Az ATA ( Advanced Technology Attachment ) vagy az IDE ( Integrated Drive Electronics ) egy párhuzamos interfész meghajtók ( hajlékonylemez-meghajtók , merevlemezek és optikai meghajtók ) számítógéphez való csatlakoztatására . Az 1990-es években szabvány volt az IBM PC -platformon ; jelenleg az utódja, a SATA váltja fel , megjelenésével pedig PATA -nak (Parallel ATA) nevezték el.
Az interfész kísérleti elnevezése PC /AT Attachment volt, mivel a 16 bites ISA-buszhoz , amelyet akkoriban AT-busznak hívtak, csatlakozni akarták . A végleges verzióban a név "AT Attachment" -re változott a védjegyekkel kapcsolatos problémák elkerülése érdekében.
A szabvány eredeti változatát 1986-ban a Western Digital fejlesztette ki, és marketing okokból IDE -nek ( Eng. Integrated Drive Electronics – „a meghajtóba épített elektronika”) nevezték el. Fontos újítást emelt ki: a hajtásvezérlő önmagában van elhelyezve, nem pedig külön bővítőkártya formájában , mint a korábbi ST-506 szabványban , illetve az akkor létező SCSI és ST-412 interfészek esetében . Ez lehetővé tette a meghajtók jellemzőinek javítását (a vezérlőtől való rövidebb távolság miatt), egyszerűsített kezelésüket (mivel az IDE csatornavezérlő elvonatkoztatott a hajtás működésének részleteitől) és csökkentette a gyártási költségeket (a hajtásvezérlővel csak a „saját” meghajtóhoz tervezték, és nem minden lehetségeshez; a csatornavezérlő általában szabványossá vált). Az IDE csatornavezérlőt helyesebben hosztadapternek nevezik , mivel a meghajtó közvetlen vezérléséről a protokollon keresztül kommunikál.
Az ATA szabvány határozza meg a vezérlő és a meghajtó közötti interfészt, valamint a rajta keresztül továbbított parancsokat.
Az interfész 8 regiszterrel rendelkezik, amelyek 8 címet foglalnak el az I/O térben. Az adatbusz 16 bit széles. A rendszerben jelenlévő csatornák száma több mint 2 lehet. A lényeg az, hogy a csatornacímek ne fedjenek át más I/O eszközök címeivel. Minden csatornához 2 eszköz (master és slave) csatlakoztatható, de egyszerre csak egy eszköz működhet.
A CHS címzési elv a névben van. Először a fejblokkot a pozícionáló felszereli a kívánt pályára (Cylinder), ezt követően kiválasztja a kívánt fejet (Head), majd a kívánt szektorból (Sector) információt olvas ki.
Az IDE után megjelent EIDE szabvány ( angolul Enhanced IDE - "extended IDE") lehetővé tette az 528 MB-ot (504 MiB ) meghaladó kapacitású meghajtók használatát 8,4 GB-ig. Bár ezek a mozaikszavak inkább kereskedelmi nevek, nem pedig a szabvány hivatalos nevei, az IDE és az EIDE kifejezéseket gyakran használják az ATA helyett . A Serial ATA szabvány 2003-as bevezetése után a hagyományos ATA Párhuzamos ATA néven vált ismertté , utalva arra, ahogy az adatátvitel párhuzamos 40 vagy 80 vezetékes kábelen keresztül történik.
Eleinte ezt az interfészt merevlemezekkel használták, majd a szabványt kiterjesztették más eszközökre is, főleg cserélhető adathordozókat használva. Ezek az eszközök közé tartoznak a CD-ROM és DVD-ROM meghajtók , a szalagos meghajtók és a nagy kapacitású hajlékonylemezek, például ZIP és floppy (lézervezérelt mágneses fejekkel [1] [2] ) lemezek ( LS-120 /240). Ráadásul a FreeBSD kernel konfigurációs fájljából arra következtethetünk, hogy még hajlékonylemez-meghajtók (hajlékonylemezek) is csatlakoztak az ATAPI buszhoz. Ezt a kiterjesztett szabványt Advanced Technology Attachment Packet Interface -nek (ATAPI) nevezik, ezért a szabvány teljes neve ATA/ATAPI -nak tűnik . Az ATAPI szinte teljesen egybeesik az SCSI-vel a parancsok szintjén, és valójában létezik "SCSI over ATA cable".
