Interface de disque dur Serial ATA. Ah j'ai oublié de te le dire. Interface de connexion de disque dur externe

IDE (Integrated Device Electronics) est une interface d'appareil avec un contrôleur intégré. Lors de la création de cette interface, les développeurs se sont concentrés sur la connexion disque... En raison de la suppression minimale du contrôleur du disque, les performances sont considérablement améliorées.

L'interface EIDE comporte des canaux primaires et secondaires, auxquels peuvent être connectés deux appareils, c'est-à-dire qu'il peut y en avoir quatre au total. Il pourrait être Disque dur, CD-ROM ou changeur de disque.

Physiquement, l'interface IDE est implémentée à l'aide d'un câble plat à 40 fils, qui peut avoir des connecteurs pour connecter un ou deux appareils. La longueur totale du câble ne doit pas dépasser 45 centimètres, avec une distance d'au moins 15 centimètres entre les connecteurs.

• a - Câble d'interface parallèle ATA/IDE (PATA) ;
• b - connecteur PATA 40 broches ;
• c - connecteurs PATA sur la carte ;
• d - connecteur ATA série (SATA);
• e - Connecteurs SATA sur la carte.

Tableau des connecteurs d'interface parallèle ATA

Il existe plusieurs versions de l'IDE qui sont compatibles les unes avec les autres.

Spécification IDE améliorée

Afin de développer les capacités de l'interface IDE, Western Digital a proposé sa spécification étendue Enhanced IDE (synonymes : E-IDE, Fast ATA, ATA-2 et Fast ATA-2), qui a par la suite acquis le statut de la norme américaine ANSI appelée ATA-2. Il contient un certain nombre d'innovations : prise en charge des disques IDE d'une capacité de plus de 504 Mo, prise en charge de plusieurs contrôleurs IDE dans le système et connexion jusqu'à quatre périphériques à un contrôleur, ainsi que prise en charge périphériques autre que disques durs(lecteurs de CD-ROM, CD-R et DVD-ROM, lecteurs LS-120 et ZIP, magnéto-optiques, streamers, etc.). Extension de la spécification IDE pour prendre en charge d'autres types de disques avec Interface IDEégalement appelé ATAPI (ATA Packed Interface). L'IDE amélioré introduit également des éléments de parallélisation des opérations d'échange et de contrôle de l'intégrité des données pendant la transmission.

• a - ATA 2 et ATA 3.
• b - Ultra ATA.
• c - Ultra ATA / 66.

La spécification de l'interface IDE améliorée ajoute la prise en charge des modes PIO 3 et 4, ainsi que du mode DMA à mot unique 2 et des modes DMA multi-mots 1 et 2. Le taux de transfert de données de bus maximal en mode PIO 3 est de 4,1 Mo / s, et dans les modes РIO Mode 4 et Single Word DMA Mode 2 - 16,7 Mo/s. Multi Word DMA Mode 2 vous permet d'obtenir un taux de transfert de pointe de plus de 20 Mo/s.

L'étape suivante dans le développement de l'interface IDE / ATA était la norme Ultra ATA (alias Ultra DMA, ATA-33, DMA-33, ATA-3). Ultra ATA est la norme de facto pour l'utilisation du mode DMA rapide - mode 3, offrant un taux de transfert de données de 33,3 Mo/s. Pour assurer une transmission de données fiable sur le même câble, des schémas de contrôle et de correction d'erreurs spéciaux sont utilisés, tout en maintenant la rétrocompatibilité avec les normes précédentes - ATA et ATA-2.

Tableau des caractéristiques des interfaces IDE/ATA

Enfin, il existe des interfaces Ultra ATA/66, Ultra ATA/100, Ultra ATA/133, qui permettent de transférer des données à des vitesses de 66.100 et 133-150 Mo/s, respectivement.

