Interfejs dysku twardego

Dyski twarde są dostępne za pośrednictwem jednego z wielu typów magistrali , w tym równoległej ATA (PATA, zwanej także IDE lub EIDE ; opisanej przed wprowadzeniem SATA jako ATA), Serial ATA (SATA), SCSI , Serial Attached SCSI (SAS) i Fibre Channel . Obwody mostkowe są czasami używane do łączenia dysków twardych z magistralami, z którymi nie mogą się komunikować natywnie, takimi jak IEEE 1394 , USB , SCSI , NVMe i Piorun .

Rodziny interfejsów dyskowych

Interfejsy dysków ewoluowały od prostych interfejsów wymagających skomplikowanych kontrolerów do podłączenia do komputera do interfejsów wysokiego poziomu, które zapewniają spójny interfejs do systemu komputerowego, niezależnie od wewnętrznej technologii dysku twardego. W poniższej tabeli wymieniono niektóre popularne interfejsy dysków twardych w porządku chronologicznym:

Akronim lub skrót Oznaczający Opis
SMD Urządzenie modułu pamięci masowej
Bitowy interfejs danych szeregowych wprowadzony przez interfejs CDC Standard dla wielu minikomputerów w latach 70. i 80. XX wieku.
SASI Interfejs systemu Shugart Associates
Interfejs szeregowy Word wprowadzony przez Shugart Associates około 1978 roku; Ewoluował przez ANSI do SCSI (SASI jest kompatybilnym podzbiorem pierwszej wersji SCSI).


ST-506 ST-412 ST-412 RLL
Bitowe szeregowe interfejsy danych wprowadzone przez firmę Seagate Technology na początku 1980 r. Standardowe interfejsy dla większości małych dysków twardych w latach 80. i wczesnych 90. XX wieku.
SCSI Mały interfejs systemu komputerowego
Interfejs szeregowy Word sponsorowany przez ANSI i wprowadzony w połowie lat 80.; Standardowe interfejsy dla większości korporacyjnych dysków twardych w tym stuleciu; zastąpiony przez SAS
ESDI Ulepszony interfejs małego dysku
Bitowy interfejs danych szeregowych sponsorowany przez ANSI i po raz pierwszy wprowadzony przez firmę Maxtor pod koniec lat 80. Wyższa szybkość transmisji danych następowała po rodzinie ST-506 do połowy lat 90., zastąpiona przez SCSI

(P)ATA IDE
(Równolegle) Zintegrowana elektronika napędu AT Attachment 		Interfejs szeregowy Word wprowadzony pod koniec lat 80. przez Conner Peripherals , później sponsorowany przez ANSI ; następca ST-412/506/ESDI. Standardowy interfejs HDD na wszystkich dyskach twardych z wyjątkiem korporacyjnych, dopóki nie zostanie zastąpiony przez SATA
SATA Serial ATA
Bitowy interfejs szeregowy , następca PATA sponsorowany przez ANSI i wprowadzony w 2003 r. Najpopularniejszy interfejs dla wszystkich dysków twardych z wyjątkiem korporacyjnych.
SAS Serial Attached SCSI
Bitowy interfejs szeregowy, następca SCSI, sponsorowany przez ANSI i wprowadzony w 2004 r. Najpopularniejszy interfejs dla dysków twardych klasy korporacyjnej.

Wczesne interfejsy

Kabel danych (na górze) i kabel sterujący (na dole) łączący kartę kontrolera z dyskiem twardym typu ST-506 . Kabel zasilający nie jest pokazany.

Najwcześniejsze interfejsy dysków twardych (HDD) były interfejsami bitowych danych szeregowych , które łączyły dysk twardy z kontrolerem za pomocą dwóch kabli, jednego do sterowania, a drugiego do danych. Do zasilania użyto dodatkowego kabla, początkowo często prądu przemiennego, ale później zwykle podłączanego bezpośrednio do zasilacza prądu stałego. Kontroler zapewniał ważne funkcje, takie jak konwersja szeregowa/równoległa, separacja danych i formatowanie ścieżek, a także wymagał dopasowania do napędu (po sformatowaniu) w celu zapewnienia niezawodności. Każdy kabel sterujący mógł obsługiwać dwa lub więcej napędów, podczas gdy dedykowany (i mniejszy) kabel danych obsługiwał każdy napęd.

