Cпецификация Enhanced IDE (EIDE)

В целях развития возможностей интерфейса IDE компанией Western Digital была предложена его расширенная спецификация Enhanced IDE (синонимы: E-IDE, Fast ATA, ATA-2 и Fast ATA-2), которая обрела затем статус американского стандарта ANSI под названием ATA-2. Она содержит ряд нововведений: поддержку IDE-накопителей емкостью свыше 504 Мбайт, поддержку в системе нескольких контроллеров IDE и подключение к одному контроллеру до четырех устройств, а также поддержку периферийных устройств, отличных от жестких дисков (приводов CD-ROM, CD-R и DVD-ROM, накопителей LS-120 и ZIP, магнитооптики, стримеров и т. п.). Расширение спецификации IDE для поддержки иных типов накопителей с интерфейсом IDE называют также ATAPI (ATA Packed Interface). В Enhanced IDE также введены элементы распараллеливания операций обмена и контроля за целостностью данных при передаче. Контроллер Enhanced IDE имеет два канала: первичный (Primary) и вторичный (Secondary), к каждому из которых подключаются до двух накопителей по схеме Master/Slave. В спецификацию интерфейса Enhanced IDE добавлена поддержка режимов PIO Mode 3 и 4, а также режимы DMA Single Word Mode 2 и Multi Word DMA Mode 1 и 2. Максимальная скорость передачи данных по шине в режиме PIO Mode 3 составляет 11,1 Мбайт/с, а в режимах PIO Mode 4 и Single Word DMA Mode 2? 16,7 Мбайт/с. Режим Multi Word DMA Mode 2 позволяет получить пиковую скорость обмена свыше 20 Мбайт/с. В числе нововведений интерфейса Enhanced IDE, приведших к существенному увеличению его пропускной способности, следует отметить поддержку режима Bus Mastering. В этом режиме контроллер Enhanced IDE пересылает данные при помощи DMA без участия центрального процессора. Во время передачи данных устройство, поддерживающее Bus Mastering, захватывает шину и становится арбитром шины (bus master). Такой подход позволяет снизить загрузку процессора с 60-90% при операциях ввода/вывода до 10-15%. Преимуществами этого подхода можно воспользоваться прежде всего под операционными системами Windows 9x/NT/2000 при наличии соответствующих Bus Master-драйверов. Попыткой дальнейшего развития интерфейса АТА был проект стандарта АТА-3, в котором основное внимание уделялось повышению надежности:

· AТА-3 содержит средства, повышающие надежность передачи данных с использованием высокоскоростных режимов, что действительно является проблемой, поскольку кабель IDE/ATA остался тем же, что и при рождении стандарта;

· АТА-3 включает Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology (SMART);

· АТА-3 не был утвержден в качестве стандарта ANSI в основном потому, что не вводил новых режимов передачи данных, хотя технология SMART в настоящее время широко используется производителями жестких дисков.

Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra ATA (он же Ultra DMA, он же ATA-33, он же DMA-33, его же иногда называют АТА-3(!)). Ultra ATA является стандартом де-факто использования самого быстрого режима DMA - mode 3, обеспечивающего скорость передачи данных 33.3 МВ/сек. Для обеспечения надежной передачи данных по все тому же кабелю используются специальные схемы контроля и коррекции ошибок, при этом сохраняется обратная совместимость с предыдущими стандартами - АТА и АТА-2. То есть если вы, купив жесткий диск с интерфейсом Ultra АТА, вдруг обнаружили, что ваша системная плата его не поддерживает, не огорчайтесь - диск все равно будет работать, хотя и медленнее) И, наконец, последние достижения в этой области - интерфейсы Ultra ATA/66 и Ultra ATA/100, позволяющие осуществлять передачу данных со скоростью 66МВ/сек и 100МВ/сек соответственно.

Интерфейс SCSI.

К шине SCSI можно подключить до 7 устройств, а к шине Wide SCSI - до 15 устройств. В обычной среде производительность одного жесткого диска не очень отличается от производительности интерфейса SCSI. Сила SCSI состоит скорее в том, что несколько устройств могут пользоваться шиной одновременно, освобождая ее, когда она не требуется. Таким образом, мы видим, что самое большое преимущество SCSI проявляется тогда, когда несколько устройств работают одновременно с одной шиной.

Интерфейс SCSI был разработан в конце 1970-х годов организацией Shugart Associates. Первоначально известный под названием SASI (Shugart Associates System Interface), он после стандартизации в 1986 году уже под именем SCSI (читается?скази?) стал одним из промышленных стандартов для подключения периферийных устройств винчестеров, стримеров, сменных жестких и магнитооптических дисков, сканеров, CD-ROM и CD-R, DVD-ROM и т. п.

Интерфейс SCSI является параллельным. К шине одновременно может быть подключено до восьми устройств, включая основной контроллер SCSI (или хост-адаптер). Контроллер SCSI является по сути самостоятельным процессором и имеет свою собственную BIOS (которая иногда может размещаться в BIOS материнской платы). Он выполняет все операции по обслуживанию и управлению шиной SCSI, освобождая от этого центральный процессор.

Физически интерфейс SCSI представляет собой плоский кабель с 25, 50,68 -контактнымиили разъемами для подключения периферийных устройств.

Внутренние
Low-Density 50-pin	подключение внутренних narrow устройств - HDD, CD-ROM, CD-R, MO, ZIP. (как IDE, только на 50 контактов)
High-Density 68-pin	подключение внутренних wide устройств, в основном HDD
Внешние
DB-25	подключение внешних медленных устройств, в основном сканеров, IOmega Zip Plus. наиболее распространен на Mac. (как у модема)
Low-Density 50-pin	или Centronics 50-pin. внешнее подключение сканеров, стриммеров. обычно SCSI-1.
High-Density 50-pin	или Micro DB50, Mini DB50. стандартный внешний narrow разъем
High-Density 68-pin	или Micro DB68, Mini DB68. стандартный внешний wide разъем
High-Density 68-pin	или Micro Centronics. по некоторым источникам применяется для внешнего подключения SCSI устройств.

Шина SCSI содержит восемь линий данных, сопровождаемых линией контроля четности, и девять управляющих линий. Стандарт SCSI определяет два способа передачи сигналов? однополярный, или асимметричный (Single ended) и дифференциальный (Differential). В первом случае имеется один провод с нулевым потенциалом (?земля?), относительно которого передаются сигналы по линиям данных с уровнями сигналов, соответствующим ТТЛ-логике. При дифференциальной передаче сигнала для каждой линии данных выделено два провода, и сигнал на этой линии получается вычитанием потенциалов на их выходах. При этом достигается гораздо лучшая помехозащищенность, что позволяет увеличить длину кабеля.

Для интерфейса SCSI необходимо наличие терминаторов, согласующих сопротивлений, которые поглощают сигналы на концах кабеля и препятствуют образованию эха. Для интерфейса SCSI вообще характерна высокая чувствительность к качеству изготовления кабелей и к их длине, которая может быть различной в зависимости от версии интерфейса.

Устройства SCSI также соединяются в виде цепочки (daisy chain), причем каждое устройство SCSI имеет свой адрес (SCSI ID) в диапазоне от 0 до 7 (или от 0 до 15). В качестве адреса платы контроллера обычно используется наибольшее значение SCSI ID 7(15), адрес загрузочного диска SCSI ID равен 0, а второго диска 1. Обмен между устройствами на магистрали SCSI определяется нормированным списком команд (Common Command Set, ССS). Программное обеспечение для интерфейса SCSI не оперирует физическими характеристиками накопителя (то есть числом цилиндров, головок и т. д.), а имеет дело только с логическими блоками данных, поэтому в одной SCSI-цепочке с легкостью уживаются, например, сканер, жесткий диск и накопитель CD-R. Опрос устройств производится контроллером SCSI сразу после включения питания. При этом для устройств SCSI реализовано автоконфигурирование устройств (Plug-n-play) по протоколу SCAM (SCSI Configured AutoMagically), в котором значения SCSI ID выделяются автоматически. Для стандартизированного управления SCSI-устройствами наиболее широко применяется программный интерфейс ASPI (Advanced SCSI Programming Interface). В настоящее время распространена его версия 2.0.

Характеристики SCSI.

Существует более десятка различных версий интерфейса SCSI. Наиболее существенные из них SCSI-1, Fast SCSI, Fast Wide SCSI, Ultra SCSI, Ultra 2 SCSI.
Основными характеристиками шины SCSI являются ее ширина - 8 или 16 бит. Или, другими словами, "narrow" или "wide". Скорость (грубо - частота, с которой тактируется шина), физический тип интерфейса (однополярный, дифференциальный, оптика...). Иногда это можно назвать типом разъема для подключения.
на скорость влияют в основном первые два параметра. Обычно они записываются в виде приставок к слову SCSI. Максимальную скорость передачи устройство-контроллер легко подсчитать. Для этого нужно просто взять частоту шины, а в случае наличия "Wide" умножить ее на 2. Например - FastSCSI - 10Мб/с, Ultra2WideSCSI - 80Мб/с

Гораздо сложнее ситуация, когда к компьютеру требуется присоединить нестандартное внешнее устройство. В этом случае необходимо доскональное знание особенностей используемых интерфейсов и умение эффективно с ними работать. Ограниченный объем книги не позволяет полностью рассмотреть данный вопрос, поэтому мы остановимся только на общем описании некоторых внешних интерфейсов компьютера. Чаще всего для подключения нестандартных внешних устройств используются системная магистраль ISA, параллельный интерфейс Centronics (LPT) и последовательный интерфейс RS-232C (COM).

Системная магистраль ISA

Системная шина (магистраль) ISA была разработана специально для персональных компьютеров типа IBM PC AT и является фактическим стандартом. В то же время, отсутствие официального международного статуса магистрали ISA (она не утверждена в качестве стандарта ни одним международным комитетом по стандартизации) приводит к тому, что многие производители допускают некоторые отклонения от фирменного стандарта. ISA явилась расширением магистрали компьютеров IBM PC и IBM PC XT. В ней было увеличено количество разрядов адреса и данных, увеличено число линий аппаратных прерываний и каналов ПДП, а также повышена тактовая частота. К 62-контактному разъему прежней магистрали был добавлен 36-контактный новый разъем. Тем не менее, совместимость была сохранена, и платы, предназначенные для IBM PC XT, годятся и для IBM PC AT. Характерное отличие ISA состоит в том, что ее тактовый сигнал не совпадает с тактовым сигналом процессора, как это было в IBM PC XT, поэтому скорость обмена по ней не пропорциональна тактовой частоте процессора.

Магистраль ISA относится к немультиплексированным (то есть имеющим раздельные шины адреса и данных) 16-разрядным системным магистралям среднего быстродействия. Обмен осуществляется 8-ми или 16-ти разрядными данными. На магистрали реализован раздельный доступ к памяти компьютера и к устройствам ввода/вывода (для этого имеются специальные сигналы). Максимальный объем адресуемой памяти составляет 16 Мбайт (24 адресные линии). Максимальное адресное пространство для устройств ввода/вывода — 64 Кбайт (16 адресных линий), хотя практически все выпускаемые платы расширения используют только 10 младших адресных линий (1 Кбайт). Магистраль поддерживает регенерацию динамической памяти, радиальные прерывания и прямой доступ к памяти. Допускается также захват магистрали. В роли задатчика (Master) магистрали могут выступать процессор, контроллер ПДП, контроллер регенерации или другое устройство. Исполнителями (Slave) могут быть системные устройства компьютера, подключенные к ISA, или платы (карты) расширения. Наиболее распространенное конструктивное исполнение магистрали — разъемы (слоты), все одноименные контакты которых параллельно соединены между собой, то есть все разъемы абсолютно равноправны. В слоты устанавливаются платы расширения, которые оснащены интерфейсными разъемами магистрали, выполненными печатными проводниками на краю платы. Количество установочных мест для плат расширения зависит от типа корпуса компьютера и составляет обычно от 2 до 8 и даже более.