Компьютерная документация на каждый день

IDE или ATA

Стираем границу между двумя призраками


Столько всего сейчас стало в компьютерном мире: контроллеры, чипсеты, оборудование и интерфейсы, через которые все это добро между собой общается. Интерфейсов вообще много. Да настолько, что у неопытного юзера руки начинают трястись и ноги подкашиваются при виде всего того многообразия железа, которое предлагают прайсы различных фирм. PATA, SATA, IDE, EIDE, Enchanced IDE, PIO, Bus Master, DMA, UDMA, Ultra DMA, ANSI, ATAPI. Вот ряд, которым можно охарактеризовать функциональность различных только дисковых устройств. А ведь такая же пачка непонятных буквосочетаний легко найдется к любой технике. Хотите RPM, CFM, Sleeve, Ball или Killer Noise? Верю, что нет. Впрочем, последним рядом страшных букв в различных регистрах я вас сейчас мучить не буду - в тему этой статьи данные аббревиатуры, к великому моему сожалению, не попадают. А помучал бы, эх, помучал бы!! :) Но мы, тем не менее, для начала разберем лишь термины, касающиеся дисковой подсистемы и ее ближайшему окружению - то есть ряд непонятных словечек, приведенный в одном из первых предложений этого абзаца и начинающийся на "PATA" и заканчивающийся "ATAPI".



Для начала разберемся раз и навсегда, что такое есть IDE и чем он отличается от ATA. По сути, нечем. В повседневной жизни можно употреблять как одно, так и другое слово, и все, кто знает их значение, поймут вас правильно. Появление термина "IDE" - последствие маркетингового хода компании Western Digital. В один из периодов развития интерфейса ATA все производители как только не изгалялись, чтобы продать свою продукцию. В результате появлялись всякие громкие надписи, вроде Fast ATA, Fast ATA-2 и Enchanced IDE (или EIDE). Но обо всем по порядку.



Свое название интерфейс ATA получил потому, что он является присоединением к AT-совместимому контроллеру. На заре развития дисковых накопителей этот контроллер являлся отдельной деталью, но после 1984 года в результате совместных разработок компаний Compaq и Western Digital он был встроен непосредственно в электронику винчестера, благодаря чему хоть и немного увеличилась стоимость самого HDD, но зато заметно снизилась общая стоимость дисковой подсистемы. И поэтому интерфейс, по которому дисковые накопители соединяются с материнской платой, называются Attachment AT (или ATA), что в переводе означает "присоединенный к AT".



Что такое ATA? Это интерфейс, по которому производит обмен данными, между устройством, эти данные содержащим и устройством, эти данные получающим. Например, запись на CD-диск файлов, хранящихся на винчестере.



Тут стоит приостановится и сказать о типах управления потоком данных. Это управления может осуществляться программно и непрограммно. Программное называется PIO (Programmed Input/Output, Программируемый Ввод/Вывод). Суть в том, что передачей данных от одного устройства к другому управляет центральный процессор. Именно из-за "впряжения" CPU он принимает на себя дополнительную нагрузку по распределению потока данных, и это замедляет работу его, а значит, и системы в целом. Существуют 4 режима PIO (с 1-го по 4-й), каждый из которых позволяет данные с большей скоростью, чем предыдущий.



DMА (Direct Memory Access, Прямой Доступ к Памяти). Основан на том, что все устройства, подключенные к системной шине, могут обмениваться данными без помощи CPU, общаясь друг с другом (устройство с устройством) напрямую. В качестве примера можно привести все ту же запись файлов на CD. Говоря о DMA, нельзя не упомянуть о BM (Bus Master). Говоря по-русски, о Хозяине Шины. Им временно становится устройство, подключенное к шине и желающее передать по ней данные. DMА может быть выставлен в следующие режимы: single word 1, 2 и 3 и multi word 1, 2 и 3. Как и в PIO, каждый режим имеет более высокую скорость, чем предыдущий. Выставлять дисковые накопители на работу в режиме DMA предпочтительней, так как он совсем не грузит процессор и не замедляет работу системы.



Следом за ATA был разработан стандарт АТА-2. Он отличался от предыдущего улучшенными скоростными характеристиками, а именно добавлением 3-го и 4-го режимов PIO и multi word 1 и 2 DMA. Также были добавлены режимы BT (Block Transfer) и LBA (Logical Block Adressing). BT позволяет ускорить передачу данных, а LBA ускоряет ее при использовании древних дисков.



После изобретения ATA-2 на рынке началась путаница: производители, руководствуясь одним им известными маркетинговыми замыслами, в своих прайсах и рекламе обзывали стандарт, поддерживаемый их продукцией, так, как будто специально старались всех запутать. В результате на свет появились такие синонимы ATA, как Fast ATA, Fast ATA 2 и даже доселе никому не известное слово EIDE, выдуманное фирмой Western Digital. А так, если разобраться, то Fast ATA по смыслу аналогичен "обычному" ATA, а Fast ATA-2 представляет собой тот же ATA-2, но с улучшенными скоростными характеристиками.



Далее на свет появился ATA-3. Он стал единственным стандартом, который не прошел сертификацию ANSI. Не прошел он ее исключительно из-за того, что он не нес в себе никаких улучшений скоростных характеристик (только улучшение степени надежности данных). По сравнению с ATA-2 в него была добавлена лишь технология SMART (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology), с помощью которой можно было тестировать железо на предмет его неисправности. SMART сейчас активно применяется для проверки жесткий дисков.



Скорости жестких дисков росли, и разработчики интерфейсов не имели права отставать. Поэтому на смену "третьему" ATA пришел "тридцать третий". ATA-33 основывался на применении особой системы контроля ошибок и поэтому обеспечивал повышенную сохранность данных. Другие названия этого стандарта: Ultra DMA, DMA-33, Ultra ATA.



После ATA-33 был изобретен ATA-66, который являлся разработкой компании Quantium. По сравнению с ATA-33 здесь была улучшена пропускная способность и теперь она составляла 66 мб/с. ATA-66 сменил ATA-132. Новый стандарт позволял передавать данные со скоростью 132 мб/c.



Интерфейс ATA, по сути, предназначен для подключения только жестких дисков. Те из нас, кто застал появление первых персоналок, помнит "сидиромы", подключаемые не к контроллеру на матплате, а к специальному разъему на звуковой карте. Но когда мощности ATA-интерфейса выросли, пришло время задуматься, а не подключить ли и CD-ROM к EIDE. Сказано-сделано. Подключили, благо разъемы IDE-штекера и ответной части привода идентичны. Включаем комп, но сидюк почему-то не работает. Ах, да, он же должен контроллеру жестким диском представляться. Надо бы стандартик соответствующий замутить. Наверное, примерно так порассуждали умы мира, и был изобретен стандарт ATAPI, благодаря которому все только внешне схожие с винчестером устройства могли быть подключенными к контроллеру матплаты обычным EIDE-шлейфом. Термин "EIDE" расшифровывается как "Enchanced IDE" и представляет собой полную аналогию IDE. Сам же IDE раскрывается как Integrated Device Electronics и, по сути, представляет собой любую электронику, встроенную, например, в электрический чайник или микроволновку. Поэтому термин ATA (присоединенный а AT) больше подходит для интерфейса дисковой подсистемы.



Разница между PATA и SATA


Parallel ATA - параллельный ATA. Под это понятие попадает все, что было описано в этой статье. ATA стал называться параллельным (т.е. PATA) с того момента, когда был разработан последовательный интерфейс. До этого момента PATA назывался "просто" ATA. Но, согласитесь, если один интерфейс - последовательный, значит, другому быть параллельным. Чистая логика.

Serial ATA - последовательный ATA. Доработанный и улучшенный интерфейс. Во-первых, в нем удалось значительно поднять планку скорости. В параллельном же варианте максимальное значение скорости уже достигло уровня головы, выше которой, как известно, не прыгнешь. Во-вторых, стало возможным довести длину шлейфа до 1 м против 45 см для PATA. Вообще, принципиально изменилась схема реализации дисковой подсистемы на Serial ATA. На один PATA-шлейф можно было подключить до двух дисковых накопителей, установив на одном из них джампер в положение "Master", а на другом - в "Slave". В последовательном интерфейсе все изменено коренным образом: шлейф похудел с 40 жил до 7 и выглядит скорее проводком, нежели шлейфом. Спецификация интерфейса такова, что к одному контроллеру может быть подключено только одно устройство, из-за чего необходимость в джамперах отпадает сама собой. Также в SATA реализована функция Hot Swap (Горячая Замена, т.е. возможность отключение винчестера от контроллера без необходимости полного обесточивания ПК). В PATA же такая возможность появлялась лишь при использовании специальных салазок для жесткого диска. Горячая замена в связке с длинными сигнальным (т.е. тем, по которому осуществляется передача данных) кабелем и кабелем питания превращать внутренние SATA-винчестеры во внешние, что будет существенно упрощать их замену. Кроме того, узкие кабели меньше, чем PATA-шлейфы, препятствуют движению воздуха внутри системного блока, да и закреплять их значительно удобнее. Новые технологии я расхвалил достаточно, теперь о грустном (говорить о нем неприятно, но обязательно надо). К сожалению (возможно в силу новизны технологии) винчестеры, поддерживающие передачу данных по стандарту SATA, на данный момент выпускаются отнюдь не большими партиями. Пока производители делают обычные HDD, предназначенные для параллельного интерфейса, которые предлагается подключать к SATA-шлейфу через переходник (мост). Но при использовании моста все возможности последовательного ATA, главная из которых - повышенная по сравнению с Pararallel ATA-133 пропускная способность, становятся сведены на нет. Ведь какая разница, к чему ты подключишь хард - хоть к гипергалактическому интерфейсу подключи - PATA-диск "в душе" все равно останется PATA. Если HDD будет "исконно SATA", то картина просветляется. Какие из всего сказанного можно сделать выводы? Если у вас компьютер с контроллером SATA и тем более без оного и уже есть PATA-винчестер, то нет смысла переходить на SATA-оборудование - пустая трата средств и времени. Это так, потому что прироста производительности, заметного на глаз, вы все равно не получите. Если же вы собираете новую систему с нуля, выбирайте матплату с возможностью создания SATA дисковой подсистемы. Диски по возможности покупайте такого же, SATA интерфейса. Потом, когда последовательный интерфейс разовьет скорость до 300, 600 и даже 900 МГц, вы окажетесь в явном выигрыше. Сейчас же просто такое время, что старая технология PATA уже морально устарела, а новая SATA еще только только набирает обороты.



Послесловие



В этой статье мне, я надеюсь, удалось упомянуть основные понятия, касающиеся дисковых интерфейсов и самих дисков, и подробно рассказать о них. Вполне возможно что некоторые вещи в процессе написания вылетели у меня из головы против моей богатырской воли, а какая-то интересная информация просто не прошла тематический отбор. Но она обязательно будет включена в одну из следующих статей на подходящую для этого тему. Оставайтесь с нами.