Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
План-конспект
Дата______________________________________________________________
Тема заняття Підключення пристроїв жорсткої памяті
Мета заняття ознаймити з підключенням пристроїв жорсткої памяті
Хід заняття
І. Організаційний момент
ІІ. Основна частина:
Сьогодні існують три основні інтерфейси для підключення жорстких дисків: вже згадувані нами IDE (ATA) і Serial ATA, а також інтерфейс SCSI.
IDE
Як порахували свого часу співробітники компанії Quantum, понад 90% РС-сумісних персональних комп'ютерів оснащено жорсткими дисками з інтерфейсом IDE. проблема, проте, в тому, що IDE або Integrated Device Electronic - поняття дуже загальне і відноситься, взагалі кажучи, до будь-якого пристрою з інтегрованим контролером аж до електричного чайника з автоматичним відключенням при закипанні. У спробах якось конкретизувати, який саме інтерфейс мається на увазі, було винайдено стільки різних назв, що при виборі жорсткого диска з інтерфейсом IDE у непідготовленої людини може закрутитися голова. Поміркуйте самі: є інтерфейси АТА з різними номерами, Fast ATA (теж з номерами), Ultra ATA (теж декілька), і, нарешті, EIDE! Чи дійсно всі ці інтерфейси різні, які з них сумісні і які краще? Спробуємо розібратися.
Спершу трохи історії. Після того, як компанія IBM випустила комп'ютер АТ (Advanced Technology) на базі 286-го процесора, в 1984 році в компаній Compaq і Western Digital виникла ідея вбудувати AT-сумісний контролер, що використовує 16-розрядну шину ISA, безпосередньо в електроніку жорсткого диска. Сказано - зроблено. Вийшло вдало: ціна жорсткого диска збільшилася неістотно, зате вартість всієї дискової підсистеми помітно знизилася. Так і народився на світло інтерфейс ATA (AT Attachment - в дослівному перекладі - "прикріплення до АТ"), який став широко відомий під назвою IDE. Оскільки шина ISA в моделі АТ була 16-бітовою, інтерфейс, природно, вийшов теж 16-бітовим, причому ця розрядність збереглася до теперішнього часу, незважаючи на подальші поліпшення і додавання. Незабаром, проте, з'ясувалося, що різні виробники примудрялися робити несумісні між собою диски з інтерфейсом ATA. Якщо такі диски встановлювалися в парі master/slave на один канал IDE, то дискова підсистема просто не працювала. Для усунення цих неприємних явищ був прийнятий стандарт ANSI специфікації АТА. "Оригінальний" інтерфейс АТА мав наступні можливості:
"Оригінальний" інтерфейс АТА призначений лише для підключення жорстких дисків і не підтримує такі можливості, як ATAPI - інтерфейс для підключення IDE-пристроїв, відмінних від жорстких дисків (наприклад, приводів для читання компакт-дисків), режим передачі block mode і LBA (logical block addressing).
Незабаром стандарт АТА перестав задовольняти збільшеним потребам, оскільки жорсткі диски, що знов випускаються, вимагали більшої швидкості передачі даних і наявності нових можливостей. Так народився на світ інтерфейс АТА-2, який незабаром був також стандартизований ANSI. Зберігаючи зворотну сумісність із стандартом ATA, ATA-2 містив декілька нових можливостей:
І все було б добре, але фірми-виробники в прагненні роздобути ще шматочок ринку почали придумувати красиві назви і обзивати ними інтерфейси своїх жорстких дисків. Насправді інтерфейси Fast ATA, Fast ATA-2 і Enhanced IDE базуються на стандарті АТА-2 і є не більш, ніж маркетинговими термінами. Вся відмінність між ними полягає в тому, яку частину стандарту і як вони підтримують.
Найбільшу плутанину викликають назви Fast ATA і Fast ATA-2, що належать перу відповідно Seagate і Quantum. Створюється сповна природне враження, що Fast ATA є деяким поліпшенням стандарту АТА, тоді як Fast ATA-2 базується на стандарті АТА-2. Але все, на жаль, не так просто. Насправді Fast ATA-2 є просто інша назва стандарту АТА-2, а Fast ATA відрізняється від нього лише тим, що не підтримує найшвидші режими - PIO mode 4 і DMA mode 2. При цьому обоє компанії нападають на компанію Western Digital і її стандарт EIDE за те, що він вносить ще більшу плутанину. В EIDE є свої недоліки, але про це трошки пізніше.