Przykłady takich wczesnych interfejsów obejmują:

  • Wiele wczesnych napędów IBM, np. IBM 2311 , miało taki interfejs.
  • Interfejs SMD był popularny w minikomputerach w latach 70.
  • ST-506 używał MFM (modulacja zmodyfikowanej częstotliwości) do metody kodowania danych.
  • ST412, wariant ST-506 był dostępny w wariantach kodowania MFM lub RLL (Run Length Limited).
  • Enhanced Small Disk Interface (ESDI) był standardowym interfejsem branżowym podobnym do ST412, obsługującym wyższe szybkości transmisji danych między procesorem a dyskiem.

W bitowych szeregowych interfejsach danych częstotliwość danych, schemat kodowania danych zapisany na powierzchni dysku i wykrywanie błędów miały wpływ na projekt kontrolera pomocniczego. Zastosowane schematy kodowania obejmowały modulację częstotliwości (FM), modulację zmodyfikowanej częstotliwości (MFM) i kodowanie RLL przy częstotliwościach, na przykład w zakresie od 0,156 MHz (FM na 2311) do 7,5 MHz (RLL na ST412) MHz. Tak więc za każdym razem, gdy rozwijała się technologia wewnętrzna, następowało konieczne opóźnienie, ponieważ kontrolery były projektowane lub przeprojektowywane, aby dostosować się do postępu; to wraz z kosztem rozwoju kontrolera doprowadziło do wprowadzenia Interfejsy szeregowe programu Word .

Enhanced Small Disk Interface (ESDI) był próbą zminimalizowania czasu projektowania kontrolera poprzez obsługę wielu szybkości transmisji danych za pomocą standardowego schematu kodowania danych; było to zwykle negocjowane automatycznie przez dysk i kontroler; jednak przez większość czasu 15- lub 20-megabitowe dyski ESDI nie były kompatybilne wstecz (tj. 15- lub 20-megabitowy dysk nie działałby na kontrolerze 10-megabitowym). Dyski ESDI zwykle miały również zworki do ustawiania liczby sektorów na ścieżkę i (w niektórych przypadkach) rozmiaru sektora.

Interfejsy szeregowe programu Word

Historyczne interfejsy szeregowe Word łączą dysk twardy z adapterem magistrali za pomocą jednego kabla w celu połączenia danych/sterowania. (Tak jak w przypadku wszystkich wczesnych interfejsów powyżej, każdy dysk ma również dodatkowy kabel zasilający, zwykle bezpośrednio do zasilacza). Najwcześniejsze wersje tych interfejsów miały zazwyczaj 8-bitowy równoległy transfer danych do / z dysku, ale 16-bitowy wersje stały się znacznie bardziej powszechne i istnieją wersje 32-bitowe. Słowny charakter przesyłania danych sprawia, że ​​projekt adaptera magistrali hosta jest znacznie prostszy niż w przypadku poprzedniego kontrolera HDD.

  • CTL-I (interfejs kontrolera) był 8-bitowym interfejsem szeregowym wprowadzonym przez IBM dla dysków twardych komputerów mainframe, począwszy od 3333 w 1972 r. 3333 był pierwszą jednostką w ciągu do ośmiu dysków twardych typu 3330 ; zawierał kontroler CTL-I i dwa napędy dysków typu 3330. Następnie pierwszy dysk (zawierający kontroler CTL-I) w ciągu dysków został oznaczony przez IBM jako jednostka A. Dyski w jednostce A i wszystkie inne dyski w łańcuchu miały interfejsy podobne do wczesnych interfejsów powyżej. Jednostki A podłączone do IBM Directors lub zintegrowane załączniki .
  • Small Computer System Interface (SCSI) , pierwotnie nazwany SASI od Shugart Associates System Interface, to wczesny (około 1978 r.) standardowy interfejs branżowy, który został wyraźnie wdrożony w celu zminimalizowania wysiłków związanych z integracją systemu. Dyski SCSI stały się standardem w serwerach i stacjach roboczych. Commodore Amiga i Apple Macintosh wdrażały napędy SCSI do połowy lat 90., kiedy to większość modeli została przeniesiona na dyski z rodziny ATA (a później SATA). Dopiero w 2005 roku pojemność dysków SCSI spadła w porównaniu z technologią dysków ATA, chociaż dyski o najwyższej wydajności są nadal dostępne tylko w SCSI, SAS i Fibre Channel. Ograniczenia zasięgu kabla danych pozwalają na podłączenie zewnętrznych urządzeń SCSI. Pierwotnie kable danych SCSI wykorzystywały transmisję danych z jednym zakończeniem (tryb wspólny), ale SCSI klasy serwerowej mogło wykorzystywać transmisję różnicową albo różnicowy niskiego napięcia (LVD) lub różnicowy wysokiego napięcia (HVD). („Niskie” i „wysokie” napięcia dla różnicowego SCSI odnoszą się do standardów SCSI i nie odpowiadają znaczeniu niskiego i wysokiego napięcia używanego w ogólnych kontekstach elektrotechnicznych, jak ma to zastosowanie np. do ustawowych przepisów elektrycznych; zarówno LVD, jak i HVD używają sygnały niskonapięciowe (odpowiednio 3,3 V i 5 V) w terminologii ogólnej).
Kilka dysków twardych Parallel ATA
  • Parallel ATA , pierwotnie IDE , a następnie ustandaryzowana pod nazwą AT Attachment (ATA), z aliasem P-ATA lub PATA dodanym z mocą wsteczną po wprowadzeniu nowego wariantu Serial ATA . Oryginalna nazwa (ok. 1986 r.) odzwierciedlała integrację kontrolera z samym dyskiem twardym. (Integracja ta nie była nowością w przypadku IDE, została wykonana kilka lat wcześniej z napędami SCSI.) Przeniesienie kontrolera HDD z karty interfejsu na dysk pomogło ujednolicić interfejs hosta/kontrolera, zmniejszyć złożoność programowania w urządzeniu hosta sterownika oraz zmniejszone koszty i złożoność systemu. 40-stykowe złącze IDE/ATA umożliwia jednoczesne przesyłanie 16 bitów danych za pomocą kabla do transmisji danych. Kabel do transmisji danych był pierwotnie 40-żyłowy, ale później wyższe wymagania dotyczące szybkości przesyłania danych do iz dysku twardego doprowadziły do ​​trybu „ultra DMA”, znanego jako UDMA . Stopniowo szybsze wersje tego standardu ostatecznie dodawały wymóg 80-żyłowego wariantu tego samego kabla, w którym połowa przewodów zapewnia uziemienie niezbędne do poprawy jakości sygnału o dużej szybkości poprzez zmniejszenie przesłuchu . Interfejs dla 80-przewodów ma tylko 39 styków, brakujący styk działa jak klucz zapobiegający nieprawidłowemu włożeniu złącza do niekompatybilnego gniazda, co jest częstą przyczyną uszkodzeń dysku i kontrolera.

Bitowe interfejsy szeregowe

Nowoczesne bitowe interfejsy szeregowe łączą dysk twardy z adapterem interfejsu magistrali hosta (obecnie w komputerze PC zwykle zintegrowanym z „ mostkiem południowym ”) za pomocą jednego kabla do transmisji danych/sterowania. Każdy napęd posiada również dodatkowy kabel zasilający, zwykle bezpośrednio do zasilacza.

mSATA SSD na 2,5-calowym dysku SATA
  • Serial ATA (SATA). Kabel danych SATA ma jedną parę danych do różnicowej transmisji danych do urządzenia i jedną parę do różnicowego odbierania danych z urządzenia, podobnie jak EIA-422 . Wymaga to przesyłania danych szeregowo. Podobny sygnalizacji różnicowej jest używany w RS485 , LocalTalk , USB , FireWire i różnicowym SCSI .
  • Serial Attached SCSI (SAS). SAS to protokół komunikacji szeregowej nowej generacji dla urządzeń zaprojektowanych w celu umożliwienia znacznie szybszego przesyłania danych i jest kompatybilny z SATA. SAS wykorzystuje mechanicznie identyczne złącze danych i zasilania jak standardowe 3,5-calowe dyski twarde SATA1/SATA2, a wiele zorientowanych na serwer kontrolerów SAS RAID może również adresować dyski twarde SATA. SAS wykorzystuje komunikację szeregową zamiast metody równoległej stosowanej w tradycyjnych urządzeniach SCSI, ale nadal używa poleceń SCSI.

Notatki

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hard_disk_drive_interface&oldid=1129769726 ”