...
...

Дебри Хранения: от пещеры до небоскребов

Дебри Хранения: от пещеры до небоскребов На этом этапе нашего путешествия через Дебри Хранения мы рассмотрим два наиболее распространенных интерфейса ввода-вывода, которые используются на данный момент: Advanced Technology Attachment (ATA) и Small Computer System Interface (SCSI). В ATA используется параллельная 16-битная шина, также в SCSI используются параллельные 8- и 16-битные шины. Другой протокол шины - IEEE 1394 FireWire - мы рассмотрим в следующем выпуске.

В этой статье мы обсудим саму идею протоколов и стандарты ATA интерфейса. В следующий раз мы закапаемся в длинной полемике о SCSI протоколах и попытаемся избежать ловушек при установке SCSI-устройства. В контексте нашего обсуждения "протокол" - спецификация, которая описывает все детали кабелей, коннекторов, синхронность и электрические сигналы, что характеризуют отдельную шину (часто называемую каналом). Протокол должен также точно определять правила использования шины. Эти правила реализованы в командах, которые управляют устройствами и движением данных по шине. Что такое шина? Это физическое соединение (использующее обычные или оптоволоконные кабели), что связывает устройства ввода-вывода с контроллером шины. Другое определение: протокол обозначает технологию соединения или, более распространенно, стандарт интерфейса. Также протоколы могут быть довольно комплексными, при повышении скорости шины незначительные детали становятся более важными. Протоколы бывают официальные и неофициальные. Протоколы официальные - если прошли стандартизацию (ANSI). Протоколы неофициальные - когда они еще не установлены как стандарт. Последние использовались некоторыми продавцами, которые не хотели ждать завершения довольно медленного официального процесса. Обычно протоколы изменяются со временем: с уточнениями или добавлениями к изначальной концепции.

В мэйнфреймах и суперкомпьютерах использовали такие типы стандартов интерфейсов для соединения внешних дисковых контроллеров и дисков, как Block Multiplexer Channel (BMC), Enterprise System Connection (ESCON), также как и различные запатентованные оптоволоконные каналы. Эти технологии шин ограничены скоростью передачи 3-9 МБ/с. Некоторые высокопроизводительные системы также поддерживали High-Performance Parallel Interface (HIPPI) 1-3 со скоростями от 75 до 100 МБ/с. Более старые миникомпьютеры использовали Intelligent Interface Bus (IPI) и Hewlett-Packard Interface Bus (HPIB) протоколы (оба = около 5 МБ/с) для собственных технологий обработки, хранения и передачи данных. Рабочие станции и серверы под UNIX - современная замена миникомпьютеров, применяющих IPI, HPIB и SCSI протоколы. В PC применяются (ST) 506/412, ATA и SCSI протоколы как характерные им технологии соединения. Недавно появилась новая технология шины, известная как Fibre Channel с FC-AL и FC-SW (100МБ/с). Обратите внимание, что Fibre Channel накопители используют SCSI протоколы. Полезно отметить, что ATA и SCSI состоят из двойных слоев протоколов: высокого уровня логический слой и отдельный низкого уровня слой пересылки. Логический слой определяет команды, слой передачи определяет электрические характеристики, схемы кодирования и процедуры трансмиссии. Нижний слой может быть заменен (как в случае с ATA-5 протоколом) без нарушения верхнего слоя.

стандарт ATA

Стандарт ATA появился в конце 1980 года благодаря SFFС - Small From Factor Committee - комитету, группе ведущих инженеров, отобранных с различных производителей жестких дисков, включая WD Corp. Эта работа далее была переведена к ANSI, где X3T9.2 TASK Group развила ее в новый недорогой интерфейс дисковых накопителей. IBM первая использовала этот стандарт в своих PC-AT, это был первый шаг к замене 5 Мб жестких дисков для PC-XT с использованием (ST) 506/412 интерфейса. После чего ATA стандарт нашел применение довольно быстро.

Обратите внимание, что большинство пользователей, и в меньшей степени продавцы, называют АТА стандарт IDE или EIDE стандартом; все-таки правильное название для этого протокола - ATA. IDE говорит только о том, что контроллер диска находится на самом накопителе.

Чтобы в дальнейшем не путаться с названиями, давайте поближе рассмотрим ATA стандарты.

стандарт ATA-1

Этот стандарт использует 40-жильный кабель, к которому можно подключить до двух накопителей. ATA определяет набор команд, которые используются ATA драйвером ОС, чтобы управлять дисками. Напомним, что ATA (или IDE) контроллера в PC как такогого нет.

