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2.2.7.1 IDE(ATA)接口

2007-04-24 16:27 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章的重点就是用户需求调查与分析,调查是基础,分析是目的,全面的调查是为了进行正确的分析,得出恰当的结论。而恰当的用户需求分析是进行正确网络系统设计的基础与前提,网络系统设计的绝大多数技术、产品选型和功能配置等都是依据需求分析结果。本下节主要讲的是IDE(ATA)接口。

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1.IDE(ATA)接口
IDE的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其他厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。其接口如图2-3所示。
图2-3  IDE硬盘接口
在这里要先明白一点的就是,这里所说的IDE,既是宏观意义上的硬盘接口类型,也是微观意义上的硬盘接口标准。之所以说它是宏观意义上的一种硬盘接口类型,是因为时至今日这一接口技术仍在不断地发展,并且仍是PC机中硬盘接口中的绝对主流,原因当然是其性能也在得到不断发展,其性能也相当不错,此类接口的硬盘价格也相对其他接口的要便宜许多。后面要介绍的各类ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA硬盘都属于IDE接口类型。说它是微观意义上的硬盘接口标准,是指如果细分,它仅代表第一代的IDE标准,因为随后其接口技术得到了飞速发展,引入了许多新技术,使这一IDE接口标准得到了质的飞跃,通常不再以IDE标称,而是以诸如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等标注。
(1)ATA接口标准的发展历程
ATA接口最初是在1986年由CDC、康柏和西部数据共同开发的,他们决定使用40芯的电缆,最早的IDE硬盘大小为5英寸,容量为40MB,康柏早期的386系统使用了由西部数据制造的IDE硬盘,后来康柏创办了Conner来为自己生产硬盘,但很快又把Conner出售了。ATA接口的一大特点是成本低廉,非常符合PC机的发展特点,因此很快得到大家的认同,从20世纪80年代末期开始逐渐取代了其他老式接口,ANSI也专门制定了ATA-1标准,1990年后生产的PC机已经普遍采用ATA接口了。
ATA-1只支持PIO-0和PIO-1、PIO-2模式,其数据传输速度只有可怜的3.3Mbps,使用40芯电缆,硬盘大小也为5英寸(而不是现在普遍的3.5英寸),容量为40MB(根据其技术标准,其硬盘容量限制在504MB之内)。ATA接口是从20世纪80年代末期开始逐渐取代了其他老式接口,随着它自身的发展,“ATA”也就成了“IDE”的代名词。目前最新的ATA-133标准中硬盘数据传输速率可达到133.7Mbps。要识别硬盘属于哪种ATA接口版本,只需看硬盘正面右上面的所印标注,如图2-4所示的就是Ultra ATA/100标准硬盘上的标注。
图2-4  ATA/100磁盘接口标注 
在ATA接口标准的整个发展过程中,到目前为止可以划分为7个不同的版本,也就是从ATA-1(IDE)、ATA-2(EIDE  Enhanced IDE/Fast ATA)、ATA-3(Fast ATA-2)、…,一直到现在ATA-7(ATA/133)。第一代的ATA标准,即ATA-1,已在前面介绍过,在此不再赘述。
ATA-2也就是我们常说的EIDE(Enhanced IDE)或“Fast ATA”。它在ATA的基础上增加了两种PIO和两种DMA模式(PIO-3),不仅将硬盘的最高传输速率提高到16.6Mbps,还同时引进LBA地址转换方式,突破了固有的504MB的限制,可以支持最高达8.4GB的硬盘。在支持ATA-2的电脑的BIOS设置中,一般可以见到LBA(Logical Block Address),和CHS(Cylinder,Head,Sector)的设置,同时在EIDE接口的主板一般有两个EIDE插口,它们也可以分别连接一个主设备和一个从设备,这样一块主板就可以支持4个EIDE设备,这两个EDIE接口一般称为IDE1和IDE2。
ATA-3并没有提高IDE接口的工作速度,最高传输速率仍为16.6Mbps(支持PIO-3),但引入了密码保护机制,对电源管理方案进行了修改,引入了S.M.A.R.T(Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology,硬盘自监测、自分析和报告技术),这是一个划时代的重大改进。这一技术也在许多主板的BIOS中有所体现。
ATA-4也就是Ultra  ATA/33。自这一版本开始,硬盘开始支持DMA(Direct Memory Access,直接内存存取)技术,所以又称之为“Ultra DMA/33”。DMA是I/O设备与主存储器之间由硬件组成的直接数据通道,用于高速I/O设备与主存储器之间的成组数据传送。硬盘控制器采用总线主控方式进行数据传输,它将PIO下的最大数据传输速率提高了1倍,达到33Mbps,称之为PIO-4。微软的Windows 98系统正式支持这一接口技术,不过有一些太老的主板可能不支持这一接口,所以并不一定安装了Windows 98以后的系统都支持DMA技术,而Windows 95就一定不支持这一技术了。
ATA-5就是“Ultra ATA/66”,因为同样采用了DMA技术,所以通常在市面上又可看到名为“Ultra DMA66”的标注,其实都是一个意思。Ultra ATA/66不仅将接口通道的数据交换速度提高了1倍,同时也继承了上一代Ultra ATA/33的核心技术——冗余校验技术(CRC),该技术的设计方针是系统与硬盘在进行传输的过程中,随数据发送循环的冗余校验码,对方在收取的时候也对该校验码进行检验,只有在完全核对正确的情况下才接收并处理得到的数据,这对于高速传输数据的安全性有着极有力的保障。除此之外,ULTRA DMA/66还有一个核心的技术就是将普通的40芯排线改成80芯排线(自这以后的所有并行ATA标准都采用这一芯线标准),但该线仍然使用40针的接口,但传输线却增加了1倍。如图2-5所示的就是新的80芯数据线与传统的ATA 33及以前版本标准的40芯线比对图。
图2-5  40芯和80芯ATA硬盘数据线对比 
ATA-6是市面上标注为Ultra ATA/100的硬盘接口标准,也是目前较新的一种硬盘接口标准。这一新标准主要是提高了硬盘数据的传输速率,从原来ATA-5标准中的66Mbps提高到新的100Mbps。
ATA-7就是ATA系列中的最新版本Ultra ATA/133了,它的传输速率达到了133Mbps。但目前这一最新标准只有ATA-133标准的提出者迈拓公司(Maxtor)一家支持,并没有得到广大厂商的支持,因为有一种下面将要介绍的新的硬盘接口标准——Serial ATA(SATA)。
ATA接口具有价格低廉、兼容性好、性价比高等优点。但同时ATA接口也具有数据传输速度慢、只能内置使用、对接口电缆的长度有很严格的限制等缺点。
(2)ATA接口的主要优缺点
ATA(IDE)磁盘的主要优点就是性价比高(是所有磁盘类型中最便宜的),安全使用简单,无须安装任何额外软件,接上电脑就可以使用。目前最高的接口速率就是前面介绍的ATA/133,即133Mbps,但这只是迈拓的产品在使用,其他品牌的仍使用100Mbps标准。目前所有生产磁盘的厂商都可以生产ATA接口磁盘,如希捷(Seagate)、IBM、迈拓(Maxtor)、西数(WestData,WD)、三星(Samsung)等。目前最大容量已突破400GB了。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8008】

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