Kezdetben a CD-ROM-meghajtók csatlakoztatására szolgáló interfészek nem voltak szabványosítva, és a meghajtógyártók saját fejlesztései voltak. Ennek eredményeként egy CD-ROM csatlakoztatásához külön bővítőkártyát kellett telepíteni egy adott gyártóra, például a Panasonicra (legalább 5 speciális interfész opció volt a CD-ROM csatlakoztatásához). A hangkártyák egyes változatai, például a Sound Blaster , éppen ilyen portokkal voltak felszerelve (gyakran a CD-ROM-meghajtót és a hangkártyát multimédiás készletként szállították). Az ATAPI megjelenése lehetővé tette mindezen perifériák szabványosítását, és lehetővé tette, hogy bármilyen vezérlőhöz csatlakoztassák őket, amelyhez merevlemez csatlakoztatható.
Egy másik fontos lépés az ATA fejlesztésében a PIO -ról ( Programozott bemenet/kimenet ) a DMA -ra ( Direct memory access ) való átállás volt . A PIO használatakor a lemezről történő adatolvasást a számítógép központi processzora vezérelte, ami a processzor megnövekedett terheléséhez és általában a lelassuláshoz vezetett. Emiatt az ATA interfészt használó számítógépek általában lassabban hajtanak végre lemezzel kapcsolatos műveleteket, mint az SCSI -t és más interfészt használó számítógépek. A DMA bevezetése jelentősen csökkentette a lemezműveletek processzoridő-költségét.
Ebben a technológiában a meghajtó maga vezérli az adatáramlást, szinte a processzor közreműködése nélkül olvas be vagy onnan adatokat, amely csak parancsokat ad ki egy-egy művelet végrehajtására. Ebben az esetben a merevlemez DMARQ kérési jelet ad ki a vezérlőnek egy DMA művelethez. Ha a DMA művelet lehetséges, a vezérlő DMACK jelet ad ki, és a merevlemez megkezdi az adatok kiadását az 1. regiszterbe (DATA), amelyből a vezérlő a processzor közreműködése nélkül adatokat olvas be a memóriába.
A DMA működés akkor lehetséges, ha az üzemmódot egyszerre támogatja a BIOS , a vezérlő és az operációs rendszer, ellenkező esetben csak a PIO mód lehetséges.
A szabvány (ATA-3) továbbfejlesztése során egy további UltraDMA 2 módot (UDMA 33) vezettek be.
Ez az üzemmód a 2. DMA mód időzítési jellemzőivel rendelkezik, de az adatátvitel a DIOR/DIOW jel felfutó és lefutó élén egyaránt történik. Ez megduplázza az adatátviteli sebességet az interfészen. Bevezették a CRC paritásellenőrzést is, amely növeli az információátvitel megbízhatóságát.
Az ATA fejlődésének történetében számos akadály övezte az adathozzáférés megszervezését. Ezen akadályok többségét a modern címzési rendszereknek és programozási technikáknak köszönhetően sikerült leküzdeni. Ezek közé tartozik a maximális lemezméret 504 MiB , körülbelül 8 GiB , körülbelül 32 GiB és 128 GiB. Más akadályok is voltak, főleg az eszközillesztőkkel és a nem ATA operációs rendszerek I/O-jával kapcsolatosak.
Az eredeti ATA specifikáció 28 bites címzési módot írt elő. Ez lehetővé tette 2 28 (268 435 456) egyenként 512 bájtos szektor megcímzését, ami 137 GB (128 GiB) maximális kapacitást eredményezett. A szabványos PC -ken a BIOS 7,88 GiB-ig (8,46 GB-ig) támogatott, ami maximum 1024 hengert, 256 fejet és 63 szektort tesz lehetővé. Ez a CHS (Cyllinder-Head-Sector) henger/fej/szektor korlát az IDE szabvánnyal kombinálva 504 MiB (528 MB) címezhető területkorlátot eredményezett. Ennek a korlátozásnak a kiküszöbölésére bevezették az LBA (Logical Block Address) címzési sémát , amely lehetővé tette akár 7,88 GiB címzést. Idővel ez a korlátozás megszűnt, ami lehetővé tette először 32 GiB, majd mind a 128 GiB megcímzését, mind a 28 bit felhasználásával ( ATA-4- ben ) a szektor címzésére. A 28 bites szám írása úgy történik, hogy részeit a meghajtó megfelelő regisztereibe írjuk (1-8 bit a 4. regiszterben, 9-16 az 5. regiszterben, 17-24 a 6. és 25-28 a 7. ) .