ATA-1 (1994 г.) характеризуется PIO 0, 1 и 2 режимами с пиковой скоростью передачи 3.3, 5.2 и 8.3 МБ/с соответственно. Обратите внимание, что с PIO 2 режимом скорость также ограничена 16-битной ISA шиной. Только дисковые накопители подходят под этот стандарт.

стандарт ATA-2

В конце 1991 года системная шина ISA (8-битная, 8-MHz) и EISA (16-битная, 8-MHz) стали главным узким местом в PC в связи с потребностью увеличения производительности графических карт для поддержки Windows. С появлением (1992 г.) шины VLB (32-битной, 33-MHz) и PCI 2.0 (1993 г.) производительности ATA-1 дисков стало не хватать.

В 1996 году SFFC утвердил ATA-2 стандарт. WD первым начал выпускать ATA-2 устройства, закрепив за ними термин EIDE. Таким образом они получили изрядную долю рынка жеских дисков. В свою очередь Seagate и Quantum закрепили за своими устройствами термин FastATA - более корректно - но что из них правильно? Сейчас использование термина IDE некорректно, но он доминировал на протяжении нескольких лет. Таким образом, для большинства людей EIDE кажется более натуральным. Новшенством стали PIO 3 и 4 режимы, также как и режим DMA - соответственно скорость передачи в PCs достигла 11.1 и 16.6 МБ/с. На самом деле было достижимо только = около 7.8 МБ/с и накопители были ограничены максимальной скоростью передачи = около 10 МБ/с. Некоторые plug-and-play свойства, такие как режим LBA, позволили использовать накопители объемом больше, чем 504 Мб.

Стандарт ATA-3 (1997 г.) был пересмотром официального ATA-2 стандарта с добавлением различных нововведений для повышения надежности и достижения больших скоростей, также в нем была применена технология S.M.A.R.T. для отслеживания ошибок в работе накопителя.

ATA-4

Стандарт ATA-4 определен режимом UltraATA33. За счет использования DMA трансферов была достигнута скорость 33 МБ/с. Новый 80-жильный "IDE" интерфейс позволил обеспечивать контроль над ошибками (CRC).

Новые свойственные SCSI возможности дополнены в ATA-4 и включают поддержку очереди для команд, которая позволяет диску получить несколько запросов перед тем, как он начнет отвечать на первый. Теперь больше не нужно, чтобы хост посылал отдельную команду диску и ждал ее завершения, чтобы отдать следующую. Поддержка требует внесения значительных изменений в файловую систему. ATA-4 имеет неплохую реализацию в ОС Linux, а также Windows 2K.

ATA-5

Недавно появившийся протокол UltraATA66 был отнесен к стандарту ATA-5. В ATA-5 удвоена пропускная способность по сравнению с UltraATA33 за счет уменьшения на половину времени установки трансфера. С появлением ATA-5 стало возможной автоматическая проверка секторов на целостность, как в SCSI. Это является дополнением к технологии S.M.A.R.T. (впервые реализованной в ATA-3).

Эта возможность реализована в жестких дисках Maxtor DiamondMax Plus 40 (MaxSafe) и WD Expert (Data Lifeguard). Также Maxtor (в отличие от других производителей) устанавливает на контроллер диска два процессора, они называют эту уникальную технологию DualWave.

ATA-5 обеспечивает высокую производительность последовательной шины, к которой может быть подсоединено одно устройства. Это решает проблему распиновки кабеля.

Также как ATA-4, устройство, использующее интерфейс UltraATA66, должно быть подключено посредством 80-жильного шлейфа.

ATAPI

Давайте обратим внимание на еще одно существо, скрывающееся в Дебрях страны Storland. Стандарт ATAPI разработан для таких устройств, как ATA CD-ROMs, DVD-ROMs и ленточных накопителей, которые подключаются посредством IDE кабеля. Командная структура ATA для таких устройств больше похожа на сетевые протоколы (такие как TCP/IP, IPX, AppleTalk и другие), в отличие от жестких дисков. Команды и данные посылаются ATAPI устройствам пакетами.

В следующий раз мы окажемся глубоко в Болотах страны Storland. Мы рассмотрим SCSI протоколы и основные различия между ATA и SCSI дисками. Al, al.leon@usa.net (c) компьютерная газета


© Компьютерная газета

полезные ссылки
IP камеры видеонаблюдения