Стандарты АТА и S-ATA. Достоинства и недостатки.

Эволюция параллельного интерфейса АТА завершилась последней спецификацией АТА-7 и в дальнейшем нашла свое воплощение в форме Serial АТА.

На данный момент были рассмотрены и утверждены следующие стандарты АТА:

• АТА-1 (1988-1994 гг.);

• АТА-2 (1996 г., также называется Fast-ATA, Fast-ATA-2 или EIDE);

• АТА-3 (1997г.);

• АТА-4 (1998 г., также называется Ultra- ATA/33);

• АТА-5 (1999 г., также называется Ultra- ATA/66);

• АТА-6 (2000 г., также называется Ultra- ATA/100);

• АТА-7 (2001 г., также называется Ultra-ATA/133).

Все версии стандарта АТА обратно совместимы, т.е. устройства АТА-1 или АТА-2 будут прекрасно работать с интерфейсом АТА-4 или АТА-5. Каждый последующий стандарт АТА основан на предыдущем. Это означает, что стандарт АТА-5, например, практически полностью соответствует функциональным особенностям АТА-6. Таблица 7.2. Стандарты АТА

SMART — Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology.

Пбайт — петабайт; 1 Пбайт равен 1 квадрильону байт.

CHS – Cylinder Head Sector.

LBA – Logical Block Address.

UDMA – Ultra DMA (Direct Memory Access).

PIO – Programmed I/O (пакетный режим ввода-вывода). В самом "медленном" режиме (режим 0) длительность одного цикла передачи данных не превышает 600 нс. В каждом цикле передается 16 бит данных, поэтому теоретически достижимая скорость обмена в режиме 0 составляет 3,3 Мбайт/с. В большинстве современных жестких дисков поддерживается режим РIO4, в котором скорость обмена данными достигает 16,6 Мбайт/с.

Serial ATA. Первые системы, поддерживающие интерфейс SATA, были выпущены в конце 2002 года.

Основными причинами перехода на новый стандарт были множество проблем, связанных с синхронизацией сигнала и электромагнитным излучением при передаче данных, осуществляемых по плоскому кабелю со скоростью более 100 Мбайт/с. Стандарт Serial ATA поддерживает на программном уровне все существующие устройства АТА и ATAPI, в число которых входят дисководы CD-ROM, CD-RW и DVD, накопители на магнитной ленте, дисководы SuperDisk, а также накопители других типов. Однако в конструкции SATA используются более узкие 7-контактные кабели, позволяющие упростить схему подключения системных компонентов и уменьшить габариты кабельных разъемов. Разъемы находятся только на концах кабелей и совершенно одинаковы. Максимальная длина кабеля SATA достигает одного метра (39,37 дюйма), что значительно превышает 18-дюймовый максимум для параллельного интерфейса АТА. Микросхемы SATA отличаются меньшим количеством контактов и пониженным напряжением питания. В схеме физической передачи интерфейса SATA используется дифференцированный метод "без возврата к нулю" (Non-Return to Zero — NRZ). Если по одному проводу пары передается напряжение +0,25 В, то по другому соответственно -0,25 В. Дифференцированная передача минимизирует электромагнитное излучение.

В интерфейсе SATA для подачи напряжения 5 и 12 В используется стандартный 4-контактный силовой разъем, а также дополнительный 15-контактный силовой кабель и разъем питания, обеспечивающие подачу электроэнергии напряжением 3,3 В.

В настоящее время существует три версии стандарта SATA, в которых используются кабели и разъемы одних и тех же размеров. Эти версии отличаются только скоростью передачи данных. Начальная версия SATA-150 в полтора раз больше скорости передачи параллельного ATА/100. Следующая версия интерфейса, скорость передачи данных которого достигнет 300 Мбайт/с, будет выпущена примерно в 2005 году; версия со скоростью 600 Мбайт/с ожидается не ранее 2007 года.

Примечание. В сигнальных и разъемах питания выводы заземления длиннее, поэтому они контактируют друг с другом раньше, чем сигнальные или силовые контакты. Это позволяет подключать кабель во время работы компьютера.

Основные понятия о CD-ROM. Форматы компакт-дисков.

