики. В то же время параллельный интерфейс PATA между управляющим интерфейсом и самим устройством является 16-разрядным. Таким образом, одновременная передача данных между устройством и управляющим интерфейсом на материнской плате осуществляется всего по 16 каналам. Несмотря на это тактовая частота интерфейса ATA достаточно высока, чтобы обслужить один или два жестких диска при полной утилизации 16-разрядного канала. То же самое справедливо и для интерфейса SATA: несмотря на то что одновременно передается только один бит, этот интерфейс способен обеспечить экстремально высокие скорости передачи данных.

Стандартная шина PАТА представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс, т.е. по интерфейсному кабелю одновременно передается 16 бит данных (разрядов). Интерфейс SATA обеспечивает единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет уменьшить геометрические размеры используемого кабеля и обеспечить более высокую эффективность его работы, которая достигается за счет повышения циклической частоты передачи информации. На рисунке сравниваются размеры кабелей питания и данных шины SATA с геометрическими параметрами кабелей для параллельного интерфейса АТА (PATA).

Основным преимуществом накопителей АТА по сравнению со старыми интерфейсами, созданными на основе отдельных контроллеров, а также более современными хостинтерфейсами шины данных, к которым относятся SCSI и IEEE-1394 (iLink или FireWire), является их низкая стоимость. Отсутствие отдельных контроллеров или хостадаптеров позволяет упростить структуру кабельного соединения, благодаря чему стоимость накопителей АТА значительно ниже, чем стоимость комбинации стандартного контроллера и накопителя.

В контексте рабочих характеристик накопители АТА являются одними из наиболее эффективных устройств, несмотря на то что могут быть отнесены и к числу довольно низкопроизводительных. Противоречивость этих утверждений стала результатом широкого разнообразия накопителей данного типа. Каждый накопитель посвоему уникален, поэтому сделать какиелибо обобщения практически невозможно. Тем не менее модели высокого класса по своим рабочим характеристикам ничем не уступают накопителям других типов, представленным на рынке однопользовательских однозадачных операционных систем.