A regisztercímzés három DA0-DA2 címsor segítségével történik. A 0 címen található első regiszter 16 bites, és a lemez és a vezérlő közötti adatátvitelre szolgál. A fennmaradó regiszterek 8 bitesek, és vezérlésre szolgálnak.
A legújabb ATA specifikációk 48 bites címzést feltételeznek, így a lehetséges korlátot 128 PiB-re (144 petabájtra) bővítik.
Ezek a méretkorlátozások abban nyilvánulhatnak meg, hogy a rendszer úgy gondolja, hogy a lemezkapacitás kisebb a valós értékénél, vagy egyáltalán nem hajlandó elindulni, és lefagy a merevlemez inicializálási szakaszában. Bizonyos esetekben a probléma megoldható a BIOS frissítésével. Egy másik lehetséges megoldás a speciális programok, például az Ontrack DiskManager használata, amelyek az operációs rendszer betöltése előtt betöltik az illesztőprogramjukat a memóriába. Az ilyen megoldások hátránya, hogy nem szabványos lemezparticionálást alkalmaznak, amelyben a lemezpartíciók nem érhetők el, például normál DOS rendszerindító hajlékonylemezről történő betöltés esetén. Azonban sok modern operációs rendszer (a Windows NT4 SP3-tól kezdve) képes nagyobb lemezekkel dolgozni, még akkor is, ha a számítógép BIOS-a nem határozza meg megfelelően ezt a méretet.
A PATA interfésszel rendelkező merevlemezek csatlakoztatásához általában 40 eres kábelt használnak (kábelnek is nevezik ) . Mindegyik kábel általában két-három csatlakozóval rendelkezik, amelyek közül az egyik az alaplapon lévő vezérlőcsatlakozóhoz csatlakozik (régebbi számítógépeknél ez a vezérlő külön bővítőkártyán volt), egy-két másik pedig a meghajtókhoz csatlakozik. Egy adott időpontban a P-ATA hurok 16 bitnyi adatot továbbít. Néha vannak IDE-kábelek, amelyek lehetővé teszik három meghajtó csatlakoztatását egy IDE-csatornához, de ebben az esetben az egyik meghajtó csak olvasható módban működik.
| Kapcsolatba lépni | Célja | Kapcsolatba lépni | Célja |
|---|---|---|---|
| egy | Visszaállítás | 2 | Talaj |
| 3 | 7. adat | négy | 8. adat |
| 5 | 6. adat | 6 | 9. adat |
| 7 | 5. adat | nyolc | 10. adat |
| 9 | 4. adat | tíz | 11. adat |
| tizenegy | 3. adat | 12 | 12. adat |
| 13 | 2. adat | tizennégy | 13. adat |
| tizenöt | 1. adat | 16 | 14. adat |
| 17 | 0. adat | tizennyolc | 15. adat |
| 19 | Talaj | húsz | kulcs |
| 21 | DDRQ | 22 | Talaj |
| 23 | I/O írás | 24 | Talaj |
| 25 | I/O Olvasás | 26 | Talaj |
| 27 | IOC HRDY | 28 | Kábelválasztás |
| 29 | DDACK | harminc | Talaj |
| 31 | IRQ | 32 | Nincs csatlakozás |
| 33 | 1. cím | 34 | GPIO_DMA66_Detect |
| 35 | 0 | 36 | 2. cím |
| 37 | Chip Select 1P | 38 | Chip Select 3P |
| 39 | Tevékenység | 40 | Talaj |
Az ATA kábel sokáig 40 vezetéket tartalmazott, de az Ultra DMA/66 ( UDMA4 ) mód bevezetésével megjelent a 80 vezetékes változata. Minden további vezeték földelő vezeték, amely váltakozik információs vezetőkkel. Így hét földelő vezeték helyett 47. A vezetők ilyen váltakozása csökkenti a köztük lévő kapacitív csatolást, ezáltal csökkenti a kölcsönös zavarást. A kapacitív csatolás problémát jelent nagy átviteli sebességeknél, ezért erre az újításra az UDMA4 specifikációban meghatározott 66 MB/s (megabájt/másodperc) átviteli sebesség megfelelő működéséhez volt szükség. A gyorsabb UDMA5 és UDMA6 módokhoz szintén 80 eres kábel szükséges.
Bár a vezetékek száma megduplázódott, a tűk száma változatlan maradt, ahogy a csatlakozók megjelenése is. A belső vezetékezés természetesen más. A 80 eres kábelek csatlakozóinak nagyszámú földelővezetékét kell kis számú földelt érintkezőhöz csatlakoztatni, míg a 40 vezetékes kábeleknél a vezetékek mindegyike a saját érintkezőjéhez csatlakozik. A 80 eres kábeleken a csatlakozók általában különböző színűek (kék, szürke és fekete), ellentétben a 40 eres kábelekkel, ahol általában minden csatlakozó azonos színű (általában fekete).