Interface ATA série (SATA). Les principaux avantages du Serial ATA par rapport au Parallel ATA (PATA) :

• le nombre de contacts du connecteur a été réduit (à 7 au lieu de 40) ;
• tension de signal réduite (jusqu'à 500 mV contre 5 V pour PATA) ;
• un câble plus petit et plus pratique pour le câblage, jusqu'à 1 m de long ;
• capacités améliorées de détection et de correction des erreurs.

La première génération (connue sous le nom de SATA/150 ou SATA 1) est arrivée sur le marché à la mi-2002 et prenait en charge des taux de transfert de données allant jusqu'à 1,5 Gb/s. SATA 1 utilise un schéma de codage physique 8V / 10V qui a une efficacité de 80%, résultant en vitesse réelleà 1,2 Gbps ou 150 Mbps.

La prochaine version (SATA 3.0 Gb/s) utilise également 8V/10V, donc le taux de transfert maximum est de 2,4 Gb/s soit 300 Mo/s. Cependant, les disques durs d'aujourd'hui ne prennent pas en charge de telles vitesses, de sorte que les performances réelles du système sont limitées par les capacités du disque. La spécification 3.0 Gb/s est souvent appelée "Serial ATA 2" ("SATA 2"), ainsi que SATA 3.0 ou SATA/300, poursuivant la lignée des ATA/100, ATA/133 et SATA/150.

L'interface SCSI a été développée à la fin des années 1970 par Shugart Associates. Initialement connu sous le nom de SASI (Shugart Associates System Interface), après avoir été normalisé en 1986 déjà sous le nom SCSI (lire "contes"), il est devenu l'un des standards de l'industrie pour la connexion de périphériques - disques durs, streamers, disque dur amovible et magnéto-optique disques, scanners, CD-ROM et CD-R, DVD-ROM, etc. Jusqu'à huit périphériques peuvent être connectés au bus SCSI, y compris le contrôleur SCSI principal (ou l'adaptateur hôte).

L'interface SCSI est parallèle et est physiquement un câble plat avec des connecteurs à 25, 50, 68 broches pour connecter des périphériques. Le bus SCSI contient huit lignes de données suivies d'une ligne de parité et de neuf lignes de contrôle. La norme SCSI définit deux méthodes de transmission de signal : asymétrique et différentielle (différentielle). Dans le premier cas, il y a un fil à potentiel nul ("masse"), par rapport auquel les signaux sont transmis via des lignes de données avec des niveaux de signal correspondant à la logique TTL. Dans la signalisation différentielle, deux fils sont alloués pour chaque ligne de données, et le signal sur cette ligne est obtenu en soustrayant les potentiels à leurs sorties. Dans le même temps, la meilleure immunité au bruit est obtenue, ce qui permet d'augmenter la longueur du câble.

• a - architecture générale ;
• b - Adaptateur SCSI.

Pour Interface SCSI des terminaisons sont nécessaires (résistances adaptées qui absorbent les signaux aux extrémités du câble et empêchent la formation d'échos).

Les périphériques SCSI sont également connectés en guirlande, chaque périphérique SCSI ayant son propre ID SCSI, allant de 0 à 7 (ou de 0 à 15). La plus grande valeur d'ID SCSI est généralement utilisée comme adresse de la carte contrôleur - 7 (15), l'adresse disque de démarrage système L'ID SCSI est 0 et le deuxième disque est 1. L'échange entre les périphériques sur le tronc SCSI est déterminé par une liste standardisée de commandes (Common Command Set, CCS). Logiciel pour l'interface SCSI, il ne fonctionne pas avec les caractéristiques physiques du lecteur (c'est-à-dire le nombre de cylindres, de têtes, etc.), mais ne traite que des blocs de données logiques, donc, dans une chaîne SCSI, par exemple, un scanner, un disque dur et un lecteur de CD-R peuvent être placés...

