Интерфейсы винчестеров
Другие рефераты
Министерство общего и профессионального образования
Северо-Кавказский Государственный Технический Университет
Реферат
" Интерфейсы винчестеров "
Выполнил:
студент четвертого курса ФИСТ
Группы ИСЭ-962
Гриценко В. Л.
Проверил:
Оценка : __________
Ставрополь 2000г.
Содержание
1.ST506/412
2.ESDI
3.SCSI
4.ATA
5.Enhanced IDE
6.Fast ATA
7.EIDE в сравнении со стандартным ATA
8.Сравнение Fast ATA и EIDE
9.Сравнение дисковых интерфейсов
ST506/412
Широкое применение винчестеров в качестве устройств долговременного
хранения информации началось после выпуска фирмой Shugart Technology (ныне
эта компания именуется Seagate Technology, Inc.) диска ST506 размером 5.25
дюйма. Устройство емкостью 5Мбайт использовало для подключения к компьютеру
интерфейсную плату ST506, разработанную в конце 70-х годов компанией
Western Digital. Для соединения винчестера с интерфейсной платой
использовался 34-проводный плоский кабель, к которому можно было подключить
два устройства. Для того, чтобы диски можно было адресовать, часть кабеля
перекручивалась (подобно кабелю для подключения дисководов). Кроме того,
для обмена данными с каждым из дисков использовался отдельный 20-проводный
плоский кабель. Крупным недостатком интерфейса ST506 являлось пошаговое
перемещение головок (один шаг на каждую команду перемещения), как это до
сих пор происходит в дисководах для работы с гибкими дисками. Более новая
модель - ST412 - обеспечивала возможность буферизованного поиска (buffered
seek), позволяющего одной командой перемещать головки на несколько шагов
(например, через весь диск).
Основным преимуществом винчестеров с интерфейсом ST506/ST412 является их
низкая стоимость. Почти вся электроника, ответственная за работу диска,
располагалась на интерфейсной плате. Управляющие приводом головок сигналы
передавались по общему для двух подключаемых к контроллеру устройств 34-
проводному кабелю, а обмен данными с контроллером осуществлялся по 20-
проводным плоским кабелям прямо в виде последовательности импульсов,
считанных с диска или записываемых на него. Разъемы, используемые для
подключения, описаны в Приложении 3.
Небольшой набор команд интерфейса ST506/412 затруднял создание дисков с
большой емкостью. Почти все диски с таким интерфейсом имели скорость
вращения 3600 оборотов в минуту.
Интерфейс ST506 поддерживает два способа модуляции при записи-
воспроизведении данных: MFM (Modified Frequency Modulation -
модифицированная частотная модуляция) и RLL (Run Length Limited -
кодирование с ограничением длины поля записи).
Модуляция MFM
Метод MFM является разновидностью обычной частотной модуляции, широко
используемой в радиовещании и связи. Отличие заключается в том, что
модифицированная модуляция позволяет обеспечить двухкратное повышение
плотности записи данных за счет того, что на диск записываются не все
сигналы синхронизации и при записи каждого бита учитывается значение
предшествующего бита. За один переход (смену направления) намагниченности
можно записать от одного до трех бит данных). Сигналы с головки передаются
по кабелю данных в аналоговой форме; данные отделяются от сигналов
синхронизации с помощью специального устройства - сепаратора,
устанавливаемого на плате контроллера.
Основным преимуществом MFM-модуляции является простая бинарная форма
записываемого на диск сигнала. При записи на дорожку использовались 17
секторов по 512 байт каждый. Теоретический предел скорости обмена с
дисками, использующими MFM, составляет около 4Мбит/сек
(17секторов*512байт/сектор*8бит*3600об/мин):60сек = 4177920 бит/сек.
Однако реальная скорость обмена в несколько раз меньше, поскольку для
таких дисков фактор чередования (Interleave factor) не равен 1. Это было
связано с тем, что контроллер не успевал обработать прочитанные данные до
того, как головка перемещалась к следующему сектору. При факторе
чередования 1:1 порядок следования секторов на дорожке естественный: 1, 2,
3,...16, 17. При факторе чередования 3:1 секторы на диске имеют следующий
порядок: 1, 7, 13, 2,..., 11, 17. Первое число в обозначении коэффициента
чередования указывает количество оборотов диска, требуемых для полного
прочтения или записи одной дорожки. За счет кэширования записи можно было
установить для дисков ST506 фактор чередования 1:1.
Многие еще наверное не забыли программу Calibrate из комплекта Norton
Utilities, которая оптимизировала работу дисков путем подбора фактора
чередования, наиболее соответствующего скорости вашего диска и контроллера.