Az ATA szabvány mindig 45,7 cm-ben (18 hüvelyk) határozta meg a maximális kábelhosszt. Ez a korlátozás megnehezíti a nagy méretű eszközök csatlakoztatását vagy több meghajtó csatlakoztatását egyetlen számítógéphez, és szinte teljesen kiküszöböli a PATA-meghajtók külső meghajtóként való használatát. Bár a kereskedelemben kaphatók hosszabb kábelek, kérjük, vegye figyelembe, hogy nem felelnek meg a szabványnak. Ugyanez mondható el a szintén széles körben elterjedt "kerek" kábelekről. Az ATA szabvány csak meghatározott impedancia és kapacitás specifikációkkal rendelkező lapos kábeleket ír le. Ez természetesen nem jelenti azt, hogy más kábelek ne működnének, de minden esetben óvatosan kell használni a nem szabványos kábeleket.
Ha két eszköz csatlakozik ugyanahhoz a hurokhoz, akkor az egyiket általában masternek ( angol mester ), a másikat pedig slavenek ( angol slave ) hívják. A számítógép vagy az operációs rendszer BIOS-a által felsorolt meghajtók listájában a master általában a slave elé kerül . A régebbi (486-os és korábbi) BIOS-okban a lemezeket gyakran helytelenül „C” betűkkel jelölték meg a mester, és „D” betűkkel a slave esetében.
Ha csak egy meghajtó van egy hurkon, akkor a legtöbb esetben azt kell főként beállítani. Egyes lemezek (különösen a Western Digital által készített lemezek ) rendelkeznek egy speciális beállítással, amelyet single -nek neveznek (vagyis "egy lemez a kábelen"). A legtöbb esetben azonban a kábel egyetlen meghajtója is működhet slaveként (ez gyakran előfordul, ha egy CD-ROM-ot külön csatornához csatlakoztatunk).
A kábelválasztásnak nevezett beállítást az ATA-1 specifikációban opcionálisnak írták le, és az ATA-5 óta széles körben elterjedt, mivel kiküszöböli a meghajtók jumpereinek cseréjét az újracsatlakoztatás során. Ha a meghajtó kábelválasztó módra van állítva, akkor a hurkon elfoglalt helyétől függően automatikusan mesterként vagy szolgaként lesz beállítva. Ennek a helynek a meghatározásához a hurkot kábelezni kell . Egy ilyen kábelnél a 28-as érintkező (CSEL) nincs csatlakoztatva az egyik csatlakozóhoz (szürke, általában a középső). A vezérlő ezt a tűt földeli. Ha a hajtás azt látja, hogy a láb földelt (azaz logikai 0), akkor masternek, ellenkező esetben (nagy impedanciájú állapot) slave-nek.
A 40 vezetékes kábelek korában általános gyakorlat volt, hogy a kábelválasztót úgy szerelték be, hogy egyszerűen elvágták a 28 vezetéket a meghajtókhoz csatlakozó két csatlakozó között. Ebben az esetben a slave meghajtó a kábel végén, a master meghajtó pedig a közepén volt. Ezt az elhelyezést a specifikáció későbbi verzióiban még szabványosították is. Ha csak egy eszközt helyezünk a kábelre, ez az elhelyezés felesleges kábeldarabot eredményez a végén, ami nem kívánatos - mind kényelmi, mind fizikai paraméterek miatt: ez a darab jelvisszaverődéshez vezet, különösen magas frekvenciákon.
Az UDMA4-hez bevezetett 80 vezetékes kábelek nem rendelkeznek ezekkel a hiányosságokkal. Most a mester eszköz mindig a hurok végén van, így ha csak egy eszköz van csatlakoztatva, akkor nem kapja meg ezt a felesleges kábelt. Kábelválasztásuk „gyári” – magában a csatlakozóban történik, egyszerűen ennek az érintkezőnek a kizárásával. Mivel a 80 vezetékes hurkok egyébként is saját csatlakozókat igényeltek, ennek széles körű elterjedése nem okozott nagy problémát. A szabvány előírja a különböző színű csatlakozók használatát is, hogy a gyártó és az összeszerelő könnyebben azonosíthassa. A kék csatlakozó a vezérlőhöz, a fekete - a masterhez, a szürke - a slave-hez való csatlakoztatáshoz.
