Эволюция интерфейса ATA

Со времени появления первого интерфейса ATA-1 его новые версии, как и BIOS, включали в себя поддержку все более емких и быстрых жестких дисков, наравне с другими накопителями. Этот раздел посвящен некоторым наиболее значительным изменениям, происшедшим за последние годы.

Основным модификациям в стандартах ATA-2-ATA-7 подверглись следующие области:

вторичный канал АТА;

увеличение максимальной емкости дисков; повышение скорости передачи данных;

интерфейс ATAPI (ATA Program Interface).

Вторичный канал ATA

Несмотря на отсутствие каких-либо ограничений, в компьютерах обычно использовался только один первичный канал, встроенный в системную плату. С момента опубликования стандарта ATA-2 большинство систем получили второй интерфейс, который был назван вторичным каналом АТА. Каждый канал позволяет поддерживать два дисковода, что дает возможность установить до четырех дисководов в одной системе.

Для установки более четырех устройств АТА следует воспользоваться платами расширения, которые содержат дополнительные порты АТА и, как правило, подключаются в разъемы PCI. BIOS системной платы непосредственно не поддерживает дополнительные порты АТА, но платы расширения зачастую содержат базовую систему ввода-вывода адаптера, распознаваемую во время начальной загрузки. Устройства, подключаемые к плате расширения, могут поддерживаться драйверами даже при отсутствии встроенной BIOS (однако теряют при этом возможность непосредственной загрузки).

Компании Promise Technologies, MicroFirmware, GSI и некоторые другие выпускают дополнительные адаптеры расширения ATA, встраиваемые в системные платы, которые позволяют использовать более двух портов.

Ограничения емкости дисков

Современные интерфейсы ATA/IDE имеют ограничение емкости диска в 136,9 Гбайт. Кроме того, в зависимости от версии BIOS, значение этого ограничения может находиться еще ниже, например на отметке в 8,4 Гбайт или даже 512 Мбайт. Это может случиться в результате наложения ограничений для ATA на ограничения BIOS, что в конечном итоге может привести к еще большим ограничениям.

В табл. 7.6 обобщаются ограничения емкости жестких дисков, связанные непосредственно с интерфейсом ATA или BIOS.

Префиксы десятичных и двоичных множителей

Боюсь, что многие читатели плохо знакомы с MiB (mebibyte), GiB (gibibyte) и другими подобными обозначениями, которые используются как в этом разделе, так и во всей книге в целом. Эти обозначения представляют собой некоторую часть стандарта, позволяющего избежать путаницы между множителями десятичной и двоичной системы счислений, в частности в компьютерных системах. Единицы измерений стандарта SI (международной

CHS - Cylinder Head Sector (цилиндр, головка, сектор).EDD - спецификация Enhanced Disk Drive (Phoenix/ATA).

LBA - Logical Block (sector) Address (адрес логического блока).MiB - mebibyte.

w/ - с (with).GiB - gibibyte.

w/o - без (without).PiB - pebibyte.

TL - Translation.Збайт - зетабайт (секстильон байтов).

INT13h - прерывание 13h.ZiB - zebibyte.

системы единиц, или метрической системы) создаются на основе десятичных множителей. Такая система подходит для решения разнообразных задач, но достаточно неудобна для компьютеров, обитающих в двоичном мире, где все числа создаются на двоичной основе (т. е. на основе множителя 2). Это привело к появлений различных значений, присваиваемых одному и тому же префиксу: например, 1 Кбайт (килобайт) может обозначать как 1 000 (103) байт, так и 1 024 (210) байт. В декабре 1998 года Международная электротехническая комиссия (МЭК) утвердила в качестве международного стандарта ряд префиксных названий и обозначений двоичных множителей, используемых при обработке и передаче данных. Некоторые из этих префиксов приведены в табл. 7.7.

В соответствии с принятой стандартной терминологией 1 Мбайт (мегабайт) содержит 1 000 000 байт, в то время как 1 MiB (mebibyte) - 1 048 576 байт.

Замечание

Для получения подробной информации, относящейся к промышленному стандарту десятичных и двоичных префиксов, обратитесь на Web-узел Национального института стандартов и технологий (NIST): physics.nist.gov/cuu/Units/prefixes.html.

Методы адресации CHS и LBA

Существует два основных метода, используемых для адресации (или нумерации) секторов накопителей ATA. Первый из них называется CHS (Cylinder Head Sector). Это название образовано по трем соответствующим координатам, которые используются для адресации каждого сектора дисковода. Во втором методе, который носит название LBA (Logical Block Address), для адресации секторов накопителя используется только одно значение. В основе метода CHS лежит физическая структура накопителей (а также способ организации его внутренней работы). Метод LBA, в свою очередь, представляет собой более простой и логический способ нумерации секторов, не зависящий от внутренней физической архитектуры накопителей.

При последовательном считывании данных с накопителя в режиме CHS процесс чтения начинается с цилиндра 0, головки 0 и сектора 1 (который является первым сектором на данном диске), после чего считываются все остальные секторы первой дорожки. Затем выбирается следующая головка и читаются все секторы, находящиеся на этой дорожке. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будут считаны данные со всех головок первого цилиндра. После этого выбирается следующий цилиндр и процесс чтения продолжается в такой же последовательности. Метод CHS подобен принципу одометра (счетчика пройденного пути): для того чтобы изменить номер головки, необходимо "провернуть" определенное количество секторов; а для того чтобы перейти на следующий цилиндр, необходимо "провернуть" несколько головок.

При последовательном считывании данных с накопителя в режиме LBA процесс чтения начинается с сектора 0, после чего читается сектор 1, сектор 2 и т. д. Как вы помните, в режиме CHS первым сектором жесткого диска является 0,0,1. В режиме LBA этот же сектор будет сектором 0.

В качестве примера представьте себе накопитель, содержащий один жесткий диск, две головки (используются обе стороны жесткого диска), две дорожки на каждом жестком диске (цилиндры) и два сектора на каждой дорожке. В этом случае можно сказать, что накопитель содержит два цилиндра (две дорожки на каждой стороне), две головки (по одной на сторону), а также два сектора на каждой дорожке. В общей сложности емкость