В оптических дисках для хранения информации используется изменение оптических свойств (в основном, степени отражения) поверхности носителя. В процессе считывания при освещении трека лазерным лучом возникает модуляция интенсивности отраженного луча, воспринимаемого фотоприемником. В компьютер оптический диск пришел из техники цифровой аудиозаписи. Аудиокомпактдиски, называемые Audio-CD (Compact Disk), как и грампластинки, имеют один спиральный трек, начинающийся с периферийной стороны диска. Эта спираль имеет 22 188 витков (поперечная плотность около 600 витков на 1 мм) и длину более 5 километров. Для выравнивания продольной плотности записи диск вращается с переменной угловой скоростью, а привод обеспечивает постоянство линейной скорости носителя, проходящего под головкой. Этим обусловлено большое время доступа, поскольку время уходит и на разгон (торможение) диска при значительно быстром перемещении головки. Скорость считывания аудиоданных, требуемая для звуковоспроизведения в реальном масштабе времени, соответствует информационной скорости 150 Кб/с. Диск способен хранить информацию 74 минут звучания стереофонического аудиосигнала с частотой квантования 44,1 кГц и 16-разрядными выборками. На диске диаметром 120 мм используется только одна поверхность. В таком виде и появились первые компакт-диски для хранения данных. Минимальной адресуемой единицей хранимой информации является сектор. Сектор кроме служебной информации может содержать 2048 байт данных, защищенных от ошибок ЕСС-кодом, или 2324 (или 2336) незащищенных байт аудио/видео информации. Последовательность секторов одного назначения (формата) объединяется в трек (в аудио-дисках треку соответствует одна музыкальная запись). Минимальный размер трека — 300 секторов, максимальный — весь диск. На диске может быть до 99 треков.

По устройству CD-ROM (Compact Disk-Read Only Memory) — считыватели компакт-дисков — напоминают обычные дисководы. Однако кроме приводов шпинделя и головки они имеют еще и механизм загрузки диска и более сложную головку считывания. Считывающая головка состоит из лазерного излучателя, фотоприемника и наклонного зеркала, зафиксированных на подвижной каретке головки. На каретке на качающейся подвеске закреплена пластмассовая фокусирующая линза. С линзой связана малогабаритная катушка индуктивности, помещенная в поле постоянного магнита, установленного на каретке. Катушка и магнит образуют магнитоэлектрический привод подвески линзы, обеспечивающий ее перемещение в направлении, перпендикулярном плоскости диска. Привод подвески линзы под управлением контроллера, встроенного в накопитель, обеспечивает точную фокусировку лучей оптической системы. При юстировке оптической системы линзу выставляют параллельно плоскости диска с помощью регулировочных винтов на каретке. Механика привода достаточно проста, но следует помнить о нежности пластмассовой линзы: неаккуратная чистка может оставить на ней микроскопические царапины, и считывание станет неустойчивым.

Первые накопители выпускались с интерфейсами SCSI и АТА (ATAPI), современные допускают подключение и к USB-порту. Для ноутбуков и блокнотных ПК имеются малогабаритные накопители, размещаемые в их корпусах.

Существует ряд стандартов, описывающих компакт-диски:

• Red Book — «Красная книга» (1982 г.) — описывает формат обычных аудиодисков, называемых CD-DA (Digital Audio — цифровой звук).
• Yellow Book — «Желтая книга» — описывает физический формат CD для хранения данных.
• Green Book — «Зеленая книга» — описывает физический формат дисков CD-I (Interactive). На этих дисках хранится видеозапись со звуковым сопровождением для воспроизведения на видеоплейере со стандартным телевизионным видеомонитором.
• Orange Book — «Оранжевая книга» — описывает физический формат записываемых дисков CD-R (Recordable — с возможностью записи). Ее часть 1 (Part I) посвящена магнитооптическим компакт-дискам CD-МО (Magneto-Optical); часть 2 (Part II) — однократно записываемым CD-WO (Write-Once), включая «гибридную» спецификацию для PhotoCD; часть 3 (Part III) описывает перезаписываемые диски CD-RW (Rewritable).
• White Book — «Белая книга» — описывает формат видеодисков VideoCD.
• CDROM/XA (eXtended Architecture — расширенная архитектура) — стандарт, являющийся мостом между «Желтой книгой» и дисками CD-I. Архитектура допускает два режима физической записи диска:
• MODE-1 — секторы формата «Желтой книги» — 2048 байт данных, защищенных ЕСС.
• MODE-2 допускает на одном диске записи двух форм: форма 1 (FORM-1) с секторами по 2048 байт данных, защищенных ЕСС; форма 2 (FORM-2) с секторами по 2324 байта данных без защиты ЕСС, используемых для аудио- и видеоинформации.