Поиск по базе сайта:
Интерфейс ide ata/atapi и sата icon

Интерфейс ide ata/atapi и sата




Скачати 183.5 Kb.
НазваИнтерфейс ide ata/atapi и sата
Дата конвертації15.11.2012
Розмір183.5 Kb.
ТипДокументи
1. /AKC/БЛАНК_контролю_нау.doc
2. /AKC/КОНТРОЛЬНА_АКС.doc
3. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/01_ЛЕКЦIЯ__1.doc
4. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/02_ЛЕКЦIЯ__2.doc
5. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/03_ЛЕКЦIЯ__3.doc
6. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/04_ЛЕКЦIЯ__4.doc
7. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/05_ЛЕКЦIЯ__5.doc
8. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/06_ЛЕКЦIЯ__6.doc
9. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/07_ЛЕКЦIЯ__7.doc
10. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/01_x86.doc
11. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/02_Поколiння_процесорiв_з_1_по_7.doc
12. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/03_Процесори_молодших_поколiнь.doc
13. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/04_Мiкропроцесори_шостого_поколiння.doc
14. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/05_Архiтектура_IA64.doc
15. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/06_Огляд_сучасних_процесорiв.doc
16. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_00_ЛЕКЦIЯ__8.doc
17. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_ПРОЦЕСОРИ_мат.doc
18. /AKC/ЛЕКЦIф_м1/ЛЕКЦIЯ__8_процесори/_Типи процесорiв.doc
19. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_01_ОРГАНIЗАЦ_ПАМ+.doc
20. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_02_ДИНАМIЧНА_ПАМ+.doc
21. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_03_ТАЙМIНГИ+.doc
22. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_а_ЛЕКЦIЯ_ОП.doc
23. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_б_ЛЕКЦIЯ_Таймiнги.doc
24. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_10/10_в_ЛЕКЦIЯ_Огляд_ОП.doc
25. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_00_Фiзична структура HDD.doc
26. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_01_НАКОПИЧУВАЧI_+.doc
27. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ЛЕКЦIЯ_RAID_.doc
28. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_02_ПРИСТР_ЗБЕРЕЖ_ДАНИХ_1+.doc
29. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_03_IDE.doc
30. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_11/11_04_SCSI_.doc
31. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01_ШИНИ_розширення.doc
32. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01а_PCI.doc
33. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_12/12_01б_PCI_express.doc
34. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_00_Iнтерфейси.doc
35. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_01_СОМ.doc
36. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_02_LPT.doc
37. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_03+06_Iнтерфейси.doc
38. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_04_USB+FireWire.doc
39. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_05_Fibre Channel.doc
40. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_07_Bluetooth.doc
41. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_13/13_08_IrDa.doc
42. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_Вiдесистема.doc
43. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_00_вiдеоадаптер.doc
44. /AKC/ЛЕКЦIф_м2/ЛЕКЦIЯ_14/14_01_Аудио_ГУК_Р12.doc
45. /AKC/ПИТАННЯ+модуль2+акс.doc
46. /AKC/ПИТАННЯ_МОДУЛЬ_ь1+.doc
47. /AKC/тесты с ответами.doc
Національний авіаційний унуверситет
Завдання на контрольну роботу завданям курсової роботи з дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем»
Тема 1 Класичні основи побудови еом. Покоління комп’ютерів
Тема 2 Основні архітектури кс
Тема: Системні ресурси Системними ресурсами
Тема: Системні ресурси. (продовження) Система переривань
Тема: Системні ресурси (продовження) Прямий доступ до пам'яті dma
1. Поняття системної плати
Тема організація введення-виведення І bios
X86 Intel 80x86
Архітектура і мікроархітектура процесорів. Покоління процесорів
Мікропроцесори фірми Intel молодших поколінь
Мікропроцесори шостого покоління
Архітектура ia-64
Arhitektura komp system
Рис 1 Верхній рівень структурної організації комп‘ютера
Зміст Введення
Тип процессора Микро-архитектура
Підсистеми пам'яті
Динамічне озп. Конструктивні особливості
Таймінги пам'яті поняття «таймінгів»
Тема 12. Класифікація запам’ятовуючих пристроїв. Типи оперативної пам’яті план лекції Поняття «пам’ять еом»
Тема 13. Таймінги
Arhitektura komp system
Тема 14. Фізична структура жорсткого диску
Жорсткі диски. Введення 2 Фізичний пристрій жорсткого диска 2
Raid-масиви початкового рівня Що таке raid?
Устройства хранения данных
Интерфейс ide ata/atapi и sата
Arhitektura komp system
8. pci/pci-x
Шини pci/pci-x
Шина pci express Шина pci express
Usb fireWire ps/2 ata (ide)/ атарі
Інтерфейс rs-232C — com-порт
Паралельний інтерфейс — lpt-порт
Універсальна послідовна шина
Usb (Universal Serial Bus універсальна послідовна шина) є промисловим стандартом розширення архітектури рс, орієнтованим на інтеграцію з телефонією І пристроями побутової електроніки. Версія 1
Fibre Channel Fibre Channel
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Arhitektura komp system
Тема 11. Відеоадаптер
Img src= 44 html 2f3a33e
Питання до модуля №2
2) Основні компоненти машини фон Неймана 3) Які покоління комп’ютерів характеризуються децентралізацією управління процедурами вводу-виводу (системи переривання програм)
Які принципи програмно-керованих еом не використовувалися Нейманом

03

Интерфейс IDE - ATA/ATAPI и SАТА

Интерфейс IDE предназначен для подключения устройств хранения данных, обладающих собственным контроллером. В настоящее время интерфейс АТА/АТАРI является самым массовым интерфейсом устройств хранения данных, причем не только и мире PC-совместимых компьютеров. Пока что наибольшее распространение получил его «классический» параллельный вариант. На смену идут последовательные интерфейсы Serial ATA (SATA) и Serial ATA-II (SATA-II). Теперь параллельный интерфейс ATA/ATAPI стали называть РАТА (Parallel ATA — параллельный интерфейс АТА).

Параллельный интерфейс АТА (Advanced Technology Attachment) был введен в конце 1980-х годов как интерфейс для подключения накопителей па жестких магнитных дисках к компьютерам IBM PC AT с шиной ISA. Интерфейс появился о результате переноса стандартного (для PC/AT) контроллера накопителя на жестком диске (Нard Disc Controller, HDC) ближе к накопителю, то есть создания устройств со встроенным контроллером (Integrated Drive Electronics, IDE), Для связи устройства с системной шиной ISA использовали ленточный кабель с параллельным шинным интерфейсом, получившим название АТА и IDE, которые, фактически, являются синонимами. В этом интерфейсе используются сигналы шины ISA, часть из которых буферизовали на небольшой плате адаптера IDE, устанавливаемого на слот ISA, а часть направили прямо на разъем нового интерфейса.

При переносе регистровая модель HDC была сохранена из соображений совместимости. Поскольку стандартный контроллер AT позволял подключать до двух накопителей, эту возможность получил и интерфейс АТА. Однако теперь два накопителя стали означить и два контроллера, подключенных к одной интерфейсной шине. Чтобы сохранить программную совместимость со стандартным контроллