Существует два принци­пиально разных интерфейса - IDE (он же АТА) и SCSI (Small Computer System Interface, системный интерфейс малых компьютеров).

Интерфейс IDE (ATA)

Основной интерфейс, используемый для подключения жесткого диска к современному PC, называется IDE (IntegratedDrive Electronics). Фактически он представляет собой связь между системной платой и электроникой или контроллером, встроенными в накопитель. Этот интерфейс постоянно развивается - в настоящее время существует несколько его модификаций.

Интерфейс IDE, широко используемый в запоминающих устройствах современных компьютеров, разрабатывался как интерфейс жесткого диска. Однако сейчас он использу­ется для поддержки не только жестких дисков, но и многих других устройств, например накопителей на магнитной ленте, CD/DVD-ROM

На данный момент утверждены следующие стандарты ATA:

РIO (Programmed Input/Output) - наиболее "старый" способ передачи данных по интерфейсу АТА. Программированием работы в этом случае занимается центральный процессор. Существует несколько режимов РIO, различающихся макси­мальной скоростью пакетной передачи данных: Mode 0 = 3,3; Mode 1 = 5,2; Mode 2 = 8,3; Mode 3 = 11,11 и Mode 4 = 16,67 Мбайт/с.

DMA (Direct Memory Access) - прямой доступ к памяти. Это специальный протокол, который позволяет устройству копировать данные в оперативную память без участия ЦП. Существует несколько режимов: DMA Mode 0 = 4,17; DMA Mode 1 = 13,33 и DMA Mode 2 = 16,63 Мбайт/с.

Ultra DMA поддерживается всеми современными жесткими дисками. Имеются следующие режимы: UDMA0=16.67, UDMA1=25, UDMA2=33.33, UDMA3=44.44, UDMA4=66.67, UDMA5=100, UDMA0=133 Мбайт/с,

Block mode - блочный метод передачи данных. Позволяет за один тактирующий импульс передать блок данных (адресов), что уменьшает нагрузку на центральный процессор и увеличивает быстродействие интерфейса.

Bus-Mastering - режим работы, при котором устройство способно "захватывать" управление шиной. В момент захвата всем остальным устройствам приходится ожидать, пока операция чтения/записи, инициированная контроллером винчестера, не закончится.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) - технология заключается в создании механизма предсказания возможного выхода из строя жесткою диска, благодаря чему предотвращается потеря данных. При этом часть электронной схемы контроллера постоянно занята ведением ста­тистики рабочих параметров. Вся информация со­храняется в микросхеме Flash-памяти и в любой момент может быть ис­пользована программами анализа.

ИНТЕРФЕЙС ATAPI (ATA PACKET INTERFACE)

ATAPI (АТА Packet Interface) -модификация интерфейса АТА, позволяющая кроме жесткого диска подключить к компьютеру любое другое устройство, имеющее интерфейс программно совместимый с IDE (EIDE). Представляет собой программную надстройку над одной из модификаций АТА, позволяющей ввести новые команды для организации работы, например, привода CD-ROM или Iomega Zip.

Интерфейс SATA (Serial ATA)

Serial ATA - стандарт поддерживает практически все накопители (винчестеры, приводы CD-ROM и DVD, флоппи-дисководы и т.д.). Serial АТА предусматривает работу при более низких напряжениях - 250 мВ (у обыч­ного канала IDE сигналы имеют напряжение 5 В), максимальная пропуск­ная способность увеличена до 1200 Мбит/с, количество проводов кабеля сокращено до семи и до метра увеличена его допустимая длина. Интерфейс допускает "горячее подключение" устройств.

В интерфейсе используется узкий 7-жильный кабель с ключевы­ми разъемами шириной не более 14 мм (0,55 дюйма) на каждом конце. Подобная конструк­ция позволяет избежать проблем с циркуляцией воздуха, возникающих при использовании более широких кабелей стандарта ATA. Разъемы находятся только на концах кабелей. Кабели, в свою очередь, используются для соединения устрой­ства непосредственно с контроллером (обычно на системной плате). В последовательном интерфейсе перемычки главный/подчиненный не используются, так как каждый кабель поддерживает только одно устройство.

Очевидно, что через некоторое время Serial ATA (SATA), как фактический стандарт внутренних накопителей, полностью заменит параллельный интерфейс АТА.

Интерфейс ATA RAID

Избыточный массив независимых (или недорогих) дисковых накопителей (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks - RAID) разрабатывался в целях повышения отка­зоустойчивости и эффективности систем компьютерных запоминающих устройств. Тех­нология RAID была разработана в Калифорнийском университете в 1987 году. В ее основу был положен принцип использования нескольких дисков небольшого объема, взаимодей­ствующих друг с другом посредством специального программного и аппаратного обеспе­чения, в качестве одного диска большой емкости.

Избыточный массив независимых дисковых накопителей (RAID) обыч­но выполняется посредством платы контроллера RAID. Кроме того, реализация RAID может быть обеспечена с помощью соответствующего программного обеспечения (что, правда, не рекомендуется). Существуют следующие уровни RAID.

■ Уровень RAID 0 - расслоение. Содержимое файла записывается одновременно на несколько дисков матрицы, которая работает как один дисковод большой емкости. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения/записи, но очень низкую надежность. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 1 - зеркальное отражение. Данные, записанные на одном диске, дублируются на другом, что обеспечивает превосходную отказоустойчивость (при повреждении одного диска происходит считывание данных с другого диска). При этом заметного повышения эффективности матрицы по сравнению с отдельным дисководом не происходит. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 2 -разрядный код коррекции ошибок. Одновременно происходит побитовое дробление данных и запись кода коррекции ошибок (ЕСС) на нескольких дисках. Этот уровень предназначен для запоминающих устройств, не поддерживающих ЕСС (все дисководы SCSI и ATA имеют встроенный внутренний код коррекции ошибок). Обеспечивает высокую скорость передачи данных и достаточную надежность матрицы. Для реализации этого уровня требуется несколько дисководов.

■ Уровень RAID 3 - расслоение с контролем четности. Объединение уровня RAID 0 с дополнительным дисководом, используемым для обработки информации контроля четности. Этот уровень фактически представляет собой видоизмененный уровень RAID 0, для которого характерно уменьшение общей полезной емкости матрицы при сохранении числа дисководов. Однако при этом достигается высокий уровень целостности данных и отказоустойчивости, так как в случае повреждения одного из дисков, данные могут быть восстановлены. Для реализации этого уровня необходи­ мы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 4 - cблокированные данные с контролем четности. Этот уровень подобен уровню RAID 3 и отличается только тем, что запись информации осуществляется на независимые дисководы в виде больших блоков данных, что приводит к увеличению скорости чтения больших файлов. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 5 - сблокированные данные с распределенным контролем четности. Этот уровень подобен RAID 4, но предполагает более высокую производительность, которая достигается за счет распределения системы контроля четности по категориям жестких дисков. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 6 - сблокированные данные с двойным распределенным контролем четности. Подобен уровню RAID 5 и отличается тем, что данные контроля четности записываются дважды, за счет использования двух различных схем контроля четности. Это обеспечивает более высокую надежность матрицы в случае множественных отказов дисковода. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, четыре дисковода (два или более для данных и два для контроля четности).

Например, опера­ционные системы Windows NT/2000 и XP Server поддерживают реализацию RAID на программном уровне, используя при этом как расслоение, так и зеркальное отображение данных. Для установки параметров и управления функциями RAID, а также восстановле­ния поврежденных данных в этих операционных системах используется программа Disk Administrator. Тем не менее при организации сервера, который должен сочетать в себе эф­фективность и надежность, лучше воспользоваться контроллерами ATA или SCSI RAID, аппаратно поддерживающими уровни RAID 3 или 5.

Интерфейс SCSI

Интерфейс является универсальным, т. е. подходит для под­ключения практически всех классов устройств: накопителей, сканеров и т. п.

1) Базовый интерфейс SCSI-1, представляет собой универсальный интерфейс для подключения внешних или внутренних устройств. Имея 8-разрядную шину данных, максимальная ско­рость которой достигает 5 Мбит/с, он способен практически одновременно работать с 7-ю устройствами. Используется 50-ти контактный кабель.

2) SCSI-2 - возможность расширения шины данных до 16 разрядов, что позволило увеличить пропускную способность до 10 Мбайт/с. Используются дополнительные расширения SCSI-2: Wide SCSI-2 (широкий SCSI), Fast SCSI-2 (быст­рый SCSI).

У Fast SCSI-2 за счет уменьшения различных временных задержек увеличена скорость передачи данных до 10 Мбайт/с (частота шины 10 МГц).

У Wide SCSI-2 добавлены новые команды, а поддержка контроля четности сделана обязательной. Скорость передачи данных до 20 Мбайт/с (частота шины 10 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

3) SCSI-3 (Ultra Wide SCSI) - продолжение развития шины, которое позволило еще вдвое увеличить пропускную способность интерфейса (частота шины 20 МГц). При 8-битной организации скорость обмена составляет до 20 Мбит/с, а при 16-битной - до 40 Мбит/с.

4) SCSI-4 (Ultra 320) - скорость передачи данных до 320 Мбайт/с (частота шины 80 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

5) SCSI-5 (Ultra 640) - скорость передачи данных до 640 Мбайт/с (частота шины 160 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

На уровне электрических соединений интерфейс может выполняться в двух видах:

Линейный (Single Ended) - позволяет передавать сигналы относительно общего провода (с общим или раздельными обратными линиями).;

Каждое устройство на шине SCSI имеет свой идентификационный номер, который называется SCSI ID. Для подключения устройств необходим так называемый хост-адаптер (Host Adapter) - выполняет роль связу­ющего звена между шиной SCSI и системной шиной персонального компьютера. Шина SCSI взаимодействует не с самими устройствами (например, с жесткими дисками), а со встроенными в них контроллерами.

SATA (Serial — ATA , Serial Advanced Technology Attachment ) – разновидность интерфейса компьютерной шины, предназначенный для подключения к шине устройств, оптических приводов, и других.

Был разработан и представлен в 2003 году, как замена ныне устаревшему интерфейсу ATA (AT Attachment ), также известный как IDE . Позже, ATA был переименован в PATA (Parallel ATA , для лучшей узнаваемости и избегания путаницы.

Была создана организация под названием SATA —IO (Sata International Organization ), которая отвечает за развитие, поддержку, и публикацию новых спецификаций как для SATA , так и для SAS (Serial Attached SCSI ).

Преимущества нового интерфейса в сравнении со старым были как физические :уменьшенные габариты разъёмов, шлейфов и меньшее количество контактных ножек (7 против 40 ); так и технические : нативная поддержка «горячей замены » (замена не активного устройства), более быстрая передача данных на более высоких скоростях , увеличенная эффективность очереди команд вводавывода (I O ). Позже, с приходом режима , появилась поддержка технологии .

Теоретически, последовательный порт медленнее параллельного, но повышения скорости удалось добиться благодаря высокой частоте функционирования . Частоту удалось поднять благодаря отсутствию необходимости синхронизации данных, а также большей защищённости кабеля от помех (толще проводник, меньше помех).

В 2008 году, более 90% новых настольных компьютеров использовали для подключения периферии SATA разъём. PATA всё ещё можно приобрести, но продаются они лишь для сохранения совместимости со старыми дисками и материнскими платами.

Ревизии SATA :

SATA 1. x

Первая ревизияинтерфейса предусматривает частоту функционирования 1.5 Ггц , что обеспечивает полосу пропускания 1.5 Гбит/с . Около 20% отнимается на нужды системы кодирования типа 8 b 10 b , где в каждые 10 бит вкладывается ещё 2 бита служебной информации. Таким образом, максимальная скорость равняется 1.2 Гбит/с (150 Мб/с ). Это совсем немного быстрее самой быстрой PATA /133 , но намного лучшее быстродействие достигается в режиме AHCI , где работает поддержка NCQ (Native Command Queuing ). Это значительно улучшает производительность в много-поточных задачах, но не все контроллёры поддерживают AHCI на первой версии SATA .

SATA 2. x

Частота функционирования была увеличена до 3.0 Ггц , что увеличило пропускную способность до 3.0 Гбит/с . Эффективная пропускная способность равняется 2.4Гбит/с (300Мб/ c ), то есть в 2 раза выше чем у SATA 1 . Совместимость между первой и второй ревизией сохранилась. Интерфейсные кабели тоже были сохранены прежние и полностью совместимы между собой.

SATA 3.0

В июле 2008 года, SATA — IO представила спецификации SATA 3.0 , с пропускной способностью 6 Гбит / с . Полный 3.0 стандарт был выпущен в Мае 2009 года.

Эффективная пропускная способность составила 600Мб/с , а частота функционирования 6.0Ггц (то есть поднята только частота). Совместимость сохранилась как в методе передачи данных, так и в разъёмах и проводах; улучшено управление питанием.

Основной сферой применения, где требовалась такая пропускная способность – SSD (твёрдотельные) накопители. Для жёстких дисков, такая пропускная способность не требовалась. Выигрыш для них был в более высокой скорости передачи данных из кэш (DRAM — cache ) памяти диска.

SATA 3.1

Изменения:

• · Появился mSATA , подобный (и совместимый) разъём для твёрдотельных накопителей и устройств ноутбуков, совмещённый с питающей линией малой мощности.
• · Оптические приводы, поддерживающие стандарт, больше не потребляют энергии (совсем) в режиме простоя .
• · Добавлена аппаратная команда очереди , улучшающая производительность и долговечность SSD .
• · Аппаратные функции идентификации , определяющие возможности устройства.
• · Расширенный менеджмент питания , позволяющий устройствам подключенным через SATA 3.1 потреблять меньше энергии .

A dvanced H ost C ontroller I nterface

Открытый хост-интерфейс, предложенный Intel , ставший стандартом. Является более предпочтительным интерфейсом для устройств SATA . Позволяет использовать такие команды SATA как Hot plug (горячая замена), NCQ (Native Command Queuing ). Если в настройках материнской платы не выставлен режим AHCI , то используется «эмуляция IDE » и не поддерживаются новые функции SATA . Версии Windows (практически все) установленные в режиме IDE , не смогут запуститься, если запустить систему с установками AHCI . Для этого потребуются специальные драйвера AHCI , установленные в системе.

e — SATA

Портативная разновидность интерфейса Sata , скорость передачи которого выше чем у 2.0 и IEEE 1394 .

Основные изменения в сравнении с SATA :

• · Разъёмы экранированы и более стойкие для многоразового подключения.
• · Изменена компенсация потерь сигналов, что позволило увеличить максимальную длину кабеля до 2-х метров.
• · Требует подключения 2-х разъёмов, один питания , второй интерфейсный .

eSATAp

– усовершенствованный разъём e — Sata , но с питанием от разъёма. Благодаря этому, e — Sata становится полноценным портативным и универсальным интерфейсом. С выходом USB 3.0 , оказался обделён вниманием, так как USB предлагает более простую реализацию .

mSATA

– PCI — e подобный интерфейс, представленный в Сентябре 2009 года. Предназначен для миниатюрных устройств (твёрдотельных накопителей, портативных жёстких дисков). Также планируется использование в таких портативных устройствах как ноутбуки, и других . Устройства с данным интерфейсом, могут иметь очень миниатюрные размеры , сходные с картами расширения для ноутбуков (к примеру).

Существуют переходники Pata — Sata , Sata — Pata .

Они позволяют подключать устройства с разными интерфейсами, которые эмулируются специальным контроллёром на переходнике. Абсолютное большинство переходников требуют дополнительного питания с блока питания (обычно типа «molex » или 5V разъём для дисководов).

Вы купили новенький жесткий диск для компьютера и не знаете, как его подключить?! В этой статье я постараюсь рассказать об этом подробно и доступно.

Для начала нужно отметить, что жесткий диск подключается к материнской плате или через интерфейс IDE, или через интерфейс SATA. Интерфейс IDE на данный момент считается устаревшим, так как был популярен еще в 90-е годы прошлого века, и новые жесткие диски им уже не оснащаются. Интерфейс SATA встречается во всех компьютерах, которые выпускались примерно с 2009 года. Мы будем рассматривать подключение жесткого диска и с тем, и с тем интерфейсом.

Подключение жесткого диска через SATA-интерфейс

Отключаем системный блок из сети и снимаем боковую панель. В передней части системного блока имеются отсеки для устройств. В верхние отсеки обычно устанавливаются оптические приводы CD/DVD, Blu-Ray, а в нижние предназначены для установки жестких дисков. Если в Вашем системном блоке нет отсеков, какие показаны на рисунке, можете установить жесткий диск в верхний отсек.

Устанавливаем жесткий диск в свободную ячейку таким образом, чтобы разъемы смотрели внутрь системного блока, и крепим его к корпусу винтами: два винта с одной стороны и два с другой.

На этом установка жесткого диска завершена, проверьте, чтоб он не болтался в ячейке.

Теперь можно подключать жесткий диск к материнской плате.

Если Вы приобрели жесткий диск с SATA-интерфейсом, то на самом диске имеется два разъема: тот, что короче, отвечает за передачу данных с материнской платы, тот, что длиннее – за питание. Дополнительно на жестком диске может быть еще один разъем, он пригодиться для подачи питания через IDE-интерфейс.

Шлейф для передачи данных имеет одинаковые штекера на обеих концах.

Подсоединяем один конец шлейфа к разъему SATA-данные на жестком диске.

Штекер шлейфа данных может быть как прямой, так и Г-образный. Можете не бояться за правильность подключения, воткнуть кабель не в тот разъем или не той стороной у Вас просто не получится.

Другой конец шлейфа подключаем в разъем на материнской плате, обычно они яркого цвета.

Если на материнской плате нет SATA-разъема – необходимо купить SATA-контроллер. Он имеет вид платы и устанавливается в системный блок в слот PCI.

Закончили с подключением информационного кабеля. Теперь подключаем кабель питания в соответствующий разъем жесткого диска.

Если у Вашего блока питания нет разъемов для SATA-устройств, и на жестком диске нет дополнительного разъема питания для интерфейса IDE – воспользуйтесь переходником питания IDE/SATA. IDE-штекер подключаете к блоку питания, SATA-штекер к жесткому диску.

На этом все, жесткий диск с SATA-интерфейсом мы подключили.

Подключение жесткого диска через IDE-интерфейс

Устанавливаем жесткий диск в системный блок так же, как было описано в пункте выше.

Теперь необходимо установить режим работы жесткого диска: Master или Slave. Если Вы устанавливаете один жесткий диск, выбираем режим Master. Для этого необходимо поставить перемычку в нужное положение.

Разъемы IDE на материнской плате выглядят следующим образом. Возле каждого из них есть обозначение: или IDE 0 – первичный, или IDE 1 – вторичный. Так как мы подключаем один жесткий диск, то использовать будем первичный разъем.

На этом все жесткий диск теперь подключен.

Думаю теперь, используя информацию из данной статьи, Вы сможете п одключить жесткий диск к компьютеру.

А также смотрим видео

ATA (англ. Advanced Technology Attachment , Присоединение по продвинутой технологии) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 90-е годы XX века был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытеснен своим последователем - SATA. Разные версии ATA известны под синонимами IDE , EIDE , UDMA , ATAPI ; с появлением SATA также получил название PATA (Parallel ATA) .

шлейфы ATA с кабельной выборкой: 40-проводной сверху, 80-проводной снизу

Предварительное название интерфейса было PC/AT Attachment («Соединение с PC/AT»), так как он предназначался для подсоединения к 16-битной шине ISA, известной тогда как шина AT . В окончательной версии название переделали в «AT Attachment» для избежания проблем с торговыми марками.

Первоначальная версия стандарта была разработана в 1986 году фирмой Western Digital и по маркетинговым соображениям получила название IDE (Integrated Drive Electronics , «Электроника, встроенная в привод» ). Оно подчеркивало важное нововведение: контроллер привода располагается в нём самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST412. Это позволило улучшить характеристики накопителей (за счёт меньшего расстояния до контроллера), упростить управление им (так как контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода) и удешевить производство (контроллер привода мог быть рассчитан только на «свой» привод, а не на все возможные; контроллер канала же вообще становился стандартным). Следует отметить, что контроллер канала IDE правильнее называть хост-адаптером , поскольку он перешёл от прямого управления приводом к обмену данными с ним по протоколу.

В стандарте АТА определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды.

Интерфейс имеет 8 регистров, занимающих 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных составляет 16 бит. Количество каналов, присутствующих в системе, может быть больше 2. Главное, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. К каждому каналу можно подключить 2 устройства (master и slave), но в каждый момент времени может работать лишь одно устройство. Принцип адресации CHS заложен в названии. Сперва блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку (Cylinder), после этого выбирается требуемая головка (Head), а затем считывается информация из требуемого сектора (Sector).

Стандарт EIDE (Enhanced IDE , т. е. «расширенный IDE» ), появившийся вслед за IDE, позволял использование приводов ёмкостью, превышающей 528 МБ (504 МиБ), вплоть до 8,4 ГБ. Хотя эти аббревиатуры возникли как торговые, а не официальные названия стандарта, термины IDE и EIDE часто употребляются вместо термина ATA . После введения в 2003 году стандарта Serial ATA («Последовательный ATA» ), традиционный ATA стали именовать Parallel ATA , имея в виду способ передачи данных по 40-жильному кабелю.

Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном - использующими сменные носители. К числу таких устройств относятся приводы CD-ROM и DVD-ROM, ленточные накопители, а также дискеты большой ёмкости, такие, как ZIP и магнитооптические диски (LS-120/240). Кроме того, из файла конфигурации ядра FreeBSD можно сделать вывод, что на шину ATAPI подключали даже FDD. Этот расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI .

Первоначальные расширения ATA для работы с приводами CD-ROM не обладали полной совместимостью и являлись фирменными. В результате, для подключения CD-ROM было необходимо устанавливать отдельную плату расширения, специфичную для конкретного производителя, например для Panasonic (существовало не менее 5 специфичных вариантов ATA, предназначенных для подключения CD-ROM). Некоторые варианты звуковых карт, например Sound Blaster, оснащались именно такими портами.

Другим важным этапом в развитии ATA стал переход от PIO (Programmed input/output , Программный ввод/вывод ) к DMA (Direct memory access , Прямой доступ к памяти ). При использовании PIO считыванием данных с диска управлял центральный процессор компьютера (CPU), что приводило к повышенной нагрузке на процессор и замедлению работы в целом. По причине этого компьютеры, использующие интерфейс ATA, обычно выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, использующие SCSI и другие интерфейсы. Введение DMA существенно снизило затраты процессорного времени на операции с диском. В данной технологии потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия CPU, который выдаёт лишь команды на выполнение того или иного действия. При этом жёсткий диск выдаёт сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер выдаёт сигнал DMACK и жёсткий диск начинает выдавать данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает данные в память без участия процессора. Операция DMA возможна, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой, в противном случае возможен лишь режим PIO.

В дальнейшем развитии стандарта (АТА-3) был введён дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33 ). Этот режим имеет временные характеристики DMA Mode 2, однако данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW. Это вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Также введена проверка на чётность CRC, что повышает надёжность передачи информации.

В истории развития ATA был ряд барьеров, связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации и технике программирования, были преодолены. К их числу относятся ограничения на максимальным размер диска в 504 МиБ, ~8 ГиБ, ~32 ГиБ, и 128 ГиБ. Существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода/вывода в операционных системах, не соответствующих стандартам ATA.

Оригинальная спецификация АТА предусматривала 28-битный режим адресации. Это позволяло адресовать 2 28 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый, что давало максимальную ёмкость в 137 ГБ (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 ГБ), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 МБ). Для преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем и это ограничение было снято, что позволило адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и все 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путём записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).

Адресация регистров организована при помощи трёх адресных линий DA0-DA2. 1-й регистр с адресом 0 является 16-разрядный, и используется для передачи данных между диском и контроллером. Остальные регистры 8-битные и используются для управления.

Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя таким образом возможный предел до 128 ПтБ (144 петабайт).

Эти ограничения на размер могут проявляться в том, что система думает, что объём диска меньше его реального значения, или вовсе отказывается загружаться и виснет на стадии инициализации жёстких дисков. В некоторых случаях проблему удаётся решить обновлением BIOS. Другим возможным решением является использование специальных программ, таких, как Ontrack DiskManager, загружающих в память свой драйвер до загрузки операционной системы. Недостатком таких решений является то, что используется нестандартная разбивка диска, при которой разделы диска оказываются недоступны, в случае загрузки, например, с обычной DOS-овской загрузочной дискеты. Впрочем, многие современные операционные системы могут работать с дисками большего размера, даже если BIOS компьютера этот размер корректно не определяет.

Для подключения жёстких дисков с интерфейсом PATA обычно используется 40-проводный кабель (именуемый также шлейфом). Каждый шлейф обычно имеет два или три разъёма, один из которых подключается к разъёму контроллера на материнской плате (в более старых компьютерах этот контроллер размещался на отдельной плате расширения), а один или два других подключаются к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передаёт 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, позволяющие подключение трёх дисков к одному IDE каналу, но в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.

Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима Ultra DMA/66 (UDMA4 ) появилась его 80-проводная версия. Все дополнительные проводники - это проводники заземления, чередующиеся с информационными проводниками. Такое чередование проводников уменьшает ёмкостную связь между ними, тем самым сокращая взаимные наводки. Ёмкостная связь является проблемой при высоких скоростях передачи, поэтому данное нововведение было необходимо для обеспечения нормальной работы установленной спецификацией UDMA4 скорости передачи 66 МБ/с (мегабайт в секунду). Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80-проводного кабеля.

Хотя число проводников удвоилось, число контактов осталось прежним, как и внешний вид разъёмов. Внутренняя же разводка, конечно, другая. Разъёмы для 80-проводного кабеля должны присоединять большое число проводников заземления к небольшому числу контактов заземления, в то время, как в 40-проводном кабеле проводники присоединяются каждый к своему контакту. У 80-проводных кабелей разъёмы обычно имеют различную расцветку (синий, серый и чёрный), в отличие от 40-проводных, где обычно все разъёмы одного цвета (чаще чёрные).

Стандарт ATA всегда устанавливал максимальную длину кабеля равной 46 см. Это ограничение затрудняет присоединение устройств в больших корпусах, или подключение нескольких приводов к одному компьютеру, и почти полностью уничтожает возможность использования дисков PATA в качестве внешних дисков. Хотя в продаже широко распространены кабели большей длины, следует иметь в виду, что они не соответствуют стандарту. То же самое можно сказать и по поводу «круглых» кабелей, которые также широко распространены. Стандарт ATA описывает только плоские кабели с конкретными характеристиками полного и ёмкостного сопротивлений. Это, конечно, не означает, что другие кабели не будут работать, но, в любом случае, к использованию нестандартных кабелей следует относиться с осторожностью.

Если к одному шлейфу подключены два устройства, одно из них обычно называется ведущим (англ. master ), а другое ведомым (англ. slave ). Обычно ведущее устройство идёт перед ведомым в списке дисков, перечисляемых BIOS’ом компьютера или операционной системы. В старых BIOS’ах (486 и раньше) диски часто неверно обозначались буквами: «C» для ведущего диска и «D» для ведомого.

Если на шлейфе только один привод, он в большинстве случаев должен быть сконфигурирован как ведущий. Некоторые диски (в частности, производства Western Digital) имеют специальную настройку, именуемую single (т. е. «один диск на кабеле»). Впрочем, в большинстве случаев единственный привод на кабеле может работать и как ведомый (такое часто встречается при подключении CD-ROM’а на отдельный канал).

Настройка, именуемая cable select (т. е., «выбор, определяемый кабелем» , кабельная выборка ), была описана как опциональная в спецификации ATA-1 и стала широко распространена начиная с ATA-5, поскольку исключает необходимость переставлять перемычки на дисках при любых переподключениях. Если привод установлен в режим cable select , он автоматически устанавливается как ведущий или ведомый в зависимости от своего местоположения на шлейфе. Для обеспечения возможности определения этого местоположения шлейф должен быть с кабельной выборкой . У такого шлейфа контакт 28 (CSEL) не подключен к одному из разъёмов (серого цвета, обычно средний). Контроллер заземляет этот контакт. Если привод видит, что контакт заземлён (то есть на нём логический 0), он устанавливается как ведущий, в противном случае (высокоимпедансное состояние) - как ведомый.

Во времена использования 40-проводных кабелей, широко распространилась практика осуществлять установку cable select путём простого перерезания проводника 28 между двумя разъёмами, подключаемыми к диску. При этом ведомый привод оказывался на конце кабеля, а ведущий в середине. Такое размещение в поздних версиях спецификации было даже стандартизировано. К сожалению, когда на кабеле размещается только одно устройство, 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.

80-проводные кабели, введённые для UDMA4, лишены указанных недостатков. Теперь ведущее устройство всегда находится в конце шлейфа, так что, если подключено только одно устройство, не получается этого ненужного куска кабеля. Кабельная выборка же у них «заводская» - сделанная в самом разъёме просто путём исключения данного контакта. Поскольку для 80-проводных шлейфов в любом случае требовались собственные разъёмы, повсеместное внедрение этого не составило больших проблем. Стандарт также требует использования разъёмов разных цветов, для более простой идентификации их как производителем, так и сборщиком. Синий разъём предназначен для подключения к контроллеру, чёрный - к ведущему устройству, серый - к ведомому.

Термины «ведущий» и «ведомый» были заимствованы из промышленной электроники (где указанный принцип широко используется при взаимодействии узлов и устройств), но в данном случае являются некорректными, и потому не используются в текущей версии стандарта ATA. Более правильно называть ведущий и ведомый диски соответственно device 0 (устройство 0 ) и device 1 (устройство 1 ). Существует распространённый миф, что ведущий диск руководит доступом дисков к каналу. На самом деле управление доступом дисков и очерёдностью выполнения команд осуществляют контроллер (которым, в свою очередь, управляет драйвер операционной системы). То есть фактически оба устройства являются ведомыми по отношению к контроллеру.

В этой статье речь пойдет о том, что позволяет подключить жесткий диск к компьютеру, а именно, об интерфейсе жесткого диска. Точнее говорить, об интерфейсах жестких дисков, потому что технологий для подключения этих устройств за все время их существования было изобретено великое множество, и обилие стандартов в данной области может привести в замешательство неискушенного пользователя. Впрочем, обо все по порядку.

Интерфейсы жестких дисков (или строго говоря, интерфейсы внешних накопителей, поскольку в их качестве могут выступать не только , но и другие типы накопителей, например, приводы для оптических дисков) предназначены для обмена информацией между этими устройствами внешней памяти и материнской платой. Интерфейсы жестких дисков, не в меньшей степени, чем физические параметры накопителей, влияют на многие рабочие характеристики накопителей и на их производительность. В частности, интерфейсы накопителей определяют такие их параметры, как скорость обмена данными между жестким диском и материнской платой, количество устройств, которые можно подключить к компьютеру, возможность создания дисковых массивов, возможность горячего подключения, поддержка технологий NCQ и AHCI, и.т.д. Также от интерфейса жесткого диска зависит, какой кабель, шнур или переходник для его подключения к материнской плате вам потребуется.

SCSI - Small Computer System Interface

Интерфейс SCSI является одним из самых старых интерфейсов, разработанных для подключения накопителей в персональных компьютерах. Появился данный стандарт еще в начале 1980-х гг. Одним из его разработчиков был Алан Шугарт, также известный, как изобретатель дисководов для гибких дисков.

Внешний вид интерфейса SCSI на плате и кабеля подключения к нему

Стандарт SCSI (традиционно данная аббревиатура читается в русской транскрипции как «скази») первоначально предназначался для использования в персональных компьютерах, о чем свидетельствует даже само название формата – Small Computer System Interface, или системный интерфейс для небольших компьютеров. Однако так получилось, что накопители данного типа применялись в основном в персональных компьютерах топ-класса, а впоследствии и в серверах. Связано это было с тем, что, несмотря на удачную архитектуру и широкий набор команд, техническая реализация интерфейса была довольно сложна, и не подходила по стоимости для массовых ПК.

Тем не менее, данный стандарт обладал рядом возможностей, недоступных для прочих типов интерфейсов. Например, шнур для подключения устройств Small Computer System Interface может иметь максимальную длину в 12 м, а скорость передачи данных – 640 МБ/c.

Как и появившийся несколько позже интерфейс IDE, интерфейс SCSI является параллельным. Это означает, что в интерфейсе применяются шины, передающие информацию по нескольким проводникам. Данная особенность являлась одним из сдерживающих факторов для развития стандарта, и поэтому в качестве его замены был разработан более совершенный, последовательный стандарт SAS (от Serial Attached SCSI).

SAS - Serial Attached SCSI

Так выглядит интерфейс SAS серверного диска

Serial Attached SCSI разрабатывался в усовершенствования достаточно старого интерфейса подключения жестких дисков Small Computers System Interface. Несмотря на то, что Serial Attached SCSI использует основные достоинства своего предшественника, тем не менее, у него есть немало преимуществ. Среди них стоит отметить следующие:

• Использование общей шины всеми устройствами.
• Последовательный протокол передачи данных, используемый SAS, позволяет задействовать меньшее количество сигнальных линий.
• Отсутствует необходимость в терминации шины.
• Практически неограниченное число подключаемых устройств.
• Более высокая пропускная способность (до 12 Гбит/c). В будущих реализациях протокола SAS предполагается поддерживать скорость обмена данными до 24 Гбит/c.
• Возможность подключения к контроллеру SAS накопителей с интерфейсом Serial ATA.

Как правило, системы Serial Attached SCSI строятся на основе нескольких компонентов. В число основных компонентов входят:

• Целевые устройства. В эту категорию включают собственно накопители или дисковые массивы.
• Инициаторы – микросхемы, предназначенные для генерации запросов к целевым устройствам.
• Система доставки данных – кабели, соединяющие целевые устройства и инициаторы

Разъемы Serial Attached SCSI могут иметь различную форму и размер, в зависимости от типа (внешний или внутренний) и от версий SAS. Ниже представлены внутренний разъем SFF-8482 и внешний разъем SFF-8644, разработанный для SAS-3:

Слева - внутренний разъём SAS SFF-8482; Справа - внешний разъём SAS SFF-8644 с кабелем.

Несколько примеров внешнего вида шнуров и переходников SAS: шнур HD-Mini SAS и шнур-переходник SAS-Serial ATA.

Слева - шнур HD Mini SAS; Справа - переходной шнур с SAS на Serial ATA

Firewire - IEEE 1394

Сегодня достаточно часто можно встретить жесткие диски с интерфейсом Firewire. Хотя через интерфейс Firewire к компьютеру можно подключить любые типы периферийных устройств, и его нельзя назвать специализированным интерфейсом, предназначенным для подключения исключительно жестких дисков, тем не менее, Firewire имеет ряд особенностей, которые делают его чрезвычайно удобным для этой цели.

FireWire - IEEE 1394 - вид на ноутбуке

Интерфейс Firewire был разработан в середине 1990-х гг. Начало разработке положила небезызвестная фирма Apple, нуждавшаяся в собственной, отличной от USB, шине для подключения периферийного оборудования, прежде всего мультимедийного. Спецификация, описывающая работу шины Firewire, получила название IEEE 1394.

На сегодняшний день Firewire представляет собой один из наиболее часто используемых форматов высокоскоростной последовательной внешней шины. К основным особенностям стандарта можно отнести:

• Возможность горячего подключения устройств.
• Открытая архитектура шины.
• Гибкая топология подключения устройств.
• Меняющаяся в широких пределах скорость передачи данных – от 100 до 3200 Мбит/c.
• Возможность передачи данных между устройствами без участия компьютера.
• Возможность организации локальных сетей при помощи шины.
• Передача питания по шине.
• Большое количество подключаемых устройств (до 63).

Для подключения винчестеров (обычно посредством внешних корпусов для жестких дисков) через шину Firewire, как правило, используется специальный стандарт SBP-2, использующий набор команд протокола Small Computers System Interface. Существует возможность подключения устройств Firewire к обычному разъему USB, но для этого требуется специальный переходник.

IDE - Integrated Drive Electronics

Аббревиатура IDE, несомненно, известна большинству пользователей персональных компьютеров. Стандарт интерфейса для подключения жестких дисков IDE был разработан известной фирмой, производящей жесткие диски – Western Digital. Преимуществом IDE по сравнению с другими существовавшими в то время интерфейсами, в частности, интерфейсом Small Computers System Interface, а также стандартом ST-506, было отсутствие необходимости устанавливать контроллер жесткого диска на материнскую плату. Стандарт IDE подразумевал установку контроллера привода на корпус самого накопителя, а на материнской плате оставался лишь хост-адаптер интерфейса для подключения приводов IDE.

Интерфейс IDE на материнской плате

Данное нововведение позволило улучшить параметры работы накопителя IDE благодаря тому, что сократилось расстояние между контроллером и самим накопителем. Кроме того, установка контроллера IDE внутрь корпуса жесткого диска позволила несколько упростить как материнские платы, так и производство самих винчестеров, поскольку технология давала свободу производителям в плане оптимальной организации логики работы накопителя.

Новая технология первоначально получила название Integrated Drive Electronics (Встроенная в накопитель электроника). Впоследствии был разработан описывающий ее стандарт, названный ATA. Это название происходит от последней части названия семейства компьютеров PC/AT посредством добавления слова Attachment.

Для подключения жесткого диска или другого устройства, например, накопителя для оптических дисков, поддерживающего технологию Integrated Drive Electronics, к материнской плате, используется специальный кабель IDE. Поскольку ATA относится к параллельным интерфейсам (поэтому его также называют Parallel ATA или PATA), то есть, интерфейсам, предусматривающим одновременную передачу данных по нескольким линиям, то его кабель данных имеет большое количество проводников (обычно 40, а в последних версиях протокола имелась возможность использовать 80-жильный кабель). Обычный кабель данных для данного стандарта имеет плоский и широкий вид, но встречаются и кабели круглого сечения. Кабель питания для накопителей Parallel ATA имеет 4-контактный разъем и подсоединен к блоку питания компьютера.

