Интерфейсы для дисковых накопителей

Для того чтобы обмениваться данными с микропроцессором, оперативной памятью и другими компонентами ПК, жесткий диск подключен к материнской плате специальным шлейфом, по которому передаются данные и команды управления диском. Этот шлейф подключается к разъему на материнской плате, который и является выводом локальной шины (интерфейса). Рассмотрим различные интерфейсы подключения жестких дисков. Различают HDD, главным образом, по способу подключения (интерфейсу) к материнской плате. Физически разъем имеет разные размеры и количество контактов. Кроме того, различные интерфейсы реализуют и совершенно различные способы передачи информации по локальной шине.

В компьютерных технологиях на сей момент известны два способа передачи информации от внутренних и периферийных устройств – параллельный и последовательный. Ранее уже отмечалось, что намечается постепенный переход на применение последовательного варианта, который упрощает конструкцию материнской платы, за счет меньшего количества проводящих каналов.

Длительное время подключение дисковых устройств (винчестера, CD-, DVD ROM) к материнской плате осуществлялась только на технологии параллельного способа подключения. Сегодня его называют как PATA (Parallel ATA). С 2001 года начал внедряться новый интерфейс Serial ATA (SATA). Новый Serial ATA, как следует из названия, является последовательным.

Название PATA появилось в литературе относительно недавно (с 2003 года) в связи с появлением на рынке винчестеров модельного ряда SATA. До этого все они имели единый интерфейс, который развивался, прежде всего, в плане увеличения скорости передачи данных по локальной шине.

IDE/АТА. Первоначально все винчестера характеризовались как IDE (Integrated Drive Electronics) — это название типа интерфейса. IDE был разработан фирмой Western Digital (США) в 80-е годы ХХ века. Интерфейс состоит из аппаратной и программной частей. EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics) является развитием более ранней версии интерфейса IDE.

Имеется и другие варианты названия этих же винчестеров – ATA (AT Attachment). Национальным институтом стандартизации США (ANSI) была разработана и принята серия стандартов для дисковых устройств АТА (AT Attachment, то есть относящихся к классу машин типа IBM AT).

Названия указанных стандартов используются как синонимы наименований интерфейсов IDE и EIDE. В аналогичном смысле применяются также термины IDE/ATA и ATA/IDE. ATA характеризует техническое исполнение жесткого диска (HDD) с контроллером, интегрированным в систему самого жесткого диска. Существует несколько версий АТА, разработанных комитетом стандартов. Известны такие названия как ATAPI; ATA-2; ATA-3,АТА-4, ATA-5, ATA-6. АТА не предназначен для внешних подключений и не поддерживает шлейфы длиной более 60 см. ATAPI (AT Attachment Packet Interface) предназначался для подключения CD дисководов. ATAPI позволяет подключать к ПК другие периферийные устройства при помощи стандартного шлейфа IDE (в частности, дисководы CD-ROM, внешние архивирующие устройства типа Zip). Один канал АТА может поддерживать до двух дисков, первичный — master и вторичный — slave. Очень часто ставят на один канал жесткий диск как master и другое, более медленное устройство типа CD-ROM как slave.

На рынке присутствуют четыре основных стандарта IDE-дисков: АТА/33, АТА/66, АТА/100 и АТА/133, последние два из которых используются в настоящее время. В данном случае число показывает максимальную пропускную способность в мегабайтах в секунду. Для АТА/66, АТА/100и АТА/133 требуется специальный 80-контактный шлейф, а со стандартным 40-контактным АТА/66/100 диск будет работать, как АТА/33. Как правило, такой кабель идет в комплекте со всеми материнскими платами, поддерживающими АТА/66/100/133. Эти стандарты называют одним словом — Ultra DMA – этот интерфейс, разработан фирмой Quantum. Все IDE-контроллеры современных чипсетов поддерживают режимы работы UltraDMA 33/66/100/133.

SATA. В чем принципиальная разница между IDE/АTA (PATA) и новым Serial ATA. Новый Serial ATA, как следует из названия, является последовательным, а устаревший IDE/ATA имеет параллельный интерфейс. Главным основанием при переходе с параллельного на последовательный интерфейс (помимо увеличения скорости передачи данных, об этом ниже) можно считать отказ от использования многожильного 80-контактного шлейфа (UDMA 66/100 и 133) длиной не более 0,60 м в пользу более тонкого (кабель с семью проводами, разъемы всего 8 мм шириной) шлейфа SATA длиной до 1 м. Благодаря узкому и длинному кабелю упрощается компоновка устройств и улучшается вентиляция внутри корпуса ПК.

У интерфейса SATA есть два главных преимущества. Первое –максимальная пропускная способность 150 Мбайт/сек, причем это только в первой версии, а затем планируется постепенный переход на 300 или даже 600 Мбайт/сек. Второе – возможность горячего подключения (hot swap), что снижает риск случайного повреждения HDD и упрощает процесс сборки.

SCSI. SCSI (Small Computer System Interface) высокоскоростной интерфейс для подключения прежде всего дисковых накопителей, а также для устройств где необходимо вводить большие объемы информации (например, сканер). SCSI был разработан в начале 1970-х годов для мини-ЭВМ. Основной задачей того времени было (да и остается сегодня) увеличение скорости обмена информации между периферийными устройствами. SCSI обеспечивает скорость обмена до 160 Мбайт/с, что сегодня достигают и другие новые интерфейсы­ – SATA. SCSI давно стал стандартным интерфейсом для рабочих станций и серверов. SCSI-привод работает со скоростью 15000 об/мин, который быстрее винчестеров стандарта PATA и SATA. И хотя по стоимости SCSI обходится существенно дороже IDE, но это компенсируется гораздо большей пропускной способностью, а также поддержкой большего количества устройств на одном канале, увеличенной длиной кабелей (до 12м), поддержкой внешних устройств и многозадачность. Для подключения SCSI-устройств на материнской плате должен иметься специальный разъем. Необходимо заметить, что на массового потребителя этот разъем не рассчитан.

Обычная шина SCSI может нести на себе до 8 устройств, а широкая (wide) – до 16. Сам SCSI-контроллер занимает один адрес, а остальные 15 оставляет для подключаемых устройств. Существует множество различных вариантов SCSI.

Главное преимущество SCSI выражается термином high-end, то есть самые быстрые, самые объемистые жесткие диски имеют интерфейс SCSI. Например, Seagate Cheetah с 15 000 оборотов на шпинделе в варианте IDE никогда не производился и вряд ли будет. А способность поддерживать до 15 устройств на одном канале говорит об отличной масштабируемости, что для определенных целей тоже крайне важно.