Les périphériques sont interrogés par le contrôleur SCSI immédiatement après la mise sous tension. Dans le même temps, pour les périphériques SCSI, la configuration automatique des périphériques (Plug-and-play) est implémentée à l'aide du protocole SCAM (SCSI Configured AutoMagically), dans lequel les valeurs d'ID SCSI sont automatiquement attribuées. ASPI (Advanced SCSI Programming Interface) est l'interface logicielle la plus largement utilisée pour la gestion de périphériques SCSI standardisés.

Spécifications SCSI

Il existe plus d'une douzaine de versions différentes de l'interface SCSI. Les plus importants d'entre eux sont SCSI-1, Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI, Ultra 2 SCSI.

Les principales caractéristiques du bus SCSI sont :

• largeur - 8 ou 16 bits ("étroit" ou "large");
• la fréquence à laquelle le bus est cadencé ;
• type physique d'interface (unipolaire, différentielle, optique).

La vitesse est principalement influencée par les deux premiers paramètres. Ils sont généralement précédés du mot SCSI.

Le taux de transfert maximum du contrôleur de périphérique peut être calculé en prenant la fréquence du bus, et dans le cas de "Wide", multipliez-le par 2 (par exemple, FastSCSI - 10 Mo/s, Ultra2WideSCSI -80 Mo/s).

SCSI série

Quatre versions récentes de SCSI, à savoir SSA (Serial Storage Architecture), FC-AL et Serial Attached SCSI (SAS), se sont éloignées de la norme SCSI parallèle traditionnelle et se sont concentrées sur les communications série. Les principaux avantages de l'interface série sont des taux de transfert de données élevés ; "chaud" marche-arrêt ; la meilleure immunité au bruit.

Tableau des versions (génération) SCSI

Terminaisons, connecteurs

Par type de signal, il existe des versions linéaires (Single Ended) et différentielles (Differential) de SCSI, leurs câbles et connecteurs sont identiques, mais il n'y a pas de compatibilité électrique des périphériques entre eux.

La version différentielle pour chaque signal utilise paire torsadée conducteurs et émetteurs-récepteurs spéciaux, tandis qu'une grande longueur totale de câble devient admissible, tout en maintenant haute fréquenceéchange. L'interface différentielle est utilisée dans de puissants systèmes de disques serveurs, mais en temps normal Ordinateur personnel pas commun.

Dans la version linéaire, le signal doit passer par son seul conducteur, torsadé (ou au moins séparé de l'autre dans une boucle plate) avec un fil zéro (retour).

Les périphériques SCSI sont connectés par des câbles en chaîne, les terminaisons sont connectées sur les périphériques finaux. L'adaptateur hôte est souvent l'un des périphériques de périphérie. Il peut avoir à la fois un connecteur interne et un externe pour chaque canal.

Selon leurs propriétés électriques, on distingue les types de terminateurs suivants :

• passif (SCSI-1) 132 Ohm (résistances conventionnelles). Ces terminaisons ne conviennent pas aux modes SCSI-2 haute vitesse ;
• actif (110 Ohm) - terminaisons spéciales pour assurer un fonctionnement à 10 MHz en SCSI-2 ;
• FPT (Forced Perfect Terminator) est une version améliorée des terminateurs actifs avec limiteurs d'émissions.

Les terminaisons actives nécessitent une alimentation électrique, pour cela il existe des lignes d'interface spéciales TERMPWR.

Câbles

La gamme de câbles SCSI est assez large. Principaux câbles normalisés :

• Câble A : standard pour interface SCSI 8 bits, câble plat interne à 50 fils (connecteurs IDC-50) ou câble externe blindé (connecteurs Centronics-50).
• Câble B : expandeur SCSI-2 16 bits, peu utilisé.
• Câble P : 16 bits SCSI-2 / 3,68 fils avec connecteurs miniatures blindés améliorés, universel pour câbles internes et externes des versions SCSI 8, 16 et 32 ​​bits (en version 8 bits, broches 1-5.31- 39.65-68 ne sont pas utilisés); les connecteurs pour connexion externe ressemblent à une version miniature de Centronics avec des contacts plats, les internes ont des contacts à broches.
• Câble Q : extension de 68 fils jusqu'à 32 bits, associée à un câble P.
• Câble avec connecteurs D-25P : 8 bits, standard pour Macintosh, utilisé sur certains périphériques externes(Lecteur Iomega ZIP).