Модуляция RLL
Другой способ модуляции (2,7 RLL или просто RLL), предложенный
компанией IBM в 1986 году, использует перекодирование исходной информации с
введением избыточности. Метод RLL преобразует данные в шестнадцатибитовые
слова, позволяющие записывать за один переход состояния намагниченности
диска от 2 до 7 бит (эти цифры и включены в название метода). Использование
RLL-модуляции предъявляет более высокие требования к качеству поверхности
диска и равномерности его вращения. Кроме того, усилители каналов
считывания-записи должны иметь несколько иные характеристики, по сравнению
с MFM-модуляцией. Винчестеры с интерфейсом ST506/412, использующие метод
RLL, как правило, имеют в своем обозначении суффикс R (например, ST157R).
На одну дорожку диска можно записать 26 секторов по 512 байт, что дает
теоретическую возможность обмена со скоростью
(512*26*8*3600):60=6489760бит/сек.
Метод RLL был развит впоследствии до возможности записи от 3 до 9 бит
за один переход намагниченности (3,9 RLL, ARLL, ERLL), что позволило
записывать на дорожку 31 сектор и обеспечило теоретический предел скорости
обмена с диском 7618560бит/сек.
Диски RLL можно без опаски подключать к контроллерам MFM (правда с
потерей емкости), обратная же операция в общем случае некорректна. Многие,
наверное, помнят такой метод "увеличения" размера диска, практиковавшийся
несколько лет назад, - однако он не позволяет обеспечить достаточную
надежность хранения данных.
Сегодня диски с интерфейсом ST506/412 можно встретить только в очень
старых компьютерах.
ESDI
По мере роста скорости работы компьютеров интерфейс ST506 перестал
удовлетворять всем требованиям и в 1985 году был разработан новый стандарт
- ESDI, который, по сути, являлся простым разширением возможностей своего
предшественника. Кабели, используемые в спецификации ESDI, внешне не
отличаются от кабелей ST506, однако сигналы по ним передаются другие (см.
Приложение 3). Если вы, пользуясь сходством кабелей, подключите (по ошибке
или специально) винчестер ST506/412 к контроллеру ESDI (или наоборот),
результаты могут быть самыми плачевными. Длина используемых в интерфейсе
ESDI кабелей могла достигать 9 футов (3 метра), сигналы передавались
главным образом как синфазные (с общей землей), за исключением данных и
синхронизации, для передачи которых использовался дифференциальный метод.
Данные передавались через последовательную линию порциями по 16 бит,
сопровождаемых битом четности. Обеспечивалась также возможность
подтверждения передачи данных.
Сепаратор в соответствии с новой спецификацией устанавливался
непосредственно на плате винчестера и по кабелю данных передавались уже не
аналоговые сигналы, а реальные данные в цифровой форме, что позволяло
подобрать параметры сепаратора к конкретному типу устройства, поскольку
искажения сигналов в кабеле уже не имели значения. Такой метод повышал
надежность передачи данных и увеличивал скорость обмена с контроллером до
10Мбит/сек за счет передачи по кабелю цифровых сигналов. Кроме того,
интерфейс ESDI обеспечивал возможность использования винчестеров большой
емкости и оптических накопителей.
Интерфейс ESDI обеспечивал три сигнала выбора устройства, что
позволяло подключать к нему до 7 накопителей. Сигналы выбора головки
позволяли напрямую адресовать до 16 головок, однако специальная команда
Select Head Group позволяла использовать до 256 головок (16 групп по 16
головок в каждой).
SCSI
Первоначальный вариант интерфейса SCSI (Small Computer System
Interface) был предложен в конце 70-х годов Shugart Associates под
названием SASI (Shugart Associates System Interface) взамен разработанной
компанией IBM системной шины IPI (интеллектуальный периферийный интерфейс).
После неудачи в конкурентной борьбе с фирмой IBM этот интерфейс был
предложен комитету ANSI X3T9.2 как интерфейс нижнего уровня под названием
SCSI. В 1984 году этот комитет закончил разработку спецификации SCSI-1 и в
1986 году она была опубликована в окончательном виде. Этот интерфейс
обеспечивал подключение широкого класса периферийных устройств, таких как
винчестеры, принтеры, сканеры, стриммеры, приводы CD-ROM и др. SCSI
является интерфейсом системного, а не приборного уровня. В отличие от
ST506/412 и других приборных интерфейсов с последовательной переда
| |  скачать работу |
Другие рефераты
| 
