Hva er harddisk grensesnitt?

[Greatfaith]

Jeg bare lurer på hva harddisk grensesnitt er. En kort forklaring hadde vært supert.

[_tHokA_]

Tatt ifra http://www.daria.no/skole/?tekst=4178#vedlegg

 

PIO-Mode, IDE, ATA, SCSI og S/ATA

 

Bortsett fra størrelsen, er antakeligvis valget mellom de forskjellige standardene det viktigste du tar. Pr. i dag finnes det tre forskjellige standarder for grensesnitt, med en fjerde på vei.

 

 

 

PIO-Mode

 

De eldste overføringsprotokollene er PIO-modusene (Programmed Input/Output), som på mange måter er dataoverførings-"standarder". Det spesielle med PIO-modusene er at de er en standard innenfor ATA-grensesnittet. Du velger selv hvilken PIO-modus du vil bruke fra BIOS. Den raskeste PIO-modusen er PIO 4, som gir mulighet for en overføringshastighet på 16,6 MB/s.

 

PIO-Mode

Maksimal (teoretisk) båndbredde

 

0

3,3 MB/s

 

1

5,2 MB/s

 

2

8,3 MB/s

 

3

13,3 MB/s

 

4

16,6 MB/s

 

 

 

 

IDE

 

IDE står for Integrated Drive Electronics eller Imbedded Device Electronics; alt ettersom hvem som lager disken. IDE er en standard som har gått gjennom en rekke forbedringer gjennom årene. Dette grensesnittet brukes ikke nå lenger og finnes kun i eldre PCer. IDE var ofte knyttet til ISA-bussen (Industrial Standard Architecture) bussen, som er en relativ treg buss. IDE har også en kapasitetsstopp på 528 MB, dvs at disker som er større en 528 MB ikke kan benyttes.

 

 

 

EIDE

 

EIDE er en videreutvikling av IDE-grensesnittstandarden. Med introduksjonen av EIDE-standarden flyttet man 528 MB-grensen til 8,4 GB som nylig ble flyttet til 137 GB. Dessuten kan man koble sammen fire enheter; ikke nødvendigvis bare harddisker, men også enheter som CD-ROM, DVD-ROM etc. EIDE gir også en betraktelig økning i båndbredden; grensen ble flyttet fra 16,6 MB/s til 33,3 MB/s. EIDE er forøvrig PnP-kompatibel.

 

 

 

ATA

 

ATA er egentlig akkurat det samme som IDE. Det er bare et annet navn på det hele. ATA står forøvrig for AT Attachment. Grunnen til at IDE ikke kunne benyttes var fordi IDE er et beskyttet merkenavn av Compaq og Western Digital. På midten av 80-tallet oppstod det store uenigheter mellom ANSI, som er en organisasjon som godkjenner og bestemmer standarder, og Compaq/WD. Det hele ble løst med innføringen av ATA.

 

 

 

 

 

ATA-2

 

I 1993 ble det lansert et nytt grensesnitt som var basert på det originale ATA-grensesnittet, og dermed hadde man full bakoverkompatibilitet samt raskere overføringshastighet. Man oppnådde raskere dataoverføring ved å bruke steg 3 i PIO-protokollen.

 

 

 

Senere samme år dukket ordet Fast ATA opp. Fast ATA er ingenting annet enn ATA-2 som benytter seg av PIO-Mode 4 for overføring av data.

 

 

 

Men den virkelige store nyheten skulle komme i 1994, da Intel lanserte en helt ny og revolusjonerende måte å overføre data på; ved bruk av DMA protokollen. DMA var en ny standard som skulle avløse PIO-modusene. Nå som DMA var støttet i brikkesettene til Intel var alt lagt til rette. Som navnet sier, gir DMA (Direct Memory Access) direkte tilgang til minnet og letter dataoverføringen betraktelig.

 

 

 

ATA-3

 

Den siste og mest oppdaterte versjonen av ATA-standarden finner vi hos ATA-3. Det som er nevnverdig her, er at ATA-3 gir støtte for at en enkel IDE-kanal kan brukes av to harddisker, og dermed kan en sette opp harddiskene etter master/slave-prinsippet.