A "master" és "slave" kifejezéseket az ipari elektronikától kölcsönözték (ahol ezt az elvet széles körben használják a csomópontok és eszközök interakciójában), de ebben az esetben helytelenek, ezért az ATA jelenlegi verziójában nem használják őket. alapértelmezett. Helyesebb, ha a mester és a slave lemezt 0. eszköznek ( 0. eszköz ) és 1. eszköznek ( 1. eszköz ) nevezi el. Egy általános tévhit szerint a főlemez szabályozza a lemezek hozzáférését a csatornához. Valójában a lemezelérést és a parancsvégrehajtási sorrendet a vezérlő vezérli (amit viszont az operációs rendszer illesztőprogramja vezérel). Azaz valójában mindkét eszköz szolga a vezérlőhöz képest.
IDE csatlakozó 3,5" merevlemez
IDE csatlakozó 2,5" merevlemez
PCI Express bővítőkártya PATA és SATA vezérlőkkel és további csatlakozókkal IDE és SATA eszközök csatlakoztatásához
IDE ↔ CompactFlash adapter
IDE-SATA adapter
Az alábbi táblázat felsorolja az ATA szabványos verziók nevét, valamint a támogatott módokat és adatátviteli sebességeket. Az egyes szabványokhoz felsorolt bitsebesség (például 66,7 MB/s az UDMA4 esetében, amelyet általában "Ultra-DMA 66"-nak neveznek) a kábelen a maximális elméletileg lehetséges sebességet jelzi (a tényleges frekvencia két bájtja), és feltételezi, hogy minden ciklus a felhasználói adatok átvitelére szolgál. A gyakorlatban a sebesség kisebb.
A busz túlterhelése, amelyre az ATA vezérlő csatlakozik, szintén korlátozhatja a maximális átviteli szintet. Például egy 33 MHz-es, 32 bites PCI busz maximális sávszélessége 133 MB/s, és ez a sebesség megoszlik a buszra csatlakoztatott összes eszköz között.
| Alapértelmezett | Más nevek | Átviteli módok hozzáadva (MB/s) | Maximális támogatott lemezterület | Egyéb tulajdonságok | ANSI referencia |
|---|---|---|---|---|---|
| ATA-1 | ATA, IDE | PIO 0,1,2 (3.3, 5.2, 8.3) Egyszavas DMA 0,1,2 (2.1, 4.2, 8.3) Többszavas DMA 0 (4.2) |
137 GB | 28 bites LBA | X3.221-1994 [3] (1999 óta elavult) |
| ATA-2 | EIDE, Fast ATA, Fast IDE, Ultra ATA |
PIO 3.4: (11.1, 16.6) Többszavas DMA 1.2 (13.3, 16.6) |
X3.279-1996 [4] (2001 óta elavult) | ||
| ATA-3 | EIDE | SMART , Biztonság |
X3.298-1997 [5] (2002 óta elavult) | ||
| ATA/ATAPI-4 | ATAPI-4, ATA-4, Ultra ATA/33 | Ultra DMA 0,1,2 (16.7, 25.0, 33.3) más néven Ultra-DMA/33 |
ATAPI interfész (cserélhető adathordozó támogatás), gazdagép védett terület , szilárdtestalapú meghajtó támogatás | NCITS 317-1998 | |
| ATA/ATAPI-5 | ATA-5, Ultra ATA/66 | Ultra DMA 3.4 (44.4, 66.7) más néven Ultra DMA 66 |
80 eres kábelek | NCITS 340-2000 [6] | |
| ATA/ATAPI-6 | ATA-6, Ultra ATA/100 | UDMA 5 (100) más néven Ultra DMA 100 |
144 PB | 48 bites LBA automatikus akusztikus menedzsment |
NCITS 347-2001 |
| ATA/ATAPI-7 | ATA-7, Ultra ATA/133 | UDMA 6 (133) más néven Ultra DMA 133 SATA/150 |
SATA 1.0, Streaming funkciókészlet, hosszú logikai/fizikai szektor funkciókészlet nem csomagos eszközökhöz | NCITS 361-2002 |
| Számítógépes buszok és interfészek | |
|---|---|
| Alapfogalmak | |
| Processzorok | |
| Belső | |
| laptopok | |
| Meghajtók | |
| Periféria | |
| Berendezés menedzsment | |
| Egyetemes | |
| Videó interfészek | |
| Beágyazott rendszerek | |