Tableau de débit en bauds SCSI-1, SCSI-2, longueurs et types de câbles

Différentes variantes de câbles adaptateurs sont possibles.

L'affectation des broches des connecteurs à l'aide de l'exemple d'un câble A commun est indiquée dans le tableau.

Tableau des connecteurs de câble SCSI A

Pneu... Comme avec le bus PCI, le bus SCSI suppose la capacité d'échanger des informations entre n'importe quelle paire de périphériques. Bien entendu, l'échange le plus courant se fait entre l'adaptateur hôte et les périphériques. La copie de données entre les appareils peut être effectuée sans accès au bus système de l'ordinateur. Les adaptateurs hôtes intelligents avec mémoire cache intégrée offrent ici de grandes opportunités. Chaque échange sur le bus implique son initiateur (Initiator) et l'équipement cible (Target). Le tableau montre la fonction des signaux de bus.

Tableau d'affectation des signaux de bus SCSI

Paramètres de configuration du périphérique SCSI

Tous les appareils sur le bus doivent être configurés de manière cohérente. Pour eux, vous devez définir les paramètres de base suivants à l'aide d'un logiciel ou à l'aide de cavaliers (cavaliers).

Reference de l'appareil- ID SCSI — adresse 0-7 (ou 0-15), unique pour chaque périphérique sur le bus. En règle générale, l'adaptateur hôte, qui doit avoir la priorité la plus élevée, se voit attribuer l'ID 7. L'attribution d'usine des ID de périphérique est indiquée dans le tableau, bien qu'elle ne soit pas obligatoire. Les appareils sont adressés avec un code de position (bien que l'ID soit spécifié avec un code 3-4 bits), ce qui garantit la compatibilité de l'adressage des appareils 8 et 16 bits sur le même bus. L'ID SCSI est généralement défini avec des cavaliers (bien qu'il existe des normes plus récentes en SCSI comme Plug-and-Play qui ne nécessitent pas de cavaliers).

Tableau des identifiants d'appareil par défaut d'usine

Contrôle de parité - Parité SCSI

Si au moins un appareil sur le bus ne prend pas en charge le contrôle de parité, il doit être désactivé sur tous les appareils sur ce bus. Le contrôle de parité, en particulier pour les périphériques de disque, est un moyen de se protéger contre la corruption des données en transit.

Activation des terminaisons - Résiliation

Les terminaisons actives peuvent être activées avec un seul cavalier ou même contrôlées par un signal de programme. Les terminateurs ne doivent être activés que sur les périphériques périphériques de la chaîne.

Terminator Power - TerminatorPower

L'alimentation des terminaisons par cavalier ou logiciel doit être activée sur au moins un appareil lorsque des terminaisons actives sont utilisées.

Négociation synchrone SCSI

Le mode d'échange synchrone, qui assure des performances élevées, est activé d'un commun accord des appareils. Cependant, si au moins un périphérique sur le bus ne le prend pas en charge, la négociation sur l'adaptateur hôte doit être désactivée. De plus, si l'échange est initié par un équipement synchrone, l'hôte supportera ce mode.

Démarrage sur commande - Démarrage sur commande, ou démarrage différé - Démarrage différé

Lorsque cette option est activée, le moteur de l'Appareil est démarré uniquement par une commande de l'adaptateur hôte, ce qui permet de réduire la charge de pointe du bloc d'alimentation au moment de la mise sous tension. L'hôte lancera les périphériques de manière séquentielle.

Activer la déconnexion

La sélection de cette option permet aux périphériques de se déconnecter du bus lorsque les données ne sont pas disponibles, ce qui est très efficace pour le multitâche avec plusieurs périphériques sur le bus.

