Скоростные возможности интерфейса АТА

Опубликовано января 5, 2012 в Как подключаются устройства ATA/ATAPI

Скоростные возможности интерфейса АТА

Скоростные возможности интерфейса АТАКак уже отмечалось в других статьях данного сайта, основной интерфейс, используемый для подключения жестких дисков, лент, устройств внешней памяти, оптических дисков CD и DVD к персональному компьютеру, называется ATA (AT Attachment).

Первоначальная версия стандарта была разработана в 1986 году компанией Western Digital и получила название — электроника, встроенная в привод (Integrated Drive Electronics — IDE). Этот интерфейс предусматривал интеграцию контроллера жесткого диска внутрь привода. Дисководы ранних моделей подключались к контроллеру, расположенному на отдельной плате.

Интерфейс IDE по сравнению с предшественниками — ESDI, ST-506 и ST-412, позволил реализовать следующие возможности

1.    Улучшить характеристики накопителей (за счет меньшею расстояния до контроллера).

2.    Упростить управление им (поскольку контроллер IDE абстрагировался от деталей работы привода).

3.    Удешевить производство (контроллер привода рассчитывали только на собственный привод, а не на все возможные).

После появления стандарта IDE был разработан стандарт расширенный IDE — EIDE (Enhanced IDE). Этот стандарт увеличил емкость жестких дисков, поддерживаемых интерфейсом, до 8.4 Гбайт.

Поначалу интерфейс EIDE использовался с жесткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, главным образом использующими сменные носители — CD, DVD, ленты, дискеты высокой емкости, например ZIP, а также магнитооптические диски LS-120 и 15-240, а также звуковые карты.

В 1989 году интерфейс IDE был зарегистрирован органом стандартизации ANSI как ATA. Расширенный стандарт EIDE получил название ATAPI (Advanced Technology Attachment Packet Interface), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит так — АТА/АТАР1. После появления интерфейса SATA с 2003 года этот параллельный интерфейс обозначается РАТА (Parallel ATA).

Протоколом ATA описывается интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по 40-жильному кабелю команды. Поскольку накопители IDE содержат встроенный контроллер, их можно подключать непосредственно к разъему на системной плате. Допускается вместо термина АТА использовать терминологию IDE и EIDE.

Первые версии стандарта АТА предусматривали реализацию обмена с устройством путем очень медленного способа — программного ввода-вывода (Programmed Input- Output — PIO). PIO базируется на обработке прерываний, поступающих от устройства микропроцессором, и доступе к памяти выполнением команд ввода-вывода.

Существует несколько модификаций протокола обмена PIO (0-4) со скоростной реализацией в пределах 3,3-16,67 Мбайт/с. В дальнейшем для обмена использовался другой метод — прямого доступа к памяти (ПДП) (Direct Memory Access — DMA).

В технологии DMA данные между памятью и устройством перекачиваются напрямую, минуя процессор, что экономит машинное время и повышает быстродействие шины АТА. Операция DMA возможна, если режим поддерживается одновременно BIOS, чипсетом, электроникой жесткого диска и операционной системой. Первые реализации DMA обеспечивали пропускную способность шины в пределах 2,1-16,67 Мбайт/с.

В дальнейшем появились модификации DMA — UDMA (Ultra DMA), которые повысили пропускную способность шины до 16,6-133,2 Мбайт/с. В UDMA данные передаются по фронту и срезу синхросигнала, что вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу.

Также была введена проверка на четность CRC, что повысило надежность передачи информации, максимальный объем диска при 28-разрядной адресации был расширен до 137 Гбайт.

Новейшие спецификации АТА предполагают 48-разрядную адресацию и предел емкости диска 144 Петабайт.

0