Интерфейсы жесткого диска

Современные винчестеры выпускаются в двух вариантах интерфейса - SCSI или IDE. Соответственно для подсоединения к компьютеру используются два типа контроллеров: SCSI или IDE. Контроллер (обслуживающая плата) IDE уже содержится на основной (материнской) плате компьютера (начиная с 486 с PCI слотом), а контроллер SCSI, как правило, необходимо покупать вместе с соответствующим винчестером и устанавливать в свободный слот (разъем) на материнской плате. Винчестеры SCSI дороже и ориентированы в основном на применение в профессиональных системах и рабочих станциях.

По объему выпуска соотношение между жесткими дисками с интерфейсами SCSI и IDE остается стабильным в течение уже нескольких лет. SCSI-диски составляют 27-28%, остальное - IDE (доля моделей с последовательными интерфейсами SSA и Fibre Channel очень незначительна).

SCSI

Принципиальные преимущества интерфейса SCSI над IDE - в гибкости и производительности. Гибкость обеспечивается большим количеством подключаемых устройств (7, 15 и даже больше - против 4 у IDE), большей длиной кабеля. Производительность - высокой скоростью передачи и возможностью одновременной обработки нескольких транзакций.

Пропускной способности наиболее широко применяемого ранее 8-разрядного варианта SCSI-интерфейса - Fast SCSI-2, равной 10 Мбайт/с, уже явно не хватает для большинства производительных жестких дисков с внутренней скоростью передачи, достигающей 15 Мбайт/с. Появление еще более скоростных моделей с предельно высокой плотностью записи и увеличенной скоростью вращения (до 10 000 об/мин) еще более обострило потребность в скоростном интерфейсе. Скорость передачи SCSI-интерфейса может быть увеличена двумя путями - за счет увеличения ширины слова и за счет увеличения тактовой частоты передачи. Хотя известный довольно давно FastWide SCSI-2 позволяет удвоить пропускную способность (до 20 Мбайт/с) за счет увеличения ширины слова до 16 разрядов и продолжает достаточно широко применяться производителями жестких дисков, более перспективным выглядит Ultra SCSI (иногда встречаются названия Fast-20, Ultra SCSI-3). Он использует удвоенную по сравнению с Fast SCSI-2 тактовую частоту передачи (20 Мгц). При такой же (20 Мбайт/с) пропускной способности, как у FastWide SCSI-2, 8-разрядный вариант Ultra SCSI значительно дешевле. 16-разрядный вариант Ultra SCSI имеет больший запас по скорости передачи (до 40 Мбайт/с) и используется в моделях высокого класса.

В настоящее время SCSI-шина переходит на икга2-стандарт, что обеспечит ей увеличение пропускной способности до 80 Мбайт/с (это вдвое больше допустимого прежним стандартом UltraWide).

Другая перспективная технология SCSI-интерфейса, названная Fibre Channel-Arbitrated Loop (FC-AL), позволяет подключать до 126 SCSI-устройств и обеспечивает скорость передачи более 100 Мбайт/с. Длина кабеля в этом случае может достигать 30 метров в случае применения медной проволоки или 1 километра в случае применения оптоволокна.

Применение FC-AL позволяет выполнять "горячее" подключение и имеет дополнительные линии для контроля и коррекции ошибок. Хотя решение FC-AL значительно дороже обычного SCSI-интерфейса, вероятно, оно будет применяться в высококачественных серверах достаточно часто.

IDE

Главное достоинство интерфейса IDE (другое название - АТА) - простота и невысокая стоимость по сравнению со SCSI при достаточно высоких характеристиках. Как и для интерфейса SCSI, для IDE характерно постоянное возрастание скорости передачи - 8.3, 16,7, 33.3, и даже 66,6 Мб/с. Более того, по мере развития интерфейс IDE приобретает все большее сходство со SCSI - расширяется список поддерживаемых устройств (кроме жестких дисков это приводы CD-ROM, CD-R, DVD-ROM, магнитооптика, накопители на магнитной ленте, супер-флоппи LS-120 и ZIP), вводятся некоторые элементы распараллеливания (типа queuing и disconnect/ reconnet) и контроля за целостностью данных при передаче. Главный недостаток IDE - небольшое (обычно не более 4) количество подключаемых устройств. Для типовой конфигурации персонального компьютера - жесткий диск, супер-флоппи, привод CD-ROM - этого пока хватает, но для компьютеров высокого класса уже явно недостаточно.

Современные IDE-интерфейсы (или, как их теперь называют, АТА (Advanced Technology Attrachment) перешли на новые протоколы обмена - Ultra АТА, значительно увеличив пропускную способность "старого" IDE-интерфейса. Представленные в стандарте Fast АТА-2 протоколы РЮ (Programmed Input/Output) Mode 4 и DMA (Direct Memory Access) Mode 2 позволяли передавать данные со скоростью до 16,6 Мбайт/с. Однако реальная скорость передачи данных была намного ниже. Ultra DMA/33 (разработанный фирмой Quantum), имеет три режима работы: 0,1 и 2. При использовании самого быстрого Ultra DMA/33 Mode 2 (если носитель поддерживает этот режим) скорость передачи данных может достигать 33 Мбайт/с. Высокая скорость передачи данных достигается использованием для пересылки восходящего и спадающего уровня сигнала. Естественно, что такой скорости можно достичь только при обмене с буфером накопителя (технология изготовления самого носителя не позволяет работать на таких скоростях). Кроме того, протокол передачи данных в новых режимах позволяет осуществлять коррекцию ошибок, вычисляя контрольную сумму CRC - cyclic redundancy check (все предыдущие протоколы такой контроль не производили).

Для того чтобы воспользоваться преимуществами стандарта Ultra DMA, необходимо выполнить 3 условия. Первые два сводятся к аппаратной поддержке со стороны накопителя и набора микросхем материнской платы. О них не стоит беспокоиться, если использовать только современные компоненты. С третьим условием дело обстоит чуть сложнее. Если просто подключить к новой системной плате не менее новый накопитель, то последний будет работать в режиме РIO Mode 4. Для того чтобы использовать Ultra DMA, как и любой другой DMA (Direct Memory Access - прямой доступ к памяти), требуется специальный драйвер, причем драйверы для разных наборов микросхем различны. Как правило, они входят в комплект поставки системной платы, а в случае необходимости их можно "скачать" по Интернет с домашней страницы фирмы-производителя материнской платы.

Подчеркнем, что стандарт обладает обратной совместимостью с предыдущими стандартами - жесткий диск с интерфейсом Ultra АТА работает и с обычными контроллерами прошлого, но только в медленных режимах.

В феврале 1998 года фирма Quantum с Intel разработала и предложила в качестве нового промышленного стандарта еще более производительный интерфейс Ultra DMA/66, который рассматривается как промежуточный шаг для перехода к использованию высокоскоростной шины IEEE 1394. Накопители с интерфейсов Ultra DMA/66, созданным на основе микросхем Intel, появились в начале 1999 года, а для их установки в ПК требуются лишь специальный кабель и адаптер.

Но более перспективным направлением представляется замена интерфейса АТАШ например, на высокоскоростную последовательную шину Fireware (IEEE 1394). Coll ответствующий адаптер, соединяющий жесткий диск IDE-стандарта с шиной Fireware, фактически уже разработан. Этот адаптер называется Tailgate и вставляется непосредственно в интерфейсный разъем жесткого диска.

Применение новой технологии позволит довести скорость передачи данных до 100 Мбайт/с, увеличить надежность системы, а установку устройств можно будет производить на работающем компьютере (что категорически запрещается при использовании АТА-интерфейса).

Поиск по сайту: