IDE-диски

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.

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 .