Adaptateur hôte

L'adaptateur hôte SCSI est le composant d'interface critique qui détermine les performances du sous-système de périphérique SCSI. Il existe une large gamme d'adaptateurs, allant des plus simples, auxquels seuls des périphériques non critiques pour les performances peuvent être connectés.

La configuration des adaptateurs hôtes SCSI en termes de bus SCSI est identique à la configuration d'autres périphériques (voir plus haut). Pour les adaptateurs modernes, la configuration logicielle est utilisée à la place des cavaliers. L'utilitaire de configuration est généralement inclus dans une extension du BIOS (sur la carte adaptateur) et est invité à s'exécuter à l'écran lors de l'initialisation pendant le POST.

Une interface de stockage est un ensemble de composants électroniques qui échangent des informations entre un contrôleur de périphérique (tampon de cache) et un ordinateur. Actuellement, les PC de bureau IBM-PC, plus souvent que les autres, utilisent deux types d'interfaces ATAPI - AT Attachment Packet Interface (Integrated Drive Electronics - IDE, Enhanced Integrated Drive Electronics - EIDE) et SCSI (Small Computers System Interface).

InterfaceIDE conçu comme une alternative économique et performante aux interfaces ESDI et SCSI haute vitesse. L'interface est conçue pour connecter deux périphériques de disque. Une caractéristique distinctive des périphériques de disque fonctionnant avec l'interface IDE est que le contrôleur de lecteur de disque réel est situé sur la carte du lecteur lui-même, avec un tampon de cache interne intégré. Cette conception simplifie grandement la conception de la carte d'interface elle-même et permet non seulement de la placer sur une carte adaptateur séparée insérée dans le connecteur du bus système, mais aussi de l'intégrer directement sur carte mère ordinateur. L'interface se caractérise par une extrême simplicité, une vitesse élevée, une petite taille et un coût relativement faible.

Schémas d'interface de l'adaptateur avec des lecteurs dans l'interface IDE

Aujourd'hui, l'interface IDE a été remplacée par l'idée originale de Western Digital - Enhanced IDE, ou EIDE en abrégé. C'est maintenant la meilleure option pour la grande majorité des systèmes de bureau. Les disques durs EIDE sont nettement moins chers que les disques SCSI de capacité similaire et ne leur sont pas inférieurs en termes de performances dans les systèmes mono-utilisateur, et la plupart des cartes mères ont un contrôleur double canal intégré pour connecter quatre périphériques. Quoi de neuf dans l'IDE amélioré par rapport à l'IDE ?

Le premier est la grande capacité des disques. Si IDE ne prend pas en charge les disques de plus de 528 mégaoctets, alors EIDE prend en charge les volumes jusqu'à 8,4 gigaoctets pour chaque canal de contrôleur.

Deuxièmement, plus d'appareils y sont connectés - quatre au lieu de deux. Auparavant, il n'y avait qu'un seul canal de contrôleur auquel deux périphériques IDE pouvaient être connectés. Maintenant, il existe deux de ces canaux. Le canal principal, qui se trouve généralement sur le bus local à grande vitesse, et le canal auxiliaire.

Troisièmement, la spécification ATAPI (AT Attachment Packet Interface) est apparue, ce qui permet de se connecter à cette interface non seulement des disques durs, mais également d'autres appareils - streamers et lecteurs de CD-ROM.

Quatrièmement, la productivité a augmenté. Les disques avec interface IDE se caractérisaient par un taux de transfert de données maximal de 3 mégaoctets par seconde. Les disques durs EIDE prennent en charge plusieurs nouveaux modes de communication. Ceux-ci incluent les modes PIO (entrée/sortie programmée) 3 et 4, qui fournissent des taux de transfert de données de 11,1 et 16,6 mégaoctets par seconde, respectivement. Les E/S programmables sont une méthode de transfert de données entre le contrôleur d'un périphérique et la mémoire principale de l'ordinateur à l'aide de commandes de transfert de données et de ports d'E/S sur le processeur central.

