Адаптеры и контроллеры шины АТА

Простейший адаптер АТА содержит только буферы сигналов шины и дешифра­тор зоны адресов. Все регистры контроллера и схемы кодирования размещены в самом устройстве IDE. Шина АТА требует выделения системных ресурсов — двух областей портов ввода-вывода и линии прерывания; дополнительно может потребоваться канал DMA. Интерфейсу АТА первого канала выделили ресурсы, ранее использовавшиеся контроллером жестких дисков. Второму каналу назна­чили ресурсы альтернативного контроллера жестких дисков. Позже определили ресурсы еще для двух каналов (табл. 9.8). Традиционному контроллеру жестких дисков выделялся канал DMA3, но он является 8-битным, в то время как шина АТА требует 16-битного канала DMA. Производительности стандартных каналов DMA для шины АТА явно недостаточно.

Таблица 9.8. Системные ресурсы каналов АТА
Канал CSO CS1 IRQ

На системных платах с шиной PCI стандартом является установка двухканального адаптера, занимающего ресурсы каналов 1 и 2. В идеальном варианте двухканаль-ные контроллеры имеют шины, полностью изолированные друг от друга буфер­ными и логическими схемами. В самом дешевом варианте они используют общие буферы для линий данных и управляющих сигналов и отдельные только для некото­рых сугубо индивидуальных сигналов. С точки зрения логики здесь все в порядке, но следует учитывать нагрузочную способность (влияние паразитных параметров): суммарная длина обоих ленточных кабелей не должна превышать 46 см, а суммарная емкость каждой линии со всеми устройствами не должна превышать 35 пФ. Ина­че на высокоскоростных режимах обмена возможны неконтролируемые искаже­ния передаваемых данных. Стандарт ATA/ATAPI-6 предписывает следующее.

♦ В каждом канале должны быть собственные формирователи управляющих сиг­налов DIOR#, DIOW# и приемник IORDY (рекомендуемый вариант); либо долж­ны быть раздельные формирователи CSO# и CS1# (второй вариант логичнее, но хуже в плане помех). Такая конфигурация позволяет использовать все ре­жимы обмена, кроме Ultra DMA.

9.2. Интерфейс АТА/ATAPI (IDE)

♦ Для поддержки Ultra DMA 0, 1 и 2 (до 33 Мбайт/с) к этим требованиям добав­
ляется наличие раздельных формирователей сигнала DMACK#.

♦ Для поддержки Ultra DMA 3 и выше (44-100 Мбайт/с) все линии должны
иметь раздельные приемопередатчики. Общими могут быть только сигналы
RESET*, INTRQ, DA(2: 0), CSO#, CS1# и DASP#, но стандарт этого не рекомендует.

Поскольку скорость программного обмена задается хост-адаптером, интересно ин­дивидуальное программирование режимов РЮ Mode для каждого канала/устрой­ства. Ряд чипсетов этого не допускает и при инициализации назначает общий минимальный режим. В результате подключение «тихоходного» устройства замед­ляет обмен быстрого соседнего устройства.

Современные системные платы оснащаются высокопроизводительными контрол­лерами шины AT А, обеспечивающими прямое управление шиной PCI (bus mastering) при обмене с устройствами в режимах DMA и Ultra DMA. Прямое управление шиной повышает суммарную производительность компьютера в многозадачных и многопоточных операционных системах. Сами по себе режимы DMA не дают вы­игрыша в скорости обмена по шине АТА — только режимы UltraDM A Mode 1 и выше превосходят по скорости режим РЮ Mode 4 (см. табл. 9.7). Однако обмен в режи­ме DMA значительно меньше загружает центральный процессор компьютера, и параллельно с дисковым обменом процессор может заниматься обработкой других потоков (задач). В однозадачных (и однопоточных) системах во время дискового обмена процессор все равно ничем другим не занимается, поэтому для них хорош и режим РЮ Mode. Для реального использования режима прямого управления в операционной системе должен быть установлен специальный драйвер Bus-Master, соответствующий используемому контроллеру АТА (как правило, чипсету сис­темной платы). Стандартный контроллер PCI IDE описан ниже. Операционная система MS-DOS режимы DMA (и прямое управление) не использует. Для мно­гозадачных ОС (Windows 9x/NT/2000, OS/2, Unix, Linux, NetWare...) драйверы могут входить в комплект поставки ОС или поставляться производителями сис­темных плат (контроллеров АТА). И наконец, режим DMA должны поддержи­вать подключаемые устройства. Практически все современные устройства поддер­живают Ultra DMA (или Multiword DMA), но если в паре с таким устройством к одному контроллеру подключено старое устройство, не поддерживающее этот режим, то прогрессивные режимы могут оказаться недоступными (по вине чипсе­та или драйвера) и для нового устройства.

ВНИМАНИЕ---------------------------------------------------------------------------------

Режим UltraDMA привлекателен не только скоростью и разгрузкой процессора, но и контро­лем достоверности передач по шине АТА (правда, этот контроль корректно работает не со все­ми драйверами).

Поскольку контроллеры АТА подключаются к 32-разрядной шине PCI, в них ввели возможность обращения к регистру данных АТА двойными словами. При этом за одну 32-битную операцию процессора и шины PCI по шине АТА последовательно передаются два 16-битных слова. Возможностью 32-разрядного доступа к регистру данных можно управлять через параметр IDE 32-bit Transfer (Enable/Disable) BIOS Setup.

384_____________________________ Глава 9. Интерфейсы устройств хранения

Более сложные контроллеры (отдельные карты расширения) могут иметь соб­ственную кэш-память и управляющий процессор. Они могут аппаратно поддер­живать «зеркальные» диски и организовывать RAID-массивы АТА-дисков. Не­которые адаптеры позволяют соединять несколько физических дисков в один логический на уровне вызовов BIOS.

Адаптеры АТА одно время часто размещали на звуковых картах (для подключе­ния CD-ROM). По умолчанию им назначают ресурсы канала 3 или 4. К этим ка­налам можно подключать винчестеры, но будет ли их там искать BIOS во время теста POST — вопрос. Современные версии BIOS позволяют хранить конфигура­ционные параметры четырех жестких дисков, более старые версии — двух. Четы­ре канала АТА физически позволяют подключить до восьми накопителей, но ра­бота с ними лимитирована программными ограничениями.

Существуют гибридные адаптеры для подключения АТА HDD к шинам XT и МСА или, например, к LPT-порту. В последнее время получили распространение пере­ходные адаптеры, позволяющие подключать устройства AT A/ AT API к шине USB. При использовании USB 2.0 простота подключения внешнего устройства будет сочетаться и с высокой скоростью передачи данных.