 

 

 

ATA-3 kom også med "block transferring" som muliggjør overføring av flere filer på en gang i stedet for kun å overføre en av gangen. Dessuten kom ATA-3 med S.M.A.R.T, som står for Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology. Dette gir harddisken mulighet til å sjekke ytelsen sin og følge med på utviklingen. På denne måten vil brukeren få beskjed så snart harddisken får problemer, og mulighet for å sette til verks mottiltak.

 

 

 

ATA/33

 

Kjært barn har mange navn og dette er definitivt tilfelle med ATA/33, som også går under navnet UltraATA/33 og UDMA/33, bare for å nevne noen. ATA/33 ble introdusert sammen med Intels 430TX-brikkesett på IDF (Intel Developer Forum) i 1997. ATA/33 dobler den gamle båndbredden på 16,6 MB/s til 33 MB/s. Her er det en slags 2xAGP prinsipp som ligger til grunn, ved at man overfører data to ganger pr syklus (positiv og negativ flanke).

 

 

 

ATA/66

 

I 1999 kom det alle hadde ventet på, nemlig en ny og forbedret utgave av ATA/33. ATA/66 gir altså en ny fordobling av overføringshastigheten, dvs fra 33 MB/s til 66 MB/s. Men for å utnytte denne båndbredden må man benytte seg av en helt ny kabel. Denne nye kabelen er helt nødvendig for å få ATA/66 til å fungere med 66 MB/s båndbredde; hvis ikke vil den kun fungere som en ATA/33 disk. Det er en rekke årsaker til at man utviklet en ny type parallellkabel for denne standarden, som fortsatt har 40 pinner. Hovedårsaken er at man skal lede hvert eneste signal i hver eneste lederkabel bedre. Fordi dataintensiteten øker når overføringsmengden blir svært konsentrert, kan man oppleve en slags smitteeffekt. Dvs at man kan oppleve at signalene fra nabokabelen hopper over til neste kabel og dermed forstyrrer sendingen.

 

 

 

ATA/66-kabelen er en skjermet kabel, akkurat som en STP (Shielded Twisted Pair)-kabel. På grunn av innpakningen er den derfor stivere og vanskeligere å forme i kabinettet. Ved å beholde 40 kontaktpinner på endene av kabelen, beholder man også bakoverkompatibiliteten, slik at man kan ved å bruke en ATA/66 harddisk og kabel mot et eldre hovedkort.

 

 

 

ATA/100

 

ATA/100 ble lansert kort tid etter ATA/66; nærmere sagt våren 2000. ATA/100 tillater en teoretisk overføringshastighet på 100 MB/s mellom harddisk og kontroller. En kontroller er en enhet som styrer overføringen til forskjellige enheter som er koblet til. Det kan være enheter som CD-ROM spillere, DVD-ROM spillere eller harddisker. Med introduksjonen av ATA/100 dukket det opp en ny trend blant hovedkort produsenter, anført av ABIT, hvor man leverer hovedkort med støtte for ATA/100 og RAID (Redundant Array Of Independent Disks) i en og samme kontroller.

 

 

 

Serial ATA

 

Serial ATA kan beskrives som en liten revolusjon innen dataoverføring. Denne nye teknologien øker overføringshastigheten kraftig og forenkler kablingen betraktelig sammenlignet med dagens ATA/EIDE grensesnitt. Det vil trolig ikke komme noe raskere parallelt EIDE-grensesnitt enn ATA100. Produsentene må derfor tenke nytt, og Serial ATA er et resultat av dette. Seagate, i samarbeid med Vitesse, Intel & APT har testet teknologien på Intel Developer Forum Conference.

 

 

 

Serial ATA benytter seg av en LVD-teknologi på 250 millivolt. LVD teknologi blir også benyttet i grensesnittet SCSI. LVD reduserer strømforbruket til en enhet. Det kan virke som om S/ATA er en slags krysning av SCSI og FireWire, for den tar utgangspunkt i LVD-teknologien til SCSI og serielloverføringen til FireWire. FireWire har nok overbevist mange om at serielloverføring kan være svært så effektiv. Grunnen til at seriell overføring lønner seg er at man kan øke frekvensen på selve dataoverføringen. Man har gjort dette til en viss grad i ATA/100 som bygger på parallelloverføring, men man er redd for å ha nådd grensen til parallell overføring med ATA/100. Det viser seg at hvis man skrur opp frekvensen ytterligere på ATA/100, vil det hele kollapse og dermed bli ubrukelig. Man antar at ATA/100 vil bli det siste parallelle ATA-grensesnittet vi kommer til å benytte. Det er meningen at S/ATA skal ta over fra nå av. Iflg. utviklerne hos Serial ATA Org. vil S/ATA debutere på markedet enten i løpet av 3. kvartal el. 4. kvartal 2001, senest 1. kvartal 2002.

 

 

 

Med introduksjonen av Serial ATA vil vi også se en rekke nyheter som kommer til å lette hverdagen betydelig. For det første vil vi merke en svært behagelig økning i overføringshastigheten. Utviklerne er blitt enige om en overføringshastighet på 150 MB/s i første omgang. Det tilsvarer en økning på 50% sammenlignet med dagens ATA/100 grensesnitt.

 

 

 

For det andre ser det ut som at vi endelig vil bli kvitt de tykke, flate grå parallellkablene for godt. Disse kablene blokkerer veldig mye av luftstrømmen i kabinettet pga bredden sin. Serial ATA på den andre siden, introduserer en ny form for kabling også. Denne kablingen vil kun bestå av to ledere; en inn og en ut. Dette er hele 78 ledere mindre sammenlignet med dagens ATA/100. De nye Serielle ATA-kablene kan også ha en lengde på omkring en meter. Til sammenlikning er dagens maksimale lengde for IDE-kabler 90 cm.

 

(Original bilde: www.quantum.com)

 

 

 

En annen gledelig nyhet er at S/ATA kommer til å gå vekk fra Master/Slave prinsippet som mange finner svært forvirrende. Det vil være en egen kabel for hver enhet, ingen seriekobling av disker eller bytting av jumpere. Etter hvert vil S/ATA bli "hot plug"-kompatibel også. Det vil si at du kan koble til og fra Serial ATA-enheter uten å slå av PCen; samme prinsipp som vi finner hos USB og FireWire.

 

 

 

Dersom organisasjonen får det som de vil og virkelig får gjennomført prosjektene sine i fremtiden, har vi brukere all grunn til å se fremtiden lyst i møte. The Serial ATA Working Group har nemlig sagt at de kommer til å benytte AGP-prinsippet for overføring av data i S/ATA bussen. Det vil først si en dobling (2x) av dagens første generasjons Serial ATA og så en firedobling (4x).

Planlagt Serial ATA protokoll

Maksimal (teoretisk) båndbredde

 

1x

150 MB/s

 

2x

300 MB/s

 

4x

600 MB/s

 

 

 

 

For å kunne benytte Serial ATA kreves det at man bruker en egen harddiskkontroller for dette grensesnittet. Denne kontrolleren er innebygd i noen hovedkort. Vis man vil ha en Seriel ATA disk må man passe på at hovedkortet støtter det, ellers må man kjøpe en separat kontroller.

 

 

 

SCSI

 

SCSI har, i likhet med ATA, forekommet i mange former. Den første varianten, SCSI-1, var en veldig elementær 8-bits protokoll med støtte for 5 MHz busshastighet. Siden kom SCSI-2, som økte bredden på bussen til 16-bits og i tillegg økte busshastigheten til 10 MHz. SCSI-2 støttet scannere og CD-ROMer, og den støttet opp til 16 forskjellige komponenter. SCSI-3 er ennå ikke blitt standardisert, men en rekke nye standarder håper på å bli med spesifikasjonene. For eksempel Ultra SCSI, som øker busshastigheten til 20 MHz. Serial SCSI, populært kalt FireWire, er en annen standard. Den har en busstørrelse på bare 8 bit, men busshastigheten er på 400 MHz (!) og kan gå helt opp til 1 GHz. FireWire er allerede i bruk for andre komponenter, men harddisker må få bedre teknologi før de kan utnytte den nye standarden. Den aller nyeste standarden for SCSI er Ultra-3, som har en overføringshastighet på hele 160 MB/s. Det som skiller Ultra-3 er at den jobber på hele klokkefrekvenser i motsetning til Ultra-2 som jobber på halve.

 

 

 

8-bits SCSI kalles for Narrow, mens 16-bits SCSI kalles Wide. Alle som skal kjøpe en SCSI-harddisk bør kjøpe Wide. En annen variabel er busshastigheten. Standard er 5 MHz, Fast er 10 MHz og Ultra er 20 MHz. For å regne ut overføringshastigheten til harddisken, tar du først antall bits og deler på 8. En 16-bits protokoll får resultatet 2, mens en 8-bits protokoll får resultatet 1. Så ganger du med busshastigheten for å få overføringshastigheten. For eksempel har en Ultra Wide SCSI-disk en overføringshastighet på 2 x 20 = 40 MB/s. En Fast Narrow SCSI-disk har en overføringshastighet på 1 x 10 = 10 MB/s.

Endret 20. september 2006 av _tHokA_

[nebrewfoz]

Et grensesnitt beskriver hvordan en harddisk (eller noe annet) må forholde seg til omgivelsene på en mekanisk, elektrisk og/eller signalmessig måte. Og, tilsvarende, hvordan omgivelsene må forholde seg til harddisken.

 

Forvirret?

 

Hvis vi tar harddisken som et konkret eksempel, så vil grensesnittet definere følgende:

- hvordan harddisken skal/kan festes inni kabinettet

- Hvilke tilførselsspenninger den bruker (+5V & +12V)

- hvor mye strøm disken bruker

- hvordan strømpluggene skal se ut

- hvilke signaler som går inn og ut av disken

- hvordan signalkabelen skal se ut

- hvordan datamaskinen skal/kan "snakke" med disken

- osv.

 

Ved å bruke et standardisert grensesnitt, kan man velge harddisker fra forskjellige produsenter og bruke dem sammen mange ulike datamaskiner.

 

Grovt sett er det i dag 2 som er mest utbredt for stasjonære PC'er:

- IDE (også kalt PATA, bruker en bred, flat kabel)

- Serial ATA (SATA, bruker en mye mindre kabel)

 

edit: ålreit, da. Jeg glemte SCSI.

Mye lesestoff i posten overfor ...

Endret 20. september 2006 av nebrewfoz

[ilpostino]

snip

 

kort fortalt er dette hvordan du kobler hardisken til maskinen. (Det finnes forskjellige måter å gjøre dette på og nyere standarer har blandt annet støtte for høyere overføring mellom maskin <-> harddisk).

[Greatfaith]

Takker for svar. Veldig informativt svar _tHokA_.

[Greatfaith]

Har et spørsmål angående ATA og IDE. Som det står her, så er ATA det samme som IDE, men kunne ikke brukes, siden det var et beskyttet merkenavn.

I læreboken min, så står det nøyaktig det motsatte om IDE og ATA. Der står det at,egentlig heter standarden ATA – AT attachment, men alle kaller den IDE, siden ATA har et beskyttet merkenavn.

 

Hvilken av disse er det som er korrekt? Vet ikke helt om jeg skal stole på darias informasjon, fordi læreboken skal jo være korrekt. Kan noen svare på det?

 

-Greatfaith-

[Hårek]

IDE står for Integrated Drive Electronics. Det er egentlig et ganske vidt begrep.

ANSI er en organisasjon som lager standarder, og de valgte navnet ATA for hvordan IDE er implementert på PC.

http://pcguide.com/ref/hdd/if/ide/std.htm

[Aalton]

Flyttes til lagringmedier