Cinquièmement, le mode d'accès direct à la mémoire est pris en charge - Multiword Mode 1 DMA (Direct Memory Access) ou Multiword Mode 2 DMA et Ultra DMA, qui prennent en charge l'échange de données en mode exclusif (c'est-à-dire lorsque le canal d'E / S ne dessert qu'un seul périphérique ). Le DMA est un autre moyen de transférer des données du contrôleur périphérique vers RAM ordinateur, il diffère du PIO en ce que le processeur central du PC n'intervient pas et ses ressources restent libres pour d'autres tâches. Les périphériques sont desservis par un contrôleur DMA dédié. Dans ce cas, la vitesse atteint 13,3 et 16,6 mégaoctets par seconde, et lors de l'utilisation d'Ultra DMA et du pilote de bus correspondant - 33 mégaoctets par seconde. Les contrôleurs EIDE utilisent PIO de la même manière que certains adaptateurs SCSI, mais les adaptateurs SCSI haute vitesse ne fonctionnent qu'avec la méthode DMA.

Sixièmement, le système de commandes pour le contrôle des appareils, la transmission de données et les diagnostics a été étendu, le cache d'échange de données a été augmenté et la mécanique a été considérablement améliorée.

Seagate et Quantum, au lieu de la spécification EIDE, utilisent la spécification Fast ATA pour les disques prenant en charge les modes PIO 3 et DMA 1, et ceux fonctionnant en mode PIO 4 et DMA 2 sont appelés Fast ATA-2.

Interface multifonctionnelle intelligenteSCSI a été développé à la fin des années 70 en tant qu'interface de contrôleur d'ordinateur et de lecteur de disque intelligent. L'interface SCSI est universelle et définit un bus de données entre le processeur central et plusieurs périphériques externes disposant de leur propre contrôleur. En plus des paramètres électriques et physiques, des commandes sont également définies au moyen desquelles les appareils connectés au bus communiquent entre eux. L'interface SCSI ne définit pas en détail les processus des deux côtés du bus et est une interface dans sa forme la plus pure. L'interface SCSI prend en charge une gamme beaucoup plus large de périphériques et est normalisée par ANSI (X3.131-1986).

Aujourd'hui, il existe principalement deux normes utilisées - SCSI-2 et Ultra SCSI. En mode Fast SCSI-2, les taux de transfert de données atteignent jusqu'à 10 mégaoctets par seconde lors de l'utilisation d'un bus 8 bits et jusqu'à 20 mégaoctets lors de l'utilisation d'un bus Fast Wide SCSI-2 16 bits. La norme Ultra SCSI, apparue plus tard, est encore plus performante - 20 mégaoctets par seconde pour le bus 8 bits et 40 mégaoctets pour le bus 16 bits. Dans le plus récent SCSI-3, le jeu d'instructions est augmenté, mais les performances restent au même niveau. Toutes les normes utilisées aujourd'hui sont rétrocompatibles

Couplage de périphériques externes dans l'interface SCSI

de haut en bas, c'est-à-dire que les anciens périphériques SCSI peuvent être connectés aux adaptateurs SCSI-2 et Ultra SCSI. SCSI-Wide, SCSI-2, SCSI-3 - Normes de modification d'interface SCSI, développées par le comité ANSI. Le concept général des améliorations consiste à augmenter la largeur du bus à 32, avec une augmentation de la longueur du câble de connexion et du taux de transfert de données maximal tout en maintenant la compatibilité avec SCSI. Il s'agit du type d'interface le plus flexible et le plus standardisé, utilisé pour connecter 7 périphériques ou plus équipés d'un contrôleur d'interface SCSI. L'interface SCSI reste assez chère et la plus performante de la famille des interfaces de périphériques pour ordinateurs personnels, et pour connecter un lecteur avec interface SCSI, un adaptateur doit être installé en plus. peu de cartes mères ont un adaptateur SCSI intégré.