Ниже приведены примеры кабеля IDE и круглого шнура данных PATA:

Внешний вид интерфейсного кабеля: cлева - плоский, справа в круглой оплетке - PATA или IDE.

Благодаря сравнительной дешевизне накопителей Parallel ATA, простоте реализации интерфейса на материнской плате, а также простоте установки и конфигурации устройств PATA для пользователя, накопители типа Integrated Drive Electronics на длительное время вытеснили с рынка винчестеров для персональных компьютеров бюджетного уровня устройства других типов интерфейса.

Однако стандарт PATA имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ограничение по длине, которую может иметь кабель данных Parallel ATA – не более 0,5 м. Кроме того, параллельная организация интерфейса накладывает ряд ограничений на максимальную скорость передачи данных. Не поддерживает стандарт PATA и многие расширенные возможности, которые имеются у других типов интерфейсов, например, горячее подключение устройств.

SATA - Serial ATA

Вид интерфейса SATA на материнской плате

Интерфейс SATA (Serial ATA), как можно догадаться из названия, является усовершенствованием ATA. Заключается это усовершенствование, прежде всего, в переделке традиционного параллельного ATA (Parallel ATA) в последовательный интерфейс. Однако этим отличия стандарта Serial ATA от традиционного не ограничиваются. Помимо изменения типа передачи данных с параллельного на последовательный, изменились также разъемы для передачи данных и электропитания.

Ниже приведен шнур данных SATA:

Шнур передачи данных для SATA интерфейса

Это позволило использовать шнур значительно большей длины и увеличить скорость передачи данных. Однако минусом стало то обстоятельство, что устройства PATA, которые до появления SATA присутствовали на рынке в огромных количествах, стало невозможно напрямую подключить в новые разъемы. Правда, большинство новых материнских плат все же имеют старые разъемы и поддерживают подключение старых устройств. Однако обратная операция – подключение накопителя нового типа к старой материнской плате обычно вызывает куда больше проблем. Для этой операции пользователю обычно требуется переходник Serial ATA to PATA. Переходник для кабеля питания обычно имеет сравнительно простую конструкцию.

Переходник питания Serial ATA to PATA:

Слева общий вид кабеля; Cправа укрупнено внешний вид коннекторов PATA и Serial ATA

Сложнее, однако, дело обстоит с таким устройством, как переходник для подключения устройства последовательного интерфейса в разъем для параллельного интерфейса. Обычно переходник такого типа выполнен в виде небольшой микросхемы.

Внешний вид универсального двунаправленного переходника между интерфейсами SATA - IDE

В настоящее время интерфейс Serial ATA практически вытеснил Parallel ATA, и накопители PATA можно встретить теперь в основном лишь в достаточно старых компьютерах. Еще одной особенностью нового стандарта, обеспечившей его широкую популярность, стала поддержка .

Вид переходника с IDE на SATA

О технологии NCQ можно рассказать чуть подробнее. Основное преимущество NCQ состоит в том, что она позволяет использовать идеи, которые давно были реализованы в протоколе SCSI. В частности, NCQ поддерживает систему упорядочивания операций чтения/записи, поступающих к нескольким накопителям, установленным в системе. Таким образом, NCQ способна значительно повысить производительность работы накопителей, в особенности массивов жестких дисков.

Вид переходника с SATA на IDE

Для использования NCQ необходима поддержка технологии со стороны жесткого диска, а также хост-адаптера материнской платы. Практически все адаптеры, поддерживающие AHCI, поддерживают и NCQ. Кроме того, NCQ поддерживают и некоторые старые проприетарные адаптеры. Также для работы NCQ требуется ее поддержка со стороны операционной системы.

eSATA - External SATA

Отдельно стоит упомянуть о казавшемся многообещающим в свое время, но так и не получившем широкого распространения формате eSATA (External SATA). Как можно догадаться из названия, eSATA представляет собой разновидность Serial ATA, предназначенную для подключения исключительно внешних накопителей. Стандарт eSATA предлагает для внешних устройств большую часть возможностей стандартного, т.е. внутреннего Serial ATA, в частности, одинаковую систему сигналов и команд и столь же высокую скорость.

Разъем eSATA на ноутбуке

Тем не менее, у eSATA есть и некоторые отличия от породившего его стандарта внутренней шины. В частности, eSATA поддерживает более длинный кабель данных (до 2 м), а также имеет более высокие требования к питанию накопителей. Кроме того, разъемы eSATA несколько отличаются от стандартных разъемов Serial ATA.

По сравнению с другими внешними шинами, такими, как USB и Firewire, eSATA, однако, имеет один существенный недостаток. Если эти шины позволяют осуществлять электропитание устройства через сам кабель шины, то накопитель eSATA требует специальные разъемы для питания. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, eSATA в настоящее время не пользуется большой популярностью в качестве интерфейса для подключения внешних накопителей.

Заключение

Информация, хранящаяся на жестком диске, не может стать полезной для пользователя и доступной для прикладных программ до тех пор, пока к ней не получит доступ центральный процессор компьютера. Интерфейсы жестких дисков представляют собой средство для связи между этими накопителями и материнской платой. На сегодняшний день существует немало различных типов интерфейсов жестких дисков, каждый из которых имеет свои достоинства, недостатки и характерные особенности. Надеемся, что приведенная в данной статье информация во многом окажется полезной для читателя, ведь выбор современного жесткого диска во многом определяются не только его внутренними характеристиками, такими, как емкость, объем кэш-памяти, скорость доступа и вращения, но и тем интерфейсом, для которого он был разработан.