کنترل کننده ها رابط های دستگاه های جانبی - همه چیز چگونه کار می کند اجزای ایده و هدف آنها

مروری بر رابط های هارد دیسک

ATA (پیوست فناوری پیشرفته)

ATA/PATA یک رابط موازی برای اتصال هارد دیسک ها و درایوهای نوری است که در نیمه دوم دهه 80 قرن گذشته ایجاد شد. بعد از ظهور رابط سریال SATA را PATA (ATA موازی) می نامند. این استاندارد به طور مداوم تکامل یافته است و آخرین نسخه آن، Ultra ATA/133، دارای سرعت انتقال داده‌های نظری در حدود 133 مگابیت بر ثانیه است. با این حال هارد دیسک ها PATA، با هدف بازار انبوه، تنها به سرعت 66 مگابیت بر ثانیه دست یافت. این روش انتقال داده قبلاً منسوخ شده است، اما مادربردهای مدرن هنوز یک کانکتور PATA نصب کرده اند.

یک کانکتور PATA می تواند دو دستگاه (هارد دیسک و/یا درایو نوری) را به هم متصل کند. این ممکن است باعث تداخل دستگاه شود. دستگاه های ATA باید به صورت دستی با نصب سوئیچ (پرش) روی آنها "سیم" شوند. اگر جامپرها به درستی نصب شده باشند، کامپیوتر قادر خواهد بود بفهمد که کدام دستگاه Master و کدام Slave است.

PATA از کابل های رابط 40 یا 80 سیمی استفاده می کند که طول آنها طبق استانداردها نباید از 46 سانتی متر بیشتر باشد، هر چه تعداد دستگاه های ATA در واحد سیستم بیشتر باشد، اطمینان از تعامل بهینه آنها دشوارتر می شود. علاوه بر این، کابل های عریض مانع از گردش عادی هوا در کیس می شوند. علاوه بر این، هنگام اتصال یا جدا کردن کابل به راحتی آسیب می بینند.

SATA (سریال ATA)

SATA - رابط سریال برای اتصال دستگاه های ذخیره سازی داده ها. در اوایل دهه 2000 جایگزین PATA شد. در حال حاضر در اکثر رایانه های شخصی حاکم است. اولین نسخه SATA revision 1.x (SATA/150) دارای سرعت انتقال داده های نظری تا 150 مگابیت بر ثانیه بود، آخرین نسخه - SATA rev. 3.0 (SATA/600) - توان عملیاتی تا 600 مگابیت بر ثانیه را فراهم می کند. با این حال، این سرعت هنوز مورد تقاضا نیست، زیرا سرعت متوسط ​​سریعترین مدل ها برای بازار انبوه در حدود 150 مگابیت بر ثانیه در نوسان است. با این حال، به طور متوسط ​​درایوهای SATA دو برابر سریعتر از نسخه های قبلی خود هستند.

سه نسخه از رابط سریال اغلب با نام SATA I/SATA II/SATA III نامیده می شوند که به گفته توسعه دهندگان، نادرست است. در تئوری، نسخه‌های مختلف اینترفیس سازگار با عقب هستند. یعنی SATA rev. 2.x را می توان با کانکتور SATA rev به مادربرد متصل کرد. 1.x. اگرچه کانکتورها قابل تعویض هستند، اما در واقع مدل های مختلف مادربرد با مدل های هارد دیسک مختلف ممکن است به طور متفاوتی تعامل داشته باشند.

SATA بر خلاف PATA از کابل رابط 7 پین با طول حداکثر 1 متر و سطح مقطع کمی استفاده می کند (یعنی بسیار باریکتر از کابل PATA). همچنین آسیب رساندن به آن بسیار دشوارتر و اتصال یا قطع آن آسان تر است. برای دارندگان رایانه ها و هارد دیسک های قدیمی، آداپتورهایی از SATA به PATA و بالعکس وجود دارد. "تعویض داغ" دیسک ها پشتیبانی نمی شود - هنگامی که واحد سیستم روشن است، نمی توانید دیسک های SATA را جدا کرده و وصل کنید (با این حال، PATA نیز).

اتصال کابل ها به هارد دیسک:
PATA (بالا؛ خاکستری پهن) و SATA (پایین؛ قرمز باریک)

eSATA (SATA خارجی)

رابط برای اتصال درایوهای خارجی. ایجاد شده در سال 2004. از حالت hot-swap پشتیبانی می کند که نیاز به فعال سازی حالت AHCI در BIOS دارد. کانکتورهای SATA و eSATA سازگار نیستند. طول کابل به 2 متر افزایش یافته است. یک کانکتور Power eSATA نیز توسعه داده شده است که به شما امکان می دهد یک کابل رابط و یک کابل برق را با هم ترکیب کنید.

FireWire (IEEE 1394)

رابط پرسرعت سریال برای اتصال به کامپیوتر دستگاه های مختلفو خلقت شبکه کامپیوتری. استاندارد IEEE 1394 در سال 1995 به تصویب رسید. از آن زمان، چندین گزینه رابط با پهنای باند مختلف (FireWire 800 تا 80 Mb/s و FireWire 1600 تا 160 Mb/s) و پیکربندی‌های مختلف کانکتور توسعه یافته‌اند. FireWire قابل اتصال گرم است و نیازی به کابل برق جداگانه ندارد.

برای اولین بار برای فیلم برداری از دوربین های ویدئویی MiniDV استفاده شد. اغلب برای اتصال دستگاه های چند رسانه ای مختلف استفاده می شود، کمتر - برای اتصال هارد دیسک ها و آرایه های RAID. زمانی، FireWire قرار بود جایگزینی برای ATA باشد.

SCSI (رابط سیستم کامپیوتری کوچک)

رابط موازی برای اتصال دستگاه های مختلف (از هارد دیسک و درایو نوری گرفته تا اسکنر و چاپگر). در سال 1986 استاندارد شد و از آن زمان به طور مداوم توسعه یافته است. نسخه رابط Ultra-320 SCSI دارای توان عملیاتی تا 320 مگابیت بر ثانیه است. برای اتصال دستگاه ها از کابل 50 و 68 پین استفاده می شود. نسخه های اخیر SCSI از یک کانکتور 80 پین استفاده می کنند و قابل تعویض هستند.

این رابط تقریباً برای کاربران انبوه به دلیل هزینه بالای درایوهای SCSI ناآشنا است. در نتیجه اکثر مادربردها بدون کنترلر داخلی تولید می شوند. کاربردهای معمولی برای درایوهای SCSI سرورها، ایستگاه های کاری با کارایی بالا و آرایه های RAID هستند. این به تدریج در حال تبدیل شدن به چیزی از گذشته است، زیرا با رابط SAS جایگزین می شود.

SAS (Serial Attached SCSI)

یک رابط سریال که جایگزین SCSI شد. از نظر فنی پیشرفته تر و سریع تر (تا 600 مگابیت بر ثانیه). چندین گزینه مختلف برای اتصالات SAS وجود دارد. رابط SCSI از یک گذرگاه مشترک استفاده می کند، بنابراین تنها یک دستگاه می تواند در هر زمان با کنترلر کار کند. SAS به دلیل اجرای کانال های اختصاصی از این ایراد خالی است. سازگار با رابط SATA (شما می توانید SATA rev. 2.x و SATA rev. 3.x را به آن وصل کنید، اما نه برعکس). برخلاف SATA، قابل اعتمادتر است، اما به طور قابل توجهی هزینه بیشتری دارد و انرژی بیشتری مصرف می کند. برخلاف SCSI، کانکتورهای کوچکتری دارد که امکان استفاده از درایوهای 2.5 اینچی را فراهم می کند.

USB (گذرگاه سریال جهانی)

رابط سریال برای انتقال داده ها از دستگاه های مختلف. یک اتوبوس داده و نیرو را حمل می کند. مبادله داغ پشتیبانی می شود. دستگاه های USB ممکن است منبع تغذیه خود را نداشته باشند: حداکثر جریان برای USB 2.0 500 میلی آمپر و برای USB 3.0 900 میلی آمپر است. در عمل، این بدان معناست که هارد اکسترنال 1.8 و 2.5 اینچی از طریق کابل USB تغذیه می شود. درایوهای خارجی 3.5 اینچی در حال حاضر به منبع تغذیه جداگانه نیاز دارند. با اينكه درایو خارجیاز طریق یک کانکتور USB متصل می شود و به صورت “ HDD USB HDD، داخل دستگاه یک هارد دیسک معمولی SATA و یک کنترلر SATA-USB ویژه وجود دارد.

USB بسیار رایج است. رایج ترین نسخه USB 2.0 است. USB 3.0 در سال های آینده به استاندارد تبدیل خواهد شد، اما دستگاه ها یا مادربردهای USB 3.0 زیادی در بازار وجود ندارند که از آن پشتیبانی کنند. سرعت تبادل اطلاعات در مقایسه با USB 2.0 10 برابر شده و به 4.8 گیگابیت بر ثانیه رسیده است. سرعت واقعی USB 3.0 همانطور که آزمایش ها نشان می دهد تا 380 مگابیت بر ثانیه است.

رابط جدید از کابل های جدید استفاده می کند: USB Type A و USB Type B. اولی با USB 2.0 Type A سازگار است.

Thunderbolt (که قبلا به عنوان قله نور شناخته می شد)

رابط ضد آینده برای اتصال دستگاه های جانبیبه کامپیوتر اینتل برای جایگزینی رابط هایی مانند USB، SCSI، SATA و FireWire ساخته شده است. در می 2010، اولین کامپیوتر با Light Peak به نمایش درآمد و در فوریه سال جاری، اپل به پشتیبانی از این رابط پیوست.

سرعت انتقال داده تا 10 گیگابیت در ثانیه (20 برابر سریعتر از USB 2.0)، حداکثر طول کابل 3 متر. اتصال همزمان با چندین دستگاه، پشتیبانی از پروتکل‌های مختلف و اتصال «هات» دستگاه‌ها امکان‌پذیر است.

با وجود سرعت های عالی انتقال داده، هنوز مشخص نیست که آیا رابط Thunderbolt به یک استاندارد در رایانه های شخصی رایج تبدیل می شود یا خیر.

از چپ به راست: USB 2.0، USB 3.0، کابل های تاندربولت

رابط های شبکه

که در سال های گذشتهسیستم های ذخیره سازی شبکه در حال افزایش محبوبیت هستند. در اصل، این یک مینی کامپیوتر جداگانه است که به عنوان یک ذخیره سازی داده عمل می کند. NAS (شبکه ضمیمه ذخیره سازی) نامیده می شود. از طریق متصل می شود کابل شبکه، از طریق یک مرورگر از رایانه شخصی دیگر پیکربندی و کنترل می شود. برخی از NAS به خدمات اضافی (گالری عکس، مرکز رسانه، مشتریان BitTorrent و eMule، سرور ایمیل و غیره) مجهز هستند. در مواردی که فضای دیسک بزرگ مورد نیاز است، که توسط بسیاری از اعضای خانواده (عکس، فیلم، صدا) استفاده می شود، برای خانه خریداری می شود. انتقال داده از فضای ذخیره سازی شبکه به رایانه های دیگر در شبکه از طریق کابل (معمولاً یک شبکه اترنت استاندارد گیگابیتی) یا با استفاده از Wi-Fi انجام می شود.

خلاصه

بنابراین، اگر یک کاربر متوسط ​​رایانه هستید، انتخاب شما داخلی است درایو SATA rev 2.x یا SATA rev 3.x. عملاً هیچ تفاوتی در سرعت بین آنها وجود ندارد. PATA دیگر فروخته نمی شود و قدیمی است، SCSI و SAS بسیار گران هستند. اگر چندین رایانه در خانه خود دارید و منابع را به اشتراک می گذارید، وقت آن است که به خرید ذخیره سازی فایل های شبکه فکر کنید.

هارد دیسک یک "جعبه" ساده و کوچک در ظاهر است که حجم عظیمی از اطلاعات را در رایانه هر کاربر مدرن ذخیره می کند.

این دقیقاً همان چیزی است که از بیرون به نظر می رسد: یک چیز کوچک نسبتاً بی عارضه. به ندرت کسی هنگام ضبط، حذف، کپی و سایر اقدامات با فایل های با اهمیت متفاوت، به اصل تعامل بین هارد دیسک و رایانه فکر می کند. و حتی دقیق تر - مستقیماً با خود مادربرد.

نحوه اتصال این اجزا به یک عملیات بدون وقفه، نحوه طراحی هارد دیسک، اتصالات اتصال آن و هر کدام از آنها برای چه چیزی در نظر گرفته شده است - این اطلاعات کلیدی در مورد دستگاه ذخیره سازی داده است که برای همه آشنا است.

رابط HDD

این اصطلاحی است که می تواند به درستی برای توصیف تعامل با مادربرد استفاده شود. خود این کلمه معنای بسیار گسترده تری دارد. به عنوان مثال، رابط برنامه. در این مورد، منظور ما بخشی است که راهی را برای تعامل شخص با نرم افزار فراهم می کند (طراحی راحت "دوستانه").

با این حال، اختلاف وجود دارد. در مورد HDD و مادربرد، طراحی گرافیکی دلپذیری برای کاربر ارائه نمی دهد، بلکه مجموعه ای از خطوط ویژه و پروتکل های انتقال داده را ارائه می دهد. این قطعات با استفاده از یک کابل - یک کابل با ورودی در دو انتها به یکدیگر متصل می شوند. آنها برای اتصال به پورت هارد دیسک و مادربرد طراحی شده اند.

به عبارت دیگر، کل رابط در این دستگاه ها دو کابل است. یکی از یک طرف به کانکتور برق هارد دیسک و از طرف دیگر به خود منبع تغذیه کامپیوتر متصل است. و کابل دوم HDD را به مادربرد متصل می کند.

نحوه اتصال هارد دیسک در روزهای قدیم - کانکتور IDE و سایر آثار گذشته

همان آغاز، پس از آن رابط های HDD پیشرفته تر ظاهر می شوند. با استانداردهای امروزی قدیمی، در حدود دهه 80 قرن گذشته در بازار ظاهر شد. IDE در لغت به معنای "کنترل کننده تعبیه شده" است.

به عنوان یک رابط داده موازی، معمولاً ATA نیز نامیده می شود - با این حال، ارزش آن را داشت که در طول زمان ظاهر شود. تکنولوژی جدید SATA و محبوبیت زیادی در بازار به دست آورد که ATA استاندارد برای جلوگیری از سردرگمی به PATA (ATA موازی) تغییر نام داد.

این رابط بسیار کند و کاملاً خام در قابلیت های فنی خود، در طول سال های محبوبیت خود می توانست از 100 به 133 مگابایت در ثانیه انتقال دهد. و سپس فقط در تئوری، زیرا در عمل واقعی این شاخص ها حتی کمتر بود. البته، رابط‌های جدیدتر و کانکتورهای هارد دیسک تاخیر قابل توجهی بین IDE و پیشرفت‌های مدرن نشان می‌دهند.

به نظر شما نباید جنبه های جذاب را کم اهمیت جلوه دهیم؟ احتمالاً نسل های قدیمی این را به خاطر دارند قابلیت های فنی PATA امکان سرویس دهی همزمان دو هارد دیسک را تنها با استفاده از یک کابل متصل به مادربرد فراهم کرد. اما ظرفیت خط در این مورد به طور مشابه به نصف توزیع شد. و این ناگفته نماند به عرض سیم که به نوعی با توجه به ابعادش مانع از جریان هوای تازه از فن ها در واحد سیستم می شود.

در حال حاضر، IDE به طور طبیعی منسوخ شده است، هم از نظر فیزیکی و هم از نظر اخلاقی. و اگر تا همین اواخر این کانکتور بر روی مادربردها در بخش های قیمت پایین و متوسط ​​یافت می شد ، اکنون خود تولید کنندگان هیچ چشم اندازی در آن نمی بینند.

SATA مورد علاقه همه

بر مدت زمان طولانی IDE به گسترده ترین رابط برای کار با دستگاه های ذخیره سازی تبدیل شده است. اما فناوری‌های انتقال و پردازش داده‌ها برای مدت طولانی راکد نشدند و به زودی راه‌حلی از نظر مفهومی جدید ارائه کردند. اکنون تقریباً در هر صاحب رایانه شخصی می توان آن را یافت. و نام آن SATA (Serial ATA) است.

از ویژگی های متمایز این رابط می توان به مصرف برق کم موازی (در مقایسه با IDE)، گرمایش کمتر قطعات اشاره کرد. در طول تاریخ محبوبیت خود، SATA در سه مرحله بازنگری توسعه یافته است:

1. SATA I - 150 مگابیت بر ثانیه.
2. SATA II - 300 مگابایت بر ثانیه.
3. SATA III - 600 مگابایت بر ثانیه.

چند به روز رسانی نیز برای ویرایش سوم ایجاد شد:

• 3.1 - توان عملیاتی پیشرفته تر، اما همچنان به محدودیت 600 مگابایت بر ثانیه محدود می شود.
• 3.2 با مشخصات SATA Express - ادغام موفقیت آمیز دستگاه های SATA و PCI-Express که امکان افزایش سرعت خواندن/نوشتن رابط را به 1969 مگابایت بر ثانیه می دهد. به طور کلی، این فناوری یک "آداپتور" است که حالت معمولی SATA را به حالتی با سرعت بالاتر تبدیل می کند، چیزی که خطوط اتصال PCI دارند.

شاخص های واقعی البته به وضوح با شاخص های اعلام شده رسمی تفاوت داشتند. اول از همه، این به دلیل پهنای باند بیش از حد رابط است - برای بسیاری از درایوهای مدرن همان 600 مگابایت بر ثانیه غیر ضروری است، زیرا آنها در ابتدا برای کار با چنین سرعت خواندن / نوشتن طراحی نشده بودند. تنها با گذشت زمان، زمانی که بازار به تدریج پر از درایوهای پرسرعت با سرعت عملیاتی که برای امروز باورنکردنی است، پر شود، از پتانسیل فنی SATA به طور کامل استفاده می شود.

در نهایت، بسیاری از جنبه های فیزیکی بهبود یافته است. SATA برای استفاده از کابل های بلندتر (1 متر در مقابل 46 سانتی متری که برای اتصال هارد دیسک ها با کانکتور IDE استفاده می شد) با اندازه بسیار فشرده تر و ظاهر دلپذیر طراحی شده است. پشتیبانی از هارد دیسک های «تغییر داغ» ارائه شده است - می توانید آنها را بدون قطع برق رایانه وصل یا جدا کنید (با این حال، هنوز باید ابتدا حالت AHCI را در BIOS فعال کنید).

راحتی اتصال کابل به کانکتورها نیز افزایش یافته است. علاوه بر این، تمام نسخه های رابط با یکدیگر سازگار هستند (هارد دیسک SATA III بدون مشکل به II در مادربرد، SATA I به SATA II و غیره متصل می شود). تنها هشدار این است که حداکثر سرعت کار با داده ها توسط "قدیمی ترین" پیوند محدود می شود.

صاحبان دستگاه های قدیمی نیز نادیده گرفته نخواهند شد - آداپتورهای PATA به SATA موجود اغلب شما را از خرید گرانتر یک هارد دیسک مدرن یا یک مادربرد جدید نجات می دهند.

SATA خارجی

اما یک هارد دیسک استاندارد همیشه برای وظایف کاربر مناسب نیست. نیاز به ذخیره حجم زیادی از داده ها وجود دارد که نیاز به استفاده در مکان های مختلف و بر این اساس حمل و نقل دارند. برای چنین مواردی، زمانی که مجبورید با یک درایو نه تنها در خانه کار کنید، هارد دیسک های اکسترنال نیز ساخته شده اند. با توجه به ویژگی های دستگاه خود، آنها به یک رابط اتصال کاملاً متفاوت نیاز دارند.

این نوع دیگری از SATA است که برای اتصالات هارد اکسترنال با پیشوند خارجی ایجاد شده است. از نظر فیزیکی، این رابط با پورت های استاندارد SATA سازگار نیست، اما توان عملیاتی مشابهی دارد.

پشتیبانی از HDD هات swap وجود دارد و طول خود کابل به دو متر افزایش یافته است.

eSATA در شکل اصلی خود تنها امکان تبادل اطلاعات را بدون تامین برق لازم به کانکتور مربوطه هارد اکسترنال فراهم می کند. این اشکال که نیاز به استفاده همزمان از دو کابل برای اتصال را از بین می‌برد، با ظهور اصلاح Power eSATA اصلاح شد و فناوری‌های eSATA (مسئول انتقال داده‌ها) را با USB (مسئول برق) ترکیب کرد.

اتوبوس سریال جهانی

در واقع، با تبدیل شدن به رایج ترین استاندارد رابط سریال برای اتصال تجهیزات دیجیتال، گذرگاه سریال جهانی این روزها برای همه شناخته شده است.

پس از تحمل تاریخ طولانی تغییرات عمده ثابت، USB مخفف سرعت انتقال داده بالا، قدرت برای انواع بی‌سابقه دستگاه‌های جانبی، و سهولت و راحتی برای استفاده روزمره است.

این رابط که توسط شرکت هایی مانند اینتل، مایکروسافت، فیلیپس و رباتیک ایالات متحده توسعه یافته است، تجسم چندین آرزوی فنی شد:

• گسترش عملکرد کامپیوترها لوازم جانبی استاندارد قبل از ظهور USB از نظر تنوع کاملاً محدود بودند و هر نوع نیاز به یک درگاه جداگانه (PS/2، پورت برای اتصال جوی استیک، SCSI و غیره) داشت. با ظهور USB، تصور می شد که به یک جایگزین جهانی تبدیل می شود و تعامل دستگاه ها با رایانه را به طور قابل توجهی ساده می کند. علاوه بر این، این توسعه که برای زمان خود جدید بود، همچنین قرار بود ظهور دستگاه‌های جانبی غیر سنتی را تحریک کند.
• اتصال تلفن همراه به رایانه را فراهم کنید. روند گذار در آن سال ها گسترش یافت شبکه های تلفن همراهدر مورد انتقال صدای دیجیتال نشان داد که هیچ یک از رابط های توسعه یافته در آن زمان نمی توانست داده و انتقال صدا را از تلفن فراهم کند.
• ابداع یک اصل راحت "وصل و بازی"، مناسب برای "وصل کردن داغ".

همانطور که در مورد اکثریت قریب به اتفاق تجهیزات دیجیتال است، اتصال USB برای هارد دیسک برای مدت طولانی به یک پدیده کاملا آشنا تبدیل شده است. با این حال، در سال های مختلف توسعه خود، این رابط همیشه اوج های جدیدی را در شاخص های سرعت برای خواندن / نوشتن اطلاعات نشان داده است.

جدای از این مشخصات، مختلف نسخه های USBاجرا شده و تحت انواع متفاوتدستگاه ها از انواع کابل ها و کانکتورهای این رابط می توان به موارد زیر اشاره کرد:

USB 3.0 می تواند نوع جدیدی دیگر را ارائه دهد - C. کابل های این نوع متقارن هستند و از هر طرف به دستگاه مربوطه وارد می شوند.

از سوی دیگر، ویرایش سوم دیگر «زیرگروه‌های» مینی و میکرو کابل‌های نوع A را ارائه نمی‌کند.

FireWire جایگزین

با همه محبوبیتی که دارند، eSATA و USB همه گزینه‌هایی برای نحوه اتصال کانکتور هارد اکسترنال به رایانه نیستند.

FireWire یک رابط پرسرعت کمتر شناخته شده در میان توده ها است. اتصال زنجیره ای دیزی را فراهم می کند دستگاه های خارجیکه تعداد پشتیبانی شده آن شامل HDD نیز می شود.

خاصیت انتقال داده های هم زمان آن عمدتاً در فناوری چند رسانه ای (دوربین های ویدئویی، پخش کننده های DVD، تجهیزات صوتی دیجیتال) کاربرد دارد. هارد دیسک ها خیلی کمتر به آنها متصل می شوند و به SATA یا رابط USB پیشرفته تر ترجیح داده می شوند.

این فناوری به تدریج ویژگی های فنی مدرن خود را به دست آورد. بنابراین، نسخه اصلی FireWire 400 (1394a) سریعتر از رقیب اصلی آن USB 1.0 - 400 مگابیت بر ثانیه در مقابل 12 بود. حداکثر طول کابل مجاز 4.5 متر بود.

ورود USB 2.0 رقیب خود را پشت سر گذاشت و امکان تبادل اطلاعات با سرعت 480 مگابیت بر ثانیه را فراهم کرد. با این حال، با انتشار استاندارد جدید FireWire 800 (1394b) که امکان انتقال 800 مگابیت در ثانیه با حداکثر طول کابل 100 متر را فراهم می کرد، USB 2.0 در بازار تقاضای کمتری داشت. این امر باعث توسعه نسخه سوم از گذرگاه یونیورسال سریال شد که سقف تبادل داده را به 5 گیگابیت بر ثانیه افزایش داد.

علاوه بر این، ویژگی متمایز FireWire غیرمتمرکز بودن آن است. انتقال اطلاعات از طریق رابط USB به رایانه شخصی نیاز دارد. FireWire به شما این امکان را می‌دهد که داده‌ها را بین دستگاه‌ها رد و بدل کنید بدون اینکه لزوماً رایانه را در این فرآیند دخالت دهید.

صاعقه

اینتل، همراه با اپل، با معرفی رابط Thunderbolt به دنیا (یا با توجه به نام رمز قدیمی خود، Light Peak) چشم انداز خود را نشان داد که کدام کانکتور هارد دیسک باید در آینده به یک استاندارد بی قید و شرط در آینده تبدیل شود.

این طراحی که بر اساس معماری PCI-E و DisplayPort ساخته شده است، به شما امکان می دهد داده ها، ویدئو، صدا و انرژی را از طریق یک پورت واحد با سرعت واقعاً چشمگیر تا 10 گیگابیت بر ثانیه انتقال دهید. در تست های واقعی، این رقم کمی کمتر بود و به حداکثر 8 گیگابیت بر ثانیه رسید. با این وجود، حتی با این وجود، Thunderbolt از نزدیکترین آنالوگ های FireWire 800 و USB 3.0 پیشی گرفته است.

اما این ایده امیدوارکننده از یک پورت و کانکتور واحد هنوز چنین استقبال گسترده ای را دریافت نکرده است. اگرچه برخی از تولیدکنندگان امروزه با موفقیت کانکتورها را برای هارد دیسک های خارجی، رابط Thunderbolt یکپارچه می کنند. از سوی دیگر، قیمت قابلیت‌های فنی فناوری نیز نسبتاً بالاست، به همین دلیل است که این پیشرفت عمدتاً در میان دستگاه‌های گران قیمت دیده می‌شود.

سازگاری با USB و FireWire را می توان با استفاده از آداپتورهای مناسب به دست آورد. این رویکرد آنها را از نظر انتقال داده سریع‌تر نمی‌کند، زیرا توان عملیاتی هر دو اینترفیس همچنان یکسان باقی می‌ماند. در اینجا فقط یک مزیت وجود دارد - Thunderbolt پیوند محدود کننده با چنین اتصالی نخواهد بود و به شما امکان می دهد از تمام فنی استفاده کنید. قابلیت های USBو FireWire

SCSI و SAS - چیزی که همه درباره آن نشنیده اند

یکی دیگر از رابط های موازی برای اتصال دستگاه های جانبی، که در یک نقطه تمرکز توسعه خود را از آن تغییر داد کامپیوترهای رومیزیبرای طیف وسیع تری از فناوری

"رابط سیستم کامپیوتری کوچک" کمی زودتر از SATA II توسعه یافت. در زمان انتشار دومی، هر دو اینترفیس تقریباً از نظر ویژگی‌های خود با یکدیگر یکسان بودند و می‌توانستند یک اتصال دهنده هارد دیسک را فراهم کنند. کار پایداراز کامپیوترها با این حال، SCSI از یک گذرگاه معمولی استفاده می کرد، به همین دلیل است که تنها یکی از دستگاه های متصل می توانست با کنترلر کار کند.

اصلاح بیشتر این فناوری، که نام جدید SAS (Serial Attached SCSI) را به خود اختصاص داد، قبلاً فاقد اشکال قبلی بود. SAS اتصال دستگاه ها را با مجموعه ای از دستورات SCSI مدیریت شده از طریق یک رابط فیزیکی که مشابه SATA است، فراهم می کند. با این حال، بیشتر فرصت های فراوانبه شما این امکان را می دهد که نه تنها کانکتورهای هارد، بلکه بسیاری از لوازم جانبی دیگر (چاپگرها، اسکنرها و غیره) را نیز متصل کنید.

پشتیبانی از دستگاه های قابل تعویض داغ، توسعه دهنده های اتوبوس با قابلیت اتصال همزمانچندین دستگاه SAS به یک پورت، و همچنین با SATA سازگار است.

چشم انداز NAS

روشی جالب برای کار با حجم زیادی از داده ها که به سرعت در بین کاربران مدرن محبوبیت پیدا می کند.

یا، به اختصار NAS، آنها یک کامپیوتر جداگانه با آرایه دیسک هستند که به یک شبکه (اغلب به یک شبکه محلی) متصل است و ذخیره و انتقال داده ها را در بین رایانه های متصل دیگر فراهم می کند.

این مینی سرور که به عنوان یک دستگاه ذخیره سازی شبکه عمل می کند، از طریق یک کابل اترنت معمولی به دستگاه های دیگر متصل می شود. دسترسی بیشتر به تنظیمات آن از طریق هر مرورگر متصل به آدرس شبکه NAS ارائه می شود. داده های موجود روی آن را می توان هم از طریق کابل اترنت و هم از طریق Wi-Fi استفاده کرد.

این فناوری امکان فراهم کردن سطح نسبتاً قابل اعتمادی از ذخیره سازی اطلاعات و دسترسی راحت به آن را فراهم می کند. دسترسی آسانبرای پروکسی ها.

ویژگی های اتصال هارد دیسک به لپ تاپ

اصل عملکرد هارد دیسک با کامپیوتر رومیزیبرای همه بسیار ساده و قابل درک است - در بیشتر موارد، باید کانکتورهای برق هارد دیسک را با استفاده از کابل مناسب به منبع تغذیه وصل کنید و دستگاه را به همان روش به مادربرد متصل کنید. هنگام استفاده از درایوهای خارجی، عموماً می توانید تنها با یک کابل (Power eSATA، Thunderbolt) به کار خود ادامه دهید.

اما چگونه می توان از کانکتورهای هارد لپ تاپ به درستی استفاده کرد؟ پس از همه، یک طراحی متفاوت نیاز به در نظر گرفتن تفاوت های ظریف کمی دارد.

در مرحله اول، برای اتصال دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات به طور مستقیم "داخل" خود دستگاه، باید در نظر گرفت که ضریب فرم HDD باید به عنوان 2.5 تعیین شود.

ثانیاً در لپ تاپ سختدرایو مستقیماً به مادربرد متصل است. بدون هیچ کابل اضافی به سادگی پوشش HDD را در قسمت پایین لپ تاپ که قبلاً خاموش شده است باز کنید. ظاهری مستطیلی دارد و معمولاً با یک جفت پیچ محکم می شود. در آن ظرف است که دستگاه ذخیره سازی باید قرار گیرد.

همه کانکتورهای هارد دیسک لپ تاپ کاملاً مشابه "برادران" بزرگتر خود هستند که برای رایانه های شخصی در نظر گرفته شده اند.

یکی دیگر از گزینه های اتصال استفاده از آداپتور است. به عنوان مثال، یک درایو SATA III را می توان با استفاده از یک آداپتور SATA-USB به پورت های USB نصب شده روی لپ تاپ متصل کرد (تنوع بسیار زیادی از دستگاه های مشابه در بازار برای انواع رابط ها وجود دارد).

فقط باید هارد را به آداپتور وصل کنید. به نوبه خود برای تامین برق به یک پریز 220 ولت متصل می شود. و از یک کابل USB برای اتصال کل این ساختار به لپ تاپ استفاده کنید، پس از آن هارد دیسک به عنوان یک پارتیشن دیگر در حین کار نمایش داده می شود.

بیایید به رایج ترین رابط های دستگاه های جانبی نگاه کنیم (جدول 4.5).

جدول 4.5.رابط های دستگاه خارجی

رابط IDE و انواع آن

IDE (Integra?ed Device Electronics)- رابط دستگاه ها با یک کنترلر داخلی (شکل 4.21، 4.22). هنگام ایجاد این رابط، توسعه دهندگان بر روی اتصال یک درایو دیسک تمرکز کردند. با توجه به حداقل فاصله کنترلر از دیسک، عملکرد به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

مشکل درایو-کامپیوتر از سه بخش تشکیل شده است. کامپیوتر باید با کنترلر تعامل داشته باشد (و بالعکس)، کنترل کننده باید بر روی داده ها کار کند و با درایو دیسک تعامل داشته باشد (و بالعکس).

در یک زمان، مشکل از هر سه طرف در نظر گرفته شد، که تولید کنندگان درایو را مجبور به انجام تمام کارها کرد

اتوبوس های EIDE، PCI VL یا مادربرد PC

رابط EIDE اولیه

کارت حافظه، CD-ROM یا HDD، سازگار با EIDE سازگار با EIDE

برنج. 4.21. رابط EIDE

برنج. 4.22. کانکتور موازی ATA/1 DE ( آ, ب) کانکتور سریال

ATA ( V) اتصالات روی برد (g)

ربات بیشتر هوش برای انتقال داده ها بین رایانه و درایو دیسک بر روی برد کنترلر و رایانه متمرکز بود، بنابراین هنگام نصب یک درایو جدید یا جایگزینی یک درایو قدیمی، لازم بود اطمینان حاصل شود که کنترلر با هارد جدید سازگاری کامل دارد. راندن. کنترل‌کننده‌های IDE همه چیز را به‌طور قابل توجهی تغییر دادند، زیرا استاندارد باعث می‌شد که کنترلر روی برد درایو دیسک نقش بسیار بیشتری ایفا کند، بنابراین رابط واقعی بین درایو و رایانه نسبتاً ساده شد.

خانواده رابط های درایو IDE (Integrated Drive Electronics) جایگزین رابط های ST506 و ESDI می شود که برای اتصال هارد دیسک ها به کنترل کننده های مربوطه استفاده می شد. IDE برای اولین بار یک گذرگاه استاندارد را برای مبادله با کنترلر از طریق استفاده از الکترونیک مخصوص همراه با دیسک برای کنترل دیسک و این گذرگاه (از این رو نام رابط) معرفی کرد. ترجمه پارامترهای منطقی به پارامترهای فیزیکی توسط الکترونیک دیسک انجام می شود. اصطلاح ATA (AT Attachment) به عنوان مترادف برای رابط IDE استفاده می شود.

از نظر فیزیکی، رابط IDE با استفاده از یک کابل مسطح 40 هسته ای، که حاوی کانکتورهایی برای اتصال یک یا دو دستگاه است، پیاده سازی می شود. طول کل کابل نباید بیش از 45 سانتی متر باشد و فاصله بین کانکتورها باید حداقل 15 سانتی متر باشد.

رابط IDE یک کانال اصلی و ثانویه دارد که هر کدام می توانند دو دستگاه را به هم متصل کنند، یعنی در مجموع می توانند چهار دستگاه باشند. این می تواند یک هارد دیسک، CD-ROM یا سوئیچ درایو باشد.

رابط IDE از چندین روش اشتراک گذاری پشتیبانی می کند. در ابتدا، روش اصلی مبادله، حالت PIO (ورودی/خروجی برنامه ریزی شده) بود که در آن داده ها از طریق رجیسترهای پردازشگر تحت کنترل مستقیم آن مبادله می شد. پیامد این امر، بار بالای پردازنده در طول عملیات I/O است.

راه دوم استفاده از حالت DMA (دسترسی مستقیم حافظه) است که در آن کنترلر رابط IDE و کنترل کننده DMA مادربردانتقال داده بین دیسک و رمبدون بارگیری پردازنده مرکزی

چندین نوع رابط IDE وجود دارد که با یکدیگر سازگاری بالایی دارند.

مشخصات IDE پیشرفتهبه منظور توسعه قابلیت های رابط IDE، وسترن دیجیتال مشخصات توسعه یافته IDE خود را (مترادف: E-IDE، Fast ATA، ATA-2 و Fast ATA-2) پیشنهاد کرد که سپس وضعیت استاندارد ANSI آمریکایی را به دست آورد. ATA-2 (شکل 4.23، جدول 4.6). این شامل تعدادی نوآوری است: پشتیبانی از درایوهای IDE با ظرفیت بیش از 504 مگابایت، پشتیبانی از چندین کنترلر IDE در سیستم و اتصال حداکثر چهار دستگاه به یک کنترلر، و همچنین پشتیبانی از دستگاه های جانبی غیر از دیسک های سخت (CD-ROM، درایوهای CD-R) و DVD-ROM، LS-120 و درایوهای ZIP، مغناطیسی اپتیک،

جدول 4.6. رابط رابط موازی ATA

انتقال داده در هر دو لبه بالارونده و نزولی پالس

برنج. 4.23. نمودارهای زمان بندی برای رابط های ATA-2 و ATA-3 ( آ);

Ultra ATA (ب)؛ Ultra ATA/66 (V)

استریمرها و غیره). افزونه ای از مشخصات IDE برای پشتیبانی از انواع دیگر درایوها با رابط IDE نیز ATAPI (Interface بسته بندی شده ATA) نامیده می شود. IDE پیشرفته همچنین عناصر موازی سازی عملیات تبادل و نظارت بر یکپارچگی داده ها در حین انتقال را معرفی می کند.

مشخصات رابط پیشرفته IDE پشتیبانی از حالت RYU 3 و 4 و همچنین DMA Single Word Mode 2 و Multi Word DMA Mode 1 و 2 را اضافه کرده است. حداکثر سرعت انتقال داده در گذرگاه در حالت RYU 3 11.1 مگابایت بر ثانیه است. و در RYU Mode 4 و Single Word DMA Mode 2 - 16.7 MB/s. Multi Word DMA Mode 2 به شما امکان می دهد حداکثر سرعت انتقال بیش از 20 مگابایت بر ثانیه را داشته باشید.

گام بعدی در توسعه رابط IDE/ATA استاندارد Ultra ATA (معروف به Ultra DMA، ATA-33، DMA-33، ATA-3) بود. Ultra ATA استاندارد واقعی برای استفاده از حالت سریع DMA - حالت 3 است که سرعت انتقال داده را فراهم می کند

انتقال داده در لبه جلویی یک پالس

362 فصل 4. رابط

33.3 مگابایت بر ثانیه برای اطمینان از انتقال داده های قابل اعتماد از طریق همان کابل، از مدارهای کنترل و تصحیح خطا ویژه استفاده می شود، در حالی که سازگاری با استانداردهای قبلی - ATA و ATA-2 حفظ می شود.

در نهایت، رابط های Ultra ATA/66، Ultra ATA/100، Ultra ATA/133 امکان انتقال داده ها را به ترتیب با سرعت های 66، 100 و 133-150 مگابایت بر ثانیه می دهند.

رابط سریال ATA (SATA).مزایای اصلی Serial ATA در مقایسه با ATA موازی (PATA) عبارتند از:

• تعداد پین های رابط کاهش یافته است (به جای 40 به 7) و ولتاژ سیگنال کاهش یافته است (به 500 میلی ولت، در مقایسه با 5 ولت برای PATA).
• کابل کوچکتر و راحت تر برای سیم کشی، تا طول 1 متر؛
• قابلیت تشخیص و تصحیح خطا بهبود یافته است.

نسل اول (معروف به SATA/150 یا SATA.1)

در اواسط سال 2002 در بازار ظاهر شد و از نرخ انتقال داده تا 1.5 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می کرد. SATA. 1 از یک طرح رمزگذاری لایه فیزیکی 8 ولت/ 10 ولت استفاده می کند که بازده 80 درصدی دارد و در نتیجه سرعت واقعی 1.2 گیگابیت بر ثانیه یا 150 مگابایت بر ثانیه است.

نسخه بعدی (SATA، 3.0 گیگابیت بر ثانیه) نیز از مدار 8 ولت/10 ولت استفاده می کند، بنابراین حداکثر سرعت انتقال 2.4 گیگابیت بر ثانیه یا 300 مگابیت بر ثانیه است. با این حال، دستگاه های HDD امروزی از چنین سرعت هایی پشتیبانی نمی کنند، بنابراین عملکرد واقعی سیستم به دلیل قابلیت های درایو محدود شده است. مشخصات 3.0 گیگابیت بر ثانیه اغلب "Serial ATA II" ("SATA II") و همچنین SATA 3.0 یا SATA/300 نامیده می شود که ادامه خط ATA/100، ATA/133 و SATA/150 است.

وزارت آموزش و پرورش و علوم

مؤسسه آموزشی دولتی

آموزش عالی حرفه ای

"دانشگاه فنی دولتی ورونژ"

دانشکده اتوماسیون و الکترومکانیک

دپارتمان سیستم های خودکار و محاسباتی

تخصص "کامپیوتر، مجتمع ها، سیستم ها و شبکه ها"

موضوع چکیده: رابط های IDE داخلی و انواع آنها

تکمیل شد

هنر گرم VM-083 Boldyrev E.V.

بررسی شده توسط Plotnikov O.A.

ورونژ 2010

1. مکان شی در کامپیوترها و سیستم های محاسباتی. منطقه برنامه

نسخه اصلی این استاندارد در سال 1986 توسط وسترن دیجیتال توسعه یافت و به دلایل بازاریابی، IDE (Integrated Drive Electronics) نام گرفت. این بر یک نوآوری مهم تأکید کرد: کنترل کننده درایو در خود درایو قرار دارد، و نه به شکل یک کارت توسعه جداگانه، مانند استاندارد قبلی ST-506 و رابط های موجود در آن زمان SCSI و ST-412. این امکان بهبود ویژگی های درایوها (به دلیل فاصله کمتر با کنترلر)، ساده کردن مدیریت آنها (از آنجایی که کنترل کننده کانال IDE از جزئیات عملیات درایو انتزاع شده بود) و کاهش هزینه تولید (کنترل کننده درایو) را ممکن ساخت. می تواند فقط برای درایو "خود" طراحی شود و نه برای همه درایوهای ممکن). ؛ کنترل کننده کانال به طور کلی استاندارد شد). لازم به ذکر است که کنترل کننده کانال IDE به درستی آداپتور میزبان نامیده می شود، زیرا از کنترل مستقیم درایو به تبادل داده با آن از طریق یک پروتکل حرکت کرده است.

IDE (Electronic Device Integrated) - رابط دستگاه ها با یک کنترلر داخلی. هنگام ایجاد این رابط، توسعه دهندگان بر روی اتصال یک درایو دیسک تمرکز کردند. رابط EIDE دارای یک کانال اولیه و ثانویه است که هر کدام می توانند دو دستگاه را به هم متصل کنند، بنابراین در مجموع می تواند چهار دستگاه باشد. این می تواند یک هارد دیسک، CD-ROM یا سوئیچ درایو باشد.

این اساساً ارتباط بین مادربرد و الکترونیک یا کنترلر تعبیه شده در درایو است. این رابط دائما در حال تکامل است - تا به امروز چندین اصلاح ایجاد شده است. رابط IDE که به طور گسترده در دستگاه های ذخیره سازی کامپیوتری مدرن استفاده می شود، به عنوان رابط هارد دیسک طراحی شده است. با این حال، اکنون نه تنها برای پشتیبانی از دیسک‌های سخت، بلکه برای بسیاری از دستگاه‌های دیگر مانند درایوهای نوار، CD/DVD-ROM، درایوهای Zip و غیره استفاده می‌شود.

این دستگاه ها باید به شرح زیر مستند شوند:

¾ IDE پیشرفته (EIDE)

¾ Fast ATA، Fast ATA-2 یک اصطلاح کلی است که می تواند تقریباً برای هر هارد دیسکی که دارای کنترلر داخلی است به کار رود. نام های ATA و Serial ATA به انواع خاصی از رابط های IDE اشاره دارد. از آنجایی که ATA رایج ترین شکل IDE است، این اصطلاحات اغلب به جای یکدیگر استفاده می شوند که از نظر فنی نادرست است. چیزی که کاربران معمولا IDE می نامند، به درستی رابط ATA نامیده می شود.

از نظر فیزیکی، رابط IDE با استفاده از یک کابل مسطح 40 هسته ای پیاده سازی می شود که می تواند دارای کانکتورهایی برای اتصال یک یا دو دستگاه باشد. طول کل کابل نباید بیشتر از 45 سانتی متر باشد و بین کانکتورها حداقل 15 سانتی متر فاصله باشد.

سه نوع اصلی رابط IDE وجود دارد که برای تعامل با سه اتوبوس استاندارد طراحی شده است:

¾ پیوست AT سریال (SATA)؛

¾ AT پیوست موازی (ATA) IDE (گذرگاه ISA 16 بیتی)؛

¾ XT IDE (گذرگاه ISA 8 بیتی)؛

¾ MCA IDE (گذرگاه MCA 16 بیتی).

در حال حاضر، از همه انواع ذکر شده، فقط نسخه های ATA استفاده می شود. در حال حاضر سریعتر و وجود دارد نسخه های قدرتمندرابط های ATA و سریال ATA. به طور خاص، انواع بهبود یافته ATA ATA-2 به بعد نامیده شدند. گاهی اوقات به این نسخه ها EIDE (Enhanced IDE)، Fast-ATA، Ultra-ATA یا Ultra-DMA نیز می گویند. با وجود همه احتمالات آخرین نسخه ATA-6، به طور کلی رابط ATA سریال عملکرد و عملکرد بیشتری را نشان می دهد.

اکثر کامپیوترهای جدید دارای یک کانکتور ATA هستند که مستقیماً روی برد سیستم نصب شده است. اگر وجود ندارد، می توانید از یک کارت آداپتور اضافی برای اتصال درایو ATA IDE به رایانه خود استفاده کنید. به طور معمول، چنین برد رایزر چیزی جز دو کانکتور (کانکتور اتوبوس چاپی 98 پین و کانکتور IDE 40 پین) و مجموعه ای از سیم ها ندارد. این بردها کنترل کننده نیستند، زیرا دومی قبلاً در هارد دیسک ها تعبیه شده است. درست است، برخی از آنها دستگاه های اضافی نصب کرده اند، مانند یک ROM تخصصی بایوس یا حافظه کش.

به منظور توسعه قابلیت های رابط IDE، وسترن دیجیتال مشخصات توسعه یافته IDE خود را (مترادف: E-IDE، Fast ATA، ATA-2 و Fast ATA-2) پیشنهاد کرد که سپس وضعیت استاندارد ANSI آمریکایی را به دست آورد. ATA-2. این شامل تعدادی نوآوری است: پشتیبانی از درایوهای IDE با ظرفیت بیش از 504 مگابایت، پشتیبانی از چندین کنترلر IDE در سیستم و اتصال حداکثر چهار دستگاه به یک کنترلر، و همچنین پشتیبانی از دستگاه های جانبی به غیر از هارد دیسک ( درایوهای CD-ROM، CD-R و DVD) -درایوهای ROM، LS-120 و ZIP، مغناطیسی اپتیک، استریمر و غیره). افزونه ای از مشخصات IDE برای پشتیبانی از انواع دیگر درایوها با رابط IDE نیز ATAPI (Interface بسته بندی شده ATA) نامیده می شود. IDE پیشرفته همچنین عناصر موازی سازی عملیات تبادل و نظارت بر یکپارچگی داده ها در حین انتقال را معرفی می کند.

برای اتصال هارد دیسک ها با رابط PATA معمولا از کابل 40 سیم (که کابل نیز نامیده می شود) استفاده می شود. هر کابل معمولا دارای دو یا سه کانکتور است که یکی از آنها به کانکتور کنترلر روی مادربرد متصل می شود (در کامپیوترهای قدیمی این کنترلر روی یک کارت توسعه جداگانه قرار داشت) و یکی دو عدد دیگر به درایوها متصل می شوند. در یک نقطه از زمان، کابل P-ATA 16 بیت داده را منتقل می کند. گاهی اوقات کابل های IDE وجود دارند که امکان اتصال سه درایو را به یک کانال IDE می دهند، اما در این مورد یکی از درایوها در حالت فقط خواندنی عمل می کند.

برای مدت طولانی، کابل ATA حاوی 40 هادی بود، اما با معرفی حالت Ultra DMA/66 (UDMA4)، نسخه 80 سیم آن ظاهر شد. تمام هادی های اضافی، هادی های زمینی هستند که با هادی های اطلاعاتی متناوب می شوند. این تناوب هادی ها کوپلینگ خازنی بین آنها را کاهش می دهد و در نتیجه تداخل متقابل را کاهش می دهد. کوپلینگ خازنی در نرخ های انتقال بالا یک مشکل است، بنابراین این نوآوری برای پشتیبانی از سرعت انتقال 66 مگابایت بر ثانیه (مگابایت بر ثانیه) مشخصات UDMA4 ضروری بود. حالت های سریعتر UDMA5 و UDMA6 نیز به کابل 80 سیمی نیاز دارند.

اگرچه تعداد هادی ها دو برابر شده است، اما تعداد کنتاکت ها و ظاهر کانکتورها ثابت می ماند. سیم کشی داخلی، البته، متفاوت است. کانکتورهای کابل 80 سیم باید تعداد زیادی هادی زمین را به تعداد کمی از پایه های زمین متصل کنند، در حالی که یک کابل 40 سیم هادی ها را به هر یک از پایه های خود متصل می کند. کابل های 80 سیم معمولاً دارای کانکتورهایی با رنگ های مختلف (آبی، خاکستری و مشکی) هستند، برخلاف کابل های 40 سیم که معمولاً همه کانکتورها یک رنگ هستند (معمولاً سیاه).

استاندارد ATA همیشه حداکثر طول کابل را 46 سانتی متر تعیین کرده است.این محدودیت اتصال دستگاه ها را در کیس های بزرگ و یا اتصال چند درایو به یک کامپیوتر را با مشکل مواجه می کند و تقریباً امکان استفاده از درایوهای PATA به عنوان درایوهای خارجی را از بین می برد. اگرچه طول کابل های طولانی تر به طور گسترده ای در دسترس هستند، به خاطر داشته باشید که آنها استاندارد نیستند. همین امر را می توان در مورد کابل های "گرد" نیز گفت که به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. استاندارد ATA فقط کابل های تخت با ویژگی های امپدانس و ظرفیت خازنی خاص را توصیف می کند. البته این بدان معنا نیست که کابل های دیگر کار نمی کنند، اما در هر صورت، استفاده از کابل های غیر استاندارد باید با احتیاط رفتار شود.

اگر دو دستگاه به یک حلقه متصل شوند، یکی از آنها معمولاً Master (English Master) و دیگری Slave (English Slave) نامیده می شود. معمولاً در لیست درایوهای فهرست شده توسط بایوس یا سیستم عامل رایانه، دستگاه اصلی قبل از دستگاه برده قرار می گیرد. در BIOS های قدیمی (486 و قبل از آن)، درایوها اغلب به اشتباه با حروف تعیین می شدند: "C" برای master و "D" برای Slave.

اگر فقط یک درایو در یک حلقه وجود داشته باشد، در بیشتر موارد باید به عنوان یک Master پیکربندی شود. برخی از دیسک ها (به ویژه آنهایی که توسط وسترن دیجیتال ساخته شده اند) دارند تنظیم ویژه، تک نامیده می شود (یعنی "یک دیسک روی کابل"). با این حال، در بیشتر موارد، تنها درایو روی کابل نیز می‌تواند به عنوان برده کار کند (این اغلب هنگام اتصال یک CD-ROM به یک کانال جداگانه رخ می‌دهد).

2. هدف، مشخصات اصلی و پارامترهای شی

استاندارد EIDE (Enhanced IDE) که به دنبال IDE بود، امکان استفاده از درایوهایی با ظرفیت بیش از 528 مگابایت (504 مگابایت) تا 8.4 گیگابایت را فراهم می کرد. اگرچه این اختصارات به‌جای نام‌های رسمی استاندارد به‌عنوان نام‌های تجاری ایجاد شده‌اند، اصطلاحات IDE و EIDE اغلب به جای ATA استفاده می‌شوند. پس از معرفی استاندارد Serial ATA در سال 2003، ATA سنتی شروع به نامگذاری موازی ATA کرد که به روش انتقال داده از طریق کابل موازی 40 یا 80 هسته ای اشاره دارد.

در ابتدا، این رابط برای دیسک های سخت استفاده می شد، اما سپس استاندارد برای کار با دستگاه های دیگر، عمدتا با استفاده از رسانه های قابل جابجایی، گسترش یافت. این دستگاه ها شامل درایوهای CD-ROM و DVD-ROM، درایوهای نوار و فلاپی دیسک های با ظرفیت بالا مانند دیسک های ZIP و مغناطیسی نوری (LS-120/240) می باشند. علاوه بر این، از فایل پیکربندی هسته FreeBSD می‌توان نتیجه گرفت که حتی یک FDD (فلاپی دیسک) به گذرگاه ATAPI متصل است. این استاندارد توسعه یافته رابط بسته پیوست فناوری پیشرفته (ATAPI) نامیده می شود و بنابراین نام کامل استاندارد ATA/ATAPI است.

استانداردهای ATA ناسازگاری و مشکلات مختلف بین درایوهای IDE و گذرگاه های ISA/PCI را از بین برده اند. مشخصات ATA سیگنال های پین کانکتور 40 پین، عملکرد و زمان بندی آنها، استانداردهای کابل کشی و غیره را مشخص می کند. بخش زیر برخی از عناصر و عملکردهای تعریف شده توسط مشخصات ATA را تشریح می کند. اتصال دهنده ورودی/خروجی ATA برای اتصال صحیح کانکتور رابط 40/44 پین ATA، معمولاً (اما نه همیشه) یک کلید ارائه می شود. در این حالت کلید برش پین 20 است و سوراخ مربوطه در قسمت جفت گیری وجود ندارد. به همه سازندگان توصیه می شود از کانکتورها و کابل های کلیددار استفاده کنند، زیرا اگر کابل IDE به درستی وصل نشود، هم کنترلر و هم آداپتور اتوبوس ممکن است آسیب ببینند (و این درست است، اگرچه در بسیاری از اشتباهات من هنوز دودی از آن بیرون نمی آمد. چیپس).

علاوه بر قسمت اصلی 40 پین، که تقریباً مشابه یک کانکتور استاندارد ATA است (به جز کاهش فاصله پین ​​ها)، پایه های برق و جامپر اضافی نیز وجود دارد. به طور معمول، یک کابل 44 پین برای اتصال به کانکتور، انتقال ولتاژ منبع تغذیه و سیگنال های استاندارد ATA استفاده می شود. وضعیت هارد دیسک با موقعیت جامپر یا سوئیچ روی آن تعیین می شود: اولیه (Master)، ثانویه (Slave) یا کابل انتخابی (Select Cable).

استاندارد ATA راهی را برای سازماندهی همکاری دو هارد دیسک که به طور متوالی متصل شده اند ارائه می دهد. وضعیت هارد دیسک (اولیه یا ثانویه) یا با تنظیم مجدد جامپر یا سوئیچ در آن (مستر تعیین شده برای اصلی و Slave برای ثانویه) یا با اعمال سیگنال کنترل CSEL (Cable SELect) از طریق یکی از خطوط رابط هنگامی که فقط یک هارد دیسک در سیستم نصب می شود، کنترل کننده آن به تمام دستورات وارد شده از کامپیوتر پاسخ می دهد. اگر دو هارد دیسک (و بنابراین دو کنترلر) وجود داشته باشد، دستورات به طور همزمان به هر دو کنترل کننده ارسال می شود. آنها باید به گونه ای پیکربندی شوند که هر هارد فقط به دستورات خطاب شده به آن پاسخ دهد. این دقیقاً همان چیزی است که بلوز Master/Slave (سوئیچ) و سیگنال کنترل CSEL برای آن خدمت می کنند.

اکثر درایوهای IDE را می توان به صورت زیر پیکربندی کرد:

¾ اولیه (یک درایو)؛

¾ اولیه (دو درایو)؛

¾ ثانویه (دو درایو)؛

¾ انتخاب کابل.

هر یک از کنترلرهای دو هارد دیسک باید از وضعیت خود - اولیه یا ثانویه - مطلع شوند. اکثر درایوهای جدید فقط از یک سوئیچ (اولیه/ثانویه) استفاده می کنند و برخی نیز از سوئیچ فعلی slave استفاده می کنند. ویژگی های رابط IDE.

جدول 1 - ویژگی های رابط های IDE/ATA

در ابتدا، روش رایج برای انتقال داده ها از طریق رابط IDE/ATA، پروتکلی به نام برنامه ریزی شده I/O یا PIO بود. پنج حالت PIO وجود دارد که در حداکثر نرخ انتقال انفجاری متفاوت است. نام رایج انگلیسی PIO modes است. به طور طبیعی، ما در مورد نرخ انتقال داده خارجی صحبت می کنیم و سرعت رابط را تعیین می کند، نه دیسک. قبل از ظهور حالت DMA-33، حداکثر سرعت انتقال داده برای حالت های PIO و DMA یکسان بود. عیب اصلی حالت های PIO این است که انتقال داده توسط پردازنده کنترل می شود که بار آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. اما این حالت ها به درایورهای خاصی نیاز ندارند و برای سیستم عامل های تک وظیفه ای ایده آل هستند.

جدول 2 - نرخ باود رابط

در واقع، حداکثر سرعت انتقال داده برای هر دیسکی از 10 مگابایت بر ثانیه تجاوز نمی کند، زیرا ویژگی های مکانیکی دیسک را نمی توان دور زد. سرعت های بالاتر به کار با کش هارد داخلی اشاره دارد.

3. نمودارهای زمان بندی

نمودارهای زمان بندی رابط به این صورت است:

شکل 1 - نمودارهای زمان بندی، (a - ATA 2 و ATA 3؛ b - Ultra ATA؛ c - Ultra ATA/66.)

مشخصات رابط IDE پیشرفته پشتیبانی از حالت PIO 3 و 4، و همچنین DMA Single Word Mode 2 و Multi Word DMA Mode 1 و 2 را اضافه می کند. حداکثر سرعت انتقال داده در گذرگاه در حالت PIO 3 4.1 مگابایت بر ثانیه است. حالت PIO 4 و حالت تک کلمه DMA 2 - 16.7 مگابایت بر ثانیه. Multi Word DMA Mode 2 به شما امکان می دهد حداکثر سرعت انتقال بیش از 20 مگابایت بر ثانیه را داشته باشید.

گام بعدی در توسعه رابط IDE/ATA استاندارد Ultra ATA (معروف به Ultra DMA، ATA-33، DMA-33، ATA-3) بود. Ultra ATA استاندارد واقعی برای استفاده از حالت سریع DMA - حالت 3 است که سرعت انتقال داده 33.3 مگابایت بر ثانیه را ارائه می دهد. برای اطمینان از انتقال داده های قابل اعتماد از طریق همان کابل، از مدارهای کنترل و تصحیح خطا ویژه استفاده می شود، در حالی که سازگاری با استانداردهای قبلی - ATA و ATA-2 حفظ می شود.

شکل 2 - نمودارهای زمان بندی چرخه های تبادل در گذرگاه IDE

اشکال اصلی رابط EIDE عدم وجود "هوشمندی" است. اگر یک هارد دیسک و یک درایو CD-ROM در یک کانال متصل شده باشند، در صورت دسترسی به CD-ROM، پردازنده منتظر می ماند تا عملیات CD-ROM کامل شود تا بتواند به هارد دیسک دسترسی پیدا کند. بنابراین بدیهی است که نمی توانید یک دستگاه سریع و کند را همزمان به یک کانال EIDE متصل کنید. CD-ROM همیشه باید فقط به کانال دوم متصل باشد. کانال های EIDE در کنترل کننده های EIDE مدرن معمولاً کاملاً مستقل از یکدیگر هستند.

برای بهبود عملکرد EIDE، حالت‌های PIO (خروجی ورودی برنامه‌نویسی)، DMA تک کلمه‌ای (دسترسی مستقیم به حافظه) و DMA چند کلمه‌ای (دسترسی مستقیم به حافظه) ایجاد و استاندارد شدند. حالت DMA. این رابط دارای انواع مختلفی است که با یکدیگر سازگار هستند. (آداپتورهای غیرفعال کافی است). 8 بیت (کانکتور 50 پین) یا 16 بیت (کانکتور 68 پین برای Wide SCSI). فرکانس باس می تواند 5 مگاهرتز (SCSI 1)، 10 مگاهرتز (سریع SCSI)، 20 مگاهرتز (Fast-20 یا Ultra SCSI) یا 40 مگاهرتز (Ultra-2 SCSI) باشد. اکنون استاندارد Ultra2 SCSI LVD که نوعی از Ultra2 SCSI است، به طور فعال پیاده سازی شده است. نام کامل استاندارد Ultra2 SCSI (LVD) Low Voltage Differential Parallel SCSI Interface است. رابط SCSI موازی دیفرانسیل ولتاژ پایین. این نوع SCSI از دو جهت با تمام نسخه‌های قبلی خود متفاوت است:

¾ سرعت انتقال به 80 مگابایت بر ثانیه افزایش یافت

¾ حداکثر طول کابل اتصال می تواند به 12 متر برسد

علاوه بر این، حداکثر 15 دستگاه را می توان به یک حلقه متصل کرد. سازگاری به عقب، همانطور که برای دستگاه های SCSI مرسوم است، نیز حفظ می شود و دستگاهی با Ultra2 SCSI LVD را می توان به یک کنترلر SCSI معمولی متصل کرد. فقط هارد دیسک هایی با کانکتور 68 پین (Wide) و SCA با این رابط در دسترس هستند.

اما سرعت 80 مگابایت بر ثانیه، همانطور که مشخص است، امروز محدودیت نیست. سازندگان هر دو کنترلر و هارد دیسک در حال حاضر شروع به پیاده سازی نسخه بعدی SCSI، که به طور رسمی SPI-3 (SCSI Parallel Interface - 3) نامیده می شود، به طور غیر رسمی Ultra160/m SCSI هستند. این بر اساس Ultra2 SCSI LVD است و دارای نرخ انتقال داده دو برابر است. نحوه دستیابی به این امر را می توان از نمودار زمان بندی شماتیک مشاهده کرد.

شکل 3 - نمودار زمان بندی نرخ انتقال داده

4. نمودار دستگاه هارد دیسک

هارد دیسک از یک ناحیه هرمتیک و یک واحد الکترونیکی تشکیل شده است.

منطقه هرمتیک شامل یک محفظه ساخته شده از آلیاژ بادوام، دیسک ها (صفحات) با پوشش مغناطیسی، یک بلوک سر با یک دستگاه موقعیت یابی و یک محرک دوک الکتریکی است.

بلوک سر بسته ای از اهرم های ساخته شده از فولاد فنری است (یک جفت برای هر دیسک). در یک انتها آنها به یک محور نزدیک به لبه دیسک ثابت می شوند. سرها به انتهای دیگر (بالای دیسک ها) متصل می شوند.

دیسک ها (صفحات)، به عنوان یک قاعده، از یک آلیاژ فلز ساخته شده اند. اگرچه تلاش هایی برای ساخت آنها از پلاستیک و حتی شیشه صورت گرفت، اما چنین صفحاتی شکننده و کوتاه مدت بودند. هر دو صفحه از صفحات، مانند یک نوار مغناطیسی، با بهترین غبار فرومغناطیسی - اکسیدهای آهن، منگنز و سایر فلزات پوشیده شده اند. ترکیب دقیق و فناوری کاربرد مخفی نگه داشته می شود. اکثر دستگاه های مقرون به صرفه شامل 1 یا 2 صفحه هستند، اما مدل هایی با صفحات بیشتری وجود دارد.

دیسک ها به طور سفت و سخت به دوک ثابت می شوند. در حین کار، اسپیندل با سرعت چند هزار دور در دقیقه (3600، 4200، 5000، 5400، 5900، 7200، 9600، 10000، 12000، 15000) می چرخد. در این سرعت جریان هوای قدرتمندی در نزدیکی سطح صفحه ایجاد می شود که سرها را بلند کرده و بالای سطح صفحه شناور می کند. شکل سرها به گونه ای محاسبه می شود که از فاصله بهینه از صفحه در حین کار اطمینان حاصل شود. تا زمانی که دیسک ها به سرعت مورد نیاز برای "بلند شدن" سرها شتاب نکنند، دستگاه پارکینگ سرها را در منطقه پارک نگه می دارد. این کار از آسیب رسیدن به سر و سطح کار صفحات جلوگیری می کند. موتور اسپیندل هارد دیسک سه فاز است که پایداری چرخش دیسک های مغناطیسی نصب شده بر روی محور (اسپیندل) موتور را تضمین می کند. استاتور موتور شامل سه سیم پیچ است که در یک ستاره با یک شیر در وسط متصل شده اند و روتور یک آهنربای مقطعی دائمی است. برای اطمینان از خروج کم در سرعت های بالا، موتور از یاتاقان های هیدرودینامیکی استفاده می کند.

دستگاه تعیین موقعیت سر شامل یک جفت ثابت آهنربای دائمی نئودیمیوم قوی و همچنین یک سیم پیچ روی یک بلوک سر متحرک است. بر خلاف تصور رایج، اکثریت قریب به اتفاق دستگاه‌ها در داخل محوطه نگهداری خلاء ندارند. برخی از تولید کنندگان آن را مهر و موم می کنند (از این رو نام آن) و آن را با هوای تصفیه شده و خشک شده یا گازهای خنثی، به ویژه نیتروژن پر می کنند. و برای یکسان کردن فشار، یک غشای نازک فلزی یا پلاستیکی تعبیه شده است. (در این حالت یک جیب کوچک در داخل محفظه هارد دیسک برای یک بسته ژل سیلیکا وجود دارد که بخار آب باقیمانده داخل کیس را پس از آب بندی جذب می کند). سایر سازندگان فشار را از طریق یک سوراخ کوچک با فیلتری که قادر به به دام انداختن ذرات بسیار کوچک (چند میکرومتری) است، برابر می کنند. اما در این حالت رطوبت نیز برابر می شود و گازهای مضر نیز می توانند نفوذ کنند. یکسان سازی فشار برای جلوگیری از تغییر شکل بدنه منطقه مهار در هنگام تغییرات فشار اتمسفر (مثلاً در هواپیما) و دما و همچنین هنگام گرم شدن دستگاه در حین کار ضروری است.

ذرات گرد و غباری که در حین مونتاژ در ناحیه هرمتیک قرار می گیرند و بر روی سطح دیسک فرود می آیند، در حین چرخش به فیلتر دیگری - جمع کننده گرد و غبار منتقل می شوند.

در اوایل دیسکهای سختمنطق کنترل به کنترلر MFM یا RLL کامپیوتر منتقل شد و برد الکترونیک فقط شامل ماژول هایی برای پردازش آنالوگ و کنترل موتور اسپیندل، موقعیت گیر و سوئیچ سر بود. افزایش نرخ انتقال داده، توسعه دهندگان را مجبور کرده است که طول مسیر آنالوگ را تا حد مجاز کاهش دهند و در هارد دیسک های مدرن، واحد الکترونیک معمولاً شامل: یک واحد کنترل، حافظه فقط خواندنی (ROM)، حافظه بافر، یک واحد رابط است. و یک واحد پردازش سیگنال دیجیتال.

واحد رابط، الکترونیک هارد دیسک را با بقیه سیستم ارتباط برقرار می کند.

واحد کنترل یک سیستم کنترلی است که سیگنال های موقعیت یابی الکتریکی سر را دریافت می کند و اقدامات کنترلی را با درایو سیم پیچ صوتی ایجاد می کند، جریان اطلاعات را از سرهای مختلف سوئیچ می کند، عملکرد تمام اجزای دیگر را کنترل می کند (به عنوان مثال، کنترل سرعت اسپیندل)، دریافت و پردازش. سیگنال‌های حسگرهای دستگاه (سیستم حسگر ممکن است شامل یک شتاب‌سنج تک محوری به عنوان سنسور ضربه، یک شتاب‌سنج سه محوری که به عنوان سنسور سقوط آزاد، یک سنسور فشار، یک سنسور شتاب زاویه‌ای، یک سنسور دما استفاده می‌شود) باشد.

بلوک ROM برنامه های کنترل واحدهای کنترل و پردازش سیگنال دیجیتال و همچنین اطلاعات سرویس هارد دیسک را ذخیره می کند.

حافظه بافر اختلاف سرعت بین قسمت رابط و درایو را صاف می کند (از حافظه استاتیک با سرعت بالا استفاده می شود). افزایش اندازه حافظه بافر در برخی موارد به شما امکان می دهد سرعت درایو را افزایش دهید.

واحد پردازش سیگنال دیجیتال سیگنال آنالوگ خوانده شده را تمیز کرده و آن را رمزگشایی می کند (اطلاعات دیجیتال را استخراج می کند). روش های مختلفی برای پردازش دیجیتال استفاده می شود، به عنوان مثال، روش PRML (Partial Response Maximum Likelihood - حداکثر احتمال با یک پاسخ ناقص). سیگنال دریافتی با نمونه ها مقایسه می شود. در این حالت، نمونه‌ای انتخاب می‌شود که از نظر شکل و ویژگی‌های زمان‌بندی بیشترین شباهت را به سیگنال در حال رمزگشایی دارد.

هارد دیسک قابل بوت

5. رکورد اصلی بوت (MBR)

در پایان بوت اولیه، ROM BIOS اولین بخش فیزیکی فلاپی یا هارد دیسک را می خواند و اجرا می کند. اولین بخش هارد دیسک رکورد اصلی بوت نامیده می شود (گاهی از اصطلاحات "جدول پارتیشن" و "بلاک بوت اصلی" استفاده می شود). در ابتدای این بخش از هارد دیسک یک برنامه کوچک وجود دارد. اطلاعات پارتیشن (جدول پارتیشن) در انتهای سکتور قرار دارد. این برنامه از اطلاعات پارتیشن برای تعیین پارتیشن بوت (معمولا پارتیشن اولیه DOS) استفاده می کند و سعی می کند سیستم عامل را از روی آن بوت کند.

این برنامه با استفاده از دستور fdisk /mbr روی دیسک نوشته می شود و به آن رکورد اصلی بوت می گویند. به طور معمول، Fdisk فقط در صورتی آن را روی دیسک می نویسد که هیچ رکورد بوت اصلی وجود نداشته باشد.

رکورد اصلی بوت (MBR) کد و داده های مورد نیاز برای راه اندازی است سیستم عامل(OS) واقع شده اولین بخش از هارد دیسک را برای شروع رویه اشغال می کند بوت شدن ویندوز. این شامل جدول پارتیشن دیسک و یک برنامه کوچک به نام master boot record است که وظیفه قرار دادن بخش فعال یا بوت در جدول پارتیشن را بر عهده دارد. پس از قرار گرفتن در جدول، بخش بوت شروع به راه اندازی ویندوز می کند. اگر رکورد اصلی بوت آسیب ببیند، بخش فعال نمی تواند سیستم را راه اندازی کند.

هدف MBR هنوز راه‌اندازی سیستم‌عامل نیست، بلکه صرفاً انتخاب «از کدام پارتیشن هارد دیسک باید سیستم‌عامل بارگذاری شود» است. در مرحله MBR، پارتیشن دیسک انتخاب می شود و نه چیزی بیشتر. خود سیستم عامل در مرحله بعد بارگیری می شود.

در طول فرآیند راه‌اندازی کامپیوتر پس از پایان آزمایش اولیه (Power On Self Test، POST)، MBR توسط سیستم ورودی/خروجی اصلی (BIOS) در RAM بارگذاری می‌شود (در رایانه‌های معماری PC IBM، معمولاً از آدرس 0000:7c00 ) و کنترل به کد بوت واقع در MBR (معمولاً با دستور پرش بلند) منتقل می شود.

6. فن آوری های ثبت داده ها

اصل عملکرد هارد دیسک ها مشابه عملکرد ضبط صوت است. سطح کار دیسک نسبت به سر خوانده حرکت می کند (به عنوان مثال، به شکل یک سلف با شکاف در مدار مغناطیسی). هنگامی که یک جریان الکتریکی متناوب (در حین ضبط) به سیم پیچ سر وارد می شود، میدان مغناطیسی متناوب حاصل از شکاف سر بر فرومغناطیس سطح دیسک تأثیر می گذارد و جهت بردار مغناطیسی دامنه را بسته به قدرت سیگنال تغییر می دهد. در حین خواندن، حرکت دامنه ها در شکاف سر منجر به تغییر در شار مغناطیسی در مدار مغناطیسی سر می شود که به دلیل تأثیر القای الکترومغناطیسی منجر به ظاهر شدن یک سیگنال الکتریکی متناوب در سیم پیچ می شود.

اخیراً از اثر مغناطیسی برای خواندن استفاده شده است و از سرهای مغناطیسی در دیسک ها استفاده می شود. در آنها، تغییر در میدان مغناطیسی منجر به تغییر در مقاومت، بسته به تغییر در قدرت میدان مغناطیسی می شود. چنین هدهایی امکان افزایش احتمال خواندن اطلاعات قابل اعتماد (مخصوصاً در تراکم بالای ثبت اطلاعات) را فراهم می کند.

روش ضبط طولی

بیت های اطلاعات با استفاده از یک سر کوچک ضبط می شوند که با عبور از سطح یک دیسک در حال چرخش، میلیاردها ناحیه گسسته افقی - حوزه ها را مغناطیسی می کند. در این حالت، بردار مغناطیسی دامنه به صورت طولی قرار دارد، یعنی. به موازات سطح دیسک هر یک از این نواحی بسته به مغناطش، صفر یا یک منطقی هستند.

حداکثر تراکم ضبط قابل دستیابی با استفاده از این روش حدود 23 گیگابیت بر سانتی متر مربع است. در حال حاضر این روش به تدریج جایگزین روش ضبط عمودی می شود.

روش ثبت عمودی

روش ثبت عمودی فناوری است که در آن بیت های اطلاعات در حوزه های عمودی ذخیره می شوند. این امکان استفاده از میدان های مغناطیسی قوی تر را فراهم می کند و مساحت مواد مورد نیاز برای نوشتن 1 بیت را کاهش می دهد. چگالی ضبط نمونه های مدرن 60 گیگابیت بر سانتی متر مربع است.

هارد دیسک های ضبط عمود از سال 2005 در بازار موجود است.

روش ثبت مغناطیسی حرارتی

روش ضبط مغناطیسی به کمک گرما (HAMR) در حال حاضر امیدوارکننده ترین روش موجود است و در حال حاضر به طور فعال در حال توسعه است. در این روش از گرمایش نقطه‌ای دیسک استفاده می‌شود که به هد اجازه می‌دهد مناطق بسیار کوچکی از سطح خود را مغناطیسی کند. هنگامی که دیسک خنک شد، مغناطش "ثابت" می شود. درایوهای سخت از این نوع هنوز در بازار ارائه نشده اند (تا سال 2009)؛ تنها نمونه های آزمایشی با تراکم ضبط 150 گیگابیت بر سانتی متر مربع وجود دارد. توسعه فناوری های HAMR برای مدتی طولانی ادامه داشته است، اما کارشناسان هنوز در برآورد حداکثر تراکم ضبط متفاوت هستند. بنابراین، هیتاچی محدودیت را 2.3-3.1 ترابیت بر سانتی متر مربع نام می برد و نمایندگان Seagate Technology پیشنهاد می کنند که آنها می توانند تراکم ضبط رسانه HAMR را به 7.75 ترابیت بر سانتی متر مربع افزایش دهند. استفاده گسترده از این فناوری را باید در سال های 2011-2012 انتظار داشت.

7. هندسه قرص مغناطیسی

به منظور پرداختن به فضا، سطوح صفحات دیسک به مسیرها - مناطق حلقوی متحدالمرکز تقسیم می شوند. هر آهنگ به بخش های مساوی تقسیم می شود - بخش. آدرس دهی CHS فرض می کند که تمام تراک ها در یک ناحیه دیسک معین تعداد سکتورهای یکسانی دارند.

سیلندر مجموعه‌ای از مسیرها است که از مرکز روی تمام سطوح کاری صفحات دیسک سخت فاصله دارند. شماره هد سطح کار مورد استفاده را مشخص می کند (یعنی یک مسیر خاص از سیلندر) و شماره بخش یک بخش خاص را در مسیر مشخص می کند.

برای استفاده از آدرس دهی CHS، باید هندسه دیسک مورد استفاده را بدانید: تعداد کل سیلندرها، هدها و بخش های موجود در آن. در ابتدا، این اطلاعات باید به صورت دستی وارد می شد. استاندارد ATA-1 تابع هندسه خودکار (فرمان شناسایی درایو) را معرفی کرد.

ویژگی های هندسه هارد دیسک ها با کنترلرهای داخلی

منطقه بندی

در صفحات هارد دیسک های مدرن، آهنگ ها در چندین منطقه (ضبط منطقه ای) گروه بندی می شوند. تمام مسیرهای یک منطقه دارای تعداد سکتورهای یکسانی هستند. با این حال، بخش‌های بیشتری در مسیرهای مناطق بیرونی نسبت به مسیرهای مناطق داخلی وجود دارد. این اجازه می دهد تا با استفاده از طول بیشتری از مسیرهای خارجی، به تراکم ضبط یکنواخت تری دست یابیم و ظرفیت پلاتر را با همان فناوری تولید افزایش دهیم.

بخش های رزرو

برای افزایش طول عمر دیسک، بخش‌های اضافی اضافی ممکن است در هر آهنگ وجود داشته باشد. اگر یک خطای غیرقابل اصلاح در هر بخش رخ دهد، می توان این بخش را با یک نسخه پشتیبان (Remapping) جایگزین کرد. داده های ذخیره شده در آن را می توان با استفاده از ECC از دست داد یا بازیابی کرد و ظرفیت دیسک ثابت باقی می ماند. دو جدول تخصیص مجدد وجود دارد: یکی در کارخانه پر می شود، دیگری در حین کار. مرزهای منطقه، تعداد بخش ها در هر مسیر برای هر منطقه، و جداول نقشه برداری مجدد بخش در حافظه الکترونیک ذخیره می شوند.

هندسه منطقی

با افزایش ظرفیت هارد دیسک های تولیدی، هندسه فیزیکی آنها دیگر با محدودیت های اعمال شده توسط رابط های نرم افزاری و سخت افزاری مطابقت نداشت (نگاه کنید به: موانع اندازه هارد دیسک). علاوه بر این، آهنگ‌هایی با تعداد بخش‌های مختلف با روش آدرس‌دهی CHS سازگار نیستند. در نتیجه، کنترل‌کننده‌های دیسک شروع به گزارش نه واقعی، بلکه ساختگی و هندسه منطقی کردند که با محدودیت‌های رابط‌ها مطابقت دارد، اما با واقعیت مطابقت ندارد. بنابراین، حداکثر اعداد بخش و هد برای اکثر مدل ها 63 و 255 است (حداکثر مقادیر ممکن در توابع وقفه 13h BIOS INT) و تعداد سیلندرها با توجه به ظرفیت دیسک انتخاب می شود. هندسه فیزیکی خود دیسک را نمی توان در عملکرد عادی به دست آورد و برای سایر بخش های سیستم ناشناخته است.

شکل 4- نمودار سیلندرها، تراک ها و سکتورها روی هارد دیسک.

8. آدرس دهی داده ها

حداقل منطقه داده آدرس پذیر در هارد دیسک یک سکتور است. اندازه بخش به طور سنتی 512 بایت است. در سال 2006، IDEMA انتقال به اندازه بخش 4096 بایت را اعلام کرد که برنامه ریزی شده است تا سال 2010 تکمیل شود. وسترن دیجیتالز قبلاً شروع به استفاده از فناوری قالب بندی جدیدی به نام را اعلام کرده است فرمت پیشرفته، و یک درایو (WD10EARS-00Y5B1) با استفاده از فناوری جدید منتشر کرد.

نسخه نهایی ویندوز ویستا که در سال 2007 منتشر شد، پشتیبانی محدودی از دیسک هایی با این اندازه بخش داشت.

2 راه اصلی برای آدرس دهی بخش ها روی دیسک وجود دارد: بخش سر سیلندر (CHS) و آدرس دهی بلوک خطی (LBA).

با این روش، بخش با موقعیت فیزیکی خود بر روی دیسک با 3 مختصات - شماره سیلندر، شماره سر و شماره بخش مورد خطاب قرار می گیرد. در دیسک‌های مدرن [چه زمانی؟] با کنترل‌کننده‌های داخلی، این مختصات دیگر با موقعیت فیزیکی بخش روی دیسک مطابقت ندارند و «مختصات منطقی» هستند (به بالا مراجعه کنید).

با این روش آدرس بلوک های داده روی رسانه با استفاده از یک آدرس خطی منطقی مشخص می شود. آدرس دهی LBA در سال 1994 در ارتباط با استاندارد EIDE (Extended IDE) پیاده سازی و استفاده شد. استانداردهای ATA نیاز به مکاتبات یک به یک بین حالت های CHS و LBA دارند:

LBA = [ (سیلندر * تعداد سر + سر) * بخش ها / مسیر ] + (بخش-1)

روش LBA با نگاشت بخش برای SCSI مطابقت دارد. BIOS کنترلر SCSI این وظایف را به طور خودکار انجام می دهد، یعنی روش آدرس دهی منطقی در ابتدا مشخصه رابط SCSI بود.

9. فن آوری های مدرن طراحی و تولید

در این برهه از زمان، تولید و توسعه رابط IDE به دلیل جایگزینی آن با انواع رابط های مدرن تر، به پایان رسیده یا در حال ناپدید شدن است. به عنوان مثال، SATA (Serial ATA) یک رابط سریال برای تبادل داده با دستگاه های ذخیره سازی است. SATA توسعه ای از رابط موازی ATA (IDE) است که پس از معرفی SATA به PATA (Parallel ATA) تغییر نام داد.

این رابط بیشتر برای هارد دیسک های مدرن و درایوهای نوری برای استفاده خانگی محبوب است. سرعت انتقال داده بالا را فراهم می کند. این رابط هنگام اتصال هارد دیسک های داخلی به پخش کننده های چند رسانه ای نیز استفاده می شود.

SATA از یک کانکتور 7 پین به جای کانکتور 40 پین PATA استفاده می کند. کابل SATA دارای مساحت کوچک تری است که به همین دلیل مقاومت در برابر هوای عبوری از طریق اجزای رایانه کاهش می یابد و سیم کشی داخل واحد سیستم ساده می شود.

کابل SATA به دلیل شکل خود در برابر اتصالات متعدد مقاومت بیشتری دارد. سیم برق SATA نیز برای قرار دادن چندین اتصال طراحی شده است. کانکتور برق SATA 3 ولتاژ تغذیه را تامین می کند: +12 V، +5 V و +3.3 V. با این حال، دستگاه های مدرن می توانند بدون +3.3 ولت کار کنند، که استفاده از یک آداپتور غیرفعال را از یک اتصال دهنده برق استاندارد IDE به SATA امکان پذیر می کند. تعدادی از دستگاه های SATA دارای دو کانکتور برق هستند: SATA و Molex.

استاندارد SATA اتصال سنتی PATA دو دستگاه در هر کابل را کنار گذاشت. هر دستگاه با کابل جداگانه ارائه می شود که مشکل عدم توانایی را برطرف می کند کار همزماندستگاه هایی که روی همان کابل قرار دارند (و تأخیرهای ناشی از آن)، مشکلات احتمالی در هنگام مونتاژ را کاهش می دهد (مشکل تضاد بین دستگاه های Slave/Master برای SATA وجود ندارد)، امکان خطا در هنگام استفاده از حلقه های PATA بدون پایانه را از بین می برد.

استاندارد SATA از تابع صف فرمان (NCQ، شروع با SATA Revision 2.x) پشتیبانی می کند.

استاندارد SATA تعویض داغ دستگاه فعال (استفاده شده توسط سیستم عامل) (تا نسخه SATA 3.x) را ارائه نمی دهد، علاوه بر این درایوهای متصل را می توان به تدریج قطع کرد - برق، کابل، و به ترتیب معکوس وصل شد - کابل، برق پس از قطع/وصل کردن دیسک، باید پیکربندی را در Device Manager به روز کنید.

نسخه SATA 3.x (تا 6 گیگابیت در ثانیه)

مشخصات SATA Revision 3.0 امکان انتقال داده با سرعت 6 گیگابیت بر ثانیه (تقریباً 4.8 گیگابیت بر ثانیه - 600 مگابایت بر ثانیه) را فراهم می کند. از پیشرفت های SATA Revision 3.0 نسبت به نسخه قبلی مشخصات، علاوه بر سرعت بالاتر، بهبود مدیریت انرژی را می توان اشاره کرد. سازگاری هم در سطح کانکتورها و کابل‌های SATA و هم در سطح پروتکل‌های تبادل حفظ خواهد شد. به هر حال، کنسرسیوم SATA-IO نسبت به استفاده از اصطلاحات بومی مانند SATA III، SATA 3.0 یا SATA Gen 3 برای اشاره به نسل های SATA هشدار می دهد. نام کامل مشخصات SATA Revision 3.0 است. نام رابط - SATA 6Gb/s

10. مروری بر بازار

هارد دیسک با رابط IDE

هارد دیسک های سیگیت سیگیت اولین شرکتی بود که از یاتاقان های مایع در مدل های جدید خود استفاده کرد که به لطف آن سرعت اسپیندل را به 7200 دور در دقیقه افزایش داد. اما متاسفانه، جدیدترین مدل هاتولید شده توسط سیگیت، قابل اعتماد نیستند، اگرچه یکی از سریع ترین و نسبتاً بی صدا به حساب می آیند.

¾ حفاظت در برابر الکتریسیته ساکن (شامل صفحه ای است که از برد هارد دیسک محافظت می کند).

¾ سیستمی برای ردیابی تغییرات و تصحیح خطاها و خرابی های جزئی.

هارد دیسک های Barracuda ATA II (یکی دیگر از سری های پیشرو) بهترین شدند. سرعت اسپیندل آنها 7200 دور در دقیقه و تراکم ضبط 250 گیگابایت در هر بشقاب است. سازندگان به این سری نه تنها عملکرد تضمین شده، بلکه قابلیت اطمینان را نیز می دهند.

سیگیت رسما رونمایی کرد سری جدیدهارد دیسک های کلاس تجاری، به نام چیتا. هارد دیسک ها در ظرفیت های زیر موجود هستند: 300 گیگابایت، 450 گیگابایت، 600 گیگابایت.

سرعت اسپیندل هارد دیسک سیگیت چیتا 15000 دور در دقیقه است. آنها یک حافظه نهان 16 مگابایتی DRAM و دو رابط برای انتخاب دارند - کانال فیبر 4 گیگابیت در ثانیه یا SAS 2.0 6 گیگابیت بر ثانیه.

زمان کارکرد تضمینی (MTBF) هارد دیسک سیگیت چیتا 1.6 میلیون ساعت است.

هارد دیسک های وسترن دیجیتال

وسترن دیجیتال فراز و نشیب های خود را داشته است که بر محصولات آنها نیز تأثیر گذاشته است. اما در نهایت هارد دیسک های IDE که در محدوده فرکانس 83 تا 133 مگاهرتز کار می کنند، جایگاه شایسته خود را در بازار به دست آوردند.

به عنوان مثال، هارد دیسک های سری وسترن دیجیتال Caviar را در نظر بگیرید که در زمان خود بهترین بودند. از جنبه فنی، همه چیز در اینجا بسیار ساده است - سرعت اسپیندل 5400 دور در دقیقه است، سرها لاستیک مغناطیسی و رابط ATA-66 هستند. اما ویژگی این سیستم است نجات غریق داده. این یک سیستم برای محافظت از اطلاعات در برابر خرابی است. هارد دیسک های این سری می توانند راه حلی عالی برای کامپیوترهای سطح مبتدی و میانی باشند.

وسترن دیجیتال در شرف انتشار است جدید سختیک دیسک با ظرفیت 1 ترابایت با تراکم ضبط 334 گیگابایت در یک صفحه. اما تقریبا یک سال پیش، شرکت کره جنوبی سامسونگ به همین نتیجه رسید.

هنگامی که سازندگان هارد دیسک (HDD) سعی در دستیابی به تراکم ضبط بالاتر و بالاتر دارند، همه اطرافیان آنها از این سود می برند: هر چه تراکم ضبط در هر بشقاب بیشتر باشد، هارد دیسک های کمتری برای رسیدن به همان حجم مورد نیاز است. و این به نوبه خود به این معنی است که HDD انرژی کمتری مصرف می کند و عناصر متحرک کمتری برای انجام عملیات دیسک هدایت می شوند. Digital به آرامی خط HDD Caviar GP خود را به روز می کند و یک کپی با تراکم ضبط 334 گیگابایت و ظرفیت 1 تلویزیون اضافه می کند. اما این HDD ها همچنان به حافظه کش 16 مگابایتی مجهز خواهند بود.

اما وسترن دیجیتال تنها شرکتی نیست که تلاش می کند تا 334 گیگابایت را در یک بشقاب قرار دهد. این هفته، سامسونگ یک HDD جدید 1TV EcoGreen را معرفی کرد که هدف آن برنامه های صوتی و تصویری است و از پلاترهایی با ظرفیت 334 گیگابایت استفاده می کند. سامسونگ ادعا می کند که درایو EcoGreen F1 آن 15 درصد مصرف انرژی کمتری نسبت به سایر هارددیسک های کم مصرف و 50 درصد مصرف انرژی کمتر از هارد دیسک های 1 ترابایتی 7200 دور در دقیقه دارد. Samsung EcoGreen F1 با سرعت 5400 دور در دقیقه می چرخد ​​و از رابط SATA2 3 گیگابیت بر ثانیه استفاده می کند. قیمت آن 199 دلار است.

در ژانویه 2008، وسترن دیجیتال هارد 320 گیگابایتی تک پلاتر را معرفی کرد که بالاترین تراکم را در مقایسه با هاردهای دیگر این شرکت داشت. اما سامسونگ HDD 1TV خود را با تراکم 334 گیگابایت در هر بشقاب در ژوئن 2007 عرضه کرد.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. - رابط ATA

. - رابط IDE

A.K. Gultyaev. بازیابی اطلاعات. پیتر، 2006، 352 ص. (83 صفحه)

کریستوفر نگوس. لینوکس. کتاب مقدس کاربر، ویرایش پنجم. دیالکتیک، 1385، 700 ص. (259 صفحه)

. - بخش هایی برای توسعه دهندگان، برای مشترکین.

. - رکورد اصلی بوت (MBR)

Smirnov Yu. K. - اسرار کار کردن درایوهای سخت رایانه شخصی، BHV - سن پترزبورگ، 2006،

. -رابط IDE