Спробою подальшого розвитку інтерфейсу АТА був проект стандарту АТА-3, в якому основна увага приділялася підвищенню надійності:
S.M.A.R.T.
S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology — технологія самотестирования, аналізу і звітності) — це новий промисловий стандарт, що описує методи передбачення появи помилок жорсткого диска. При активізації системи S.M.A.R.T. жорсткий диск починає відстежувати певні параметри, чутливі до несправностей накопичувача або вказуючи на них. В результаті такого відстежування можна передбачити збої в роботі накопичувача. Якщо на основі відстежуваних параметрів вірогідність появи помилки зростає, S.M.A.R.T. генерує для BIOS або драйвера ОС звіт про виниклу неполадку, який вказує користувачеві на необхідність негайного резервного копіювання даних до того моменту, коли станеться збій в накопичувачі.
На основі відстежуваних параметрів S.M.A.R.T. намагається визначити тип помилки. За даними компанії Seagate, 60% помилок — механічні. Саме цей тип помилок і передбачається S.M.A.R.T. Природно, не всі причини виникнення помилок можна передбачити, наприклад, пошкодження статичною електрикою, раптовий струс або удар, термічні перевантаження і так далі
Технологія S.M.A.R.T. була розроблена компанією IBM в 1992 р., в розробці цього стандарту брали участь Seagate Techology, Conner Peripherals, Fujitsu, Hewlett-Packard, Maxtor, Quantum і Western Digital. В результаті роботи цієї групи компаній була опублікована специфікація S.M.A.R.T. для накопичувачів IDE і SCSI.
Для функціонування S.M.A.R.T. необхідна підтримка на рівні BIOS або драйвера жорсткого диска ОС. S.M.A.R.T. підтримується деякими програмами, наприклад, Norton Smart Doctor, EZ або Data Advisor. Традиційні програми діагностики диска, наприклад, Scandisk або Norton Disk Doctor, працюють з секторами даних на поверхні диска і не відстежують всіх функцій накопичувача в цілому. У деяких сучасних накопичувачах на жорстких дисках резервуються сектори, які використовуватимуться замість дефектних. Коли починає використовуватися один з резервних секторів, S.M.A.R.T. інформує про це користувача, тоді як програми діагностики диска не повідомляють про які-небудь неполадки.
У більшості дисків реалізована реєстрація наступних параметрів:
* висота польоту голівки над диском
* швидкість передачі даних
* кількість секторів, що перепризначували
* продуктивність часу пошуку
* кількість повторів процесу калібрування накопичувача.
Кожен з цих параметрів має порогове значення, яке використовується для визначення того, чи з'явилася помилка. Це значення визначається виробником накопичувача і не може бути змінене. При появі застережливого повідомлення слід негайно зробити резервне копіювання даних з жорсткого диска і звернутися в сервісний центр.
Існують спеціальні тестові програми для жорстких дисків, розроблені фірмами-виробниками жорстких дисків (ці програми можна викачати з відповідних сайтів), дозволяючі визначити, чи справний жорсткий диск, що перевіряється. Такі програми не настільки універсальні, як Scandisk або Norton Disk Doctor, зате вони точніше визначають несправності диска або прогнозують їх можливе виникнення і займають не настільки багато часу (в межах 1 години).
Зазвичай такі тести складаються з декількох тестів:
* тест S.M.A.R.T. (S.M.A.R.T. Check),
* тест буфера диска (RAM Buffer Test)
* діагностика приводу (Drive Diagnostics)
* фізичний тест голівок диска (Physical Head Test)
* довільний тест правильності запису (Random Verify Scan)
* швидкий тест носія (Quick Media Scan)
* повний тест носія (Full Media Scan).
Проте, повернемося до інтерфейсу АТА-3. АТА-3 не був затверджений як стандарт ANSI в основному тому, що не вводив нових режимів передачі даних, хоча технологія SMART в даний час широко використовується виробниками жорстких дисків.
В той час, коли розроблявся інтерфейс IDE/ATA, єдиним пристроєм, який потребував цього інтерфейсу, був жорсткий диск, оскільки стримери і приводи CD-ROM, що зароджуються, мали власний інтерфейс (багато хто пам'ятає часи, коли CD-ROM підключався через інтерфейс на звуковій карті). Проте незабаром стало зрозуміло, що використання для підключення всіх пристроїв швидкого і відносно простого інтерфейсу IDE/ATA обіцяє значні вигоди, у тому числі і за рахунок своєї універсальності. Проте система команд інтерфейсу IDE/ATA була розрахована лише на жорсткі диски, тому просто підключити, наприклад, CD-ROM до IDE-каналу не можна - працювати не буде. Довелося розробити новий протокол - ATA Packet Interface або ATAPI. Цей протокол дозволяє іншим пристроям підключатися за допомогою стандартного шлейфу IDE і "поводитися" як IDE/ATA жорсткий диск. Насправді протокол ATAPI набагато складніший, ніж ATA, оскільки передача даних йде з використанням стандартних режимів PIO і DMA, а реалізація підтримки цих режимів істотно залежить від типа підключеного пристрою. Назву packet (пакетний) цей протокол отримав з тієї причини, що команди пристрою дійсно доводиться передавати групами або пакетами. Проте, з точки зору користувача, немає різниці між IDE/ATA жорстким диском, ATAPI CD-ROMом або ZIP-драйвом. Сучасні BIOSи навіть підтримують завантаження з ATAPI-пристроїв. Практично всі сучасні контролери працюють з режимами ATAPI і ATA.
Що ж до ATA частини в ATA-4, то і тут сталося досить багато серйозних змін. По-перше, як вже говорилося, з'явилися протоколи ATAPI. У других, сталося серйозне чищення ATA від старих і вже не потрібних команд і можливостей, а натомість з'явилися багато інших, невеликих, але істотних. І в третіх, з'явився новий протокол передачі даних, multiword DMA mode 3, названий ULTRADMA - що дозволяє добитися куди вищої пропускної спроможності ATA (до 33 Мбайт/с), а також дозволити забезпечити цілісність даних на такій швидкості через стандартний 40-жильний кабель даних (шляхом використання CRC).
При появі ATA-4 в чомусь повторилася історія з ATA-2. Знову втрутилися відділи маркетингу, і вінчестери, що задовольняють цьому стандарту, вийшли на ринок під прапором UltraATA/33. Можна лише радіти тому факту, що цього разу компанії хоч би змогли домовитися про єдину маркетингову політику.
Існує також і стандарт ATA-5, подібно ATA-3 що є проміжним - між ATA-4 і ATA-6. Жодних серйозних змін внесено не було, були лише видалені деякі застарілі команди і можливості, додані деякі нові. З'явилися ще два нові режими передачі даних - ULTRADMA з пропускною спроможністю 44 Мбайт/с і ULTRADMA з пропускною спроможністю 66 Мбайт/с.
Таке збільшення швидкості передачі даних перевищило можливості старого доброго 40-жильного кабелю, що створювався свого часу під швидкості порядка 5 Мбайт/с, і розробники були вимушені оснастити шлейф ще 40 жилами, що не мають, втім, жодного інформаційного навантаження, - всі вони заземлені і виконують роль екрану між все тими ж 40 жилами, що несуть.
Паралельно з роботою над ATA-5, велася робота із створення ATA-6. У цю специфікацію увійшли багато пропозицій, не включених в попередній стандарт. Це, зокрема, збільшення LBA з 28 до 64 бітів, введення нових, швидших режимів ULTRADMA, з пропускною спроможністю до 100 Мбайт/с, введення в ATA нових команд, розрахованих на передачу аудио/видео потоків, запропонованих Quantum, Western Digital і Philips, методи зниження рівня шуму вінчестерів.
ATA-7 став останньою версією стандарту паралельного інтерфейсу ATA. З нього почався перехід до SATA.
Його основні характеристики:
Підводячи підсумки, для зручності, можна сформувати всі дані по АТА інтерфейсам у вигляді таблиці:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тепер, як і було обіцяно, поговоримо трохи про EIDE. Цей термін, введений компанією Western Digital, досить широкий вживається в комп'ютерній індустрії і майже так само широко критикується, причому справедливо. Одній з причин для критики є той факт, що EIDE не є стандартом, а лише маркетинговим терміном, причому його вміст міняється з часом. Так, спочатку EIDE включав підтримку режимів PIO до mode 3, потім була додана підтримка mode 4. Ще одним істотним недоліком EIDE як стандарту є той факт, що його специфікація включає абсолютно різнопланові речі. Міркуйте самі, EIDE на даний момент включає:
* ATA-2. Цілком, включаючи найшвидші режими;
* ATAPI. Цілком;
* Dual IDE/ATA Host Adapters. Стандарт EIDE включає підтримку два IDE/ATA хостов, що дозволяє використовувати одночасно до 4 IDE/ATA/ATAPI пристроїв.
Тепер поглянемо, що означає фраза "жорсткий диск з інтерфейсом EIDE". Оскільки підтримувати ATAPI йому абсолютно немає чого, а два канали IDE він підтримати не в змозі, то все це зводиться до набагато скромнішого: "жорсткий диск з інтерфейсом АТА-2". В принципі ідея була хороша - створити стандарт, BIOS, що охоплює, чіпсет і жорсткий диск. Але оскільки велика частина EIDE як стандарту відноситься саме до BIOS і чіпсета, то вийшла ще і плутанина між Enhanced IDE і що виник приблизно в цей же час Enhanced BIOS (BIOS, IDE/ATA, що підтримує, диски ємкістю більше 504MB). Склалася сповна природна думка, що для використання дисків об'ємом більше 504МВ потрібний інтерфейс EIDE (тоді як насправді потрібний був лише Enhanced BIOS), тим паче, що виробники карт з Enhanced BIOS рекламували їх як "enhanced IDE cards". Зараз, на щастя, ці проблеми позаду (як і бар'єр 540МВ).
Тепер перейдемо до теми, не менш цікавої. Існують два параметри, що характеризують швидкість передачі даних при використанні IDE/ATA-жорсткого диска. Внутрішня швидкість передачі (internal transfer rate) характеризує швидкість передачі безпосередньо між магнітним носієм і внутрішнім буфером жорсткого диска і визначається щільністю запису, швидкістю обертання і так далі. Ці параметри залежать від конструкції диска, а не від типа інтерфейсу. З іншого боку, зовнішня швидкість передачі даних, тобто швидкість передачі по каналу IDE, повністю залежить від використовуваного режиму передачі даних. На зорі використання дисків IDE/ATA швидкість роботи дискової підсистеми визначалася внутрішньою швидкістю передачі даних, яка була свідомо менша зовнішньою. В даний час у зв'язку із збільшенням щільності запису (що дозволяє знімати більше інформації за один зворот диска) і частоти обертання на перший план виходить саме зовнішня швидкість передачі. Що ж все-таки означають номери режимів і чим PIO відрізняється від DMA?
Спочатку загальновживаним способом передачі даних через інтерфейс IDE/ATA був протокол Programmed I/O або PIO. Існує п'ять режимів PIO, що розрізняються максимальними швидкостями пакетної передачі даних (burst transfer rates). Загальновживана англійська назва - PIO modes.
Природно, йдеться про зовнішній швидкості передачі даних і визначає швидкість інтерфейсу, а не диска. Необхідно також враховувати (хоча зараз це вже навряд чи актуально), що PIO mode 3 і 4 вимагають використання шини VLB або PCI, оскільки шина ISA не може забезпечити швидкість передачі даних більше 10 МВ/сек. До появи режиму DMA-33 максимальна швидкість передачі даних в режимів PIO і DMA була однаковою. Головним недоліком режимів PIO є те, що передачею даних управляє процесор, що істотно збільшує його завантаження. Зате ці режими не вимагають спеціальних драйверів і ідеально підходять для однозадачних операційних систем. Схоже, проте, що це вимираючий вигляд.
Direct Memory Access (DMA) - прямий доступ до пам'яті - назва протоколів, що дозволяють периферійному пристрою передавати інформацію безпосередньо в системну пам'ять без участі центрального процесора. Сучасні жорсткі диски використовують цю можливість у поєднанні з можливістю перехоплювати управління шиною і самостійно управляти передачею інформації (bus mastering). Існує декілька режимів DMA (DMA modes), які приведені в таблиці. Варто відзначити, що так звані single word режими в даний час не використовуються і приведені лише для порівняння.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II Практична частина ознаймити на практиці з особливостями підключення пристроїв жорстокї памяті
ІІІ. Підсумок заняття
В ході занянтя гуртківці були ознаймлені з особливосями підключення пристроїв жорскої памяті закріпили знання пров иди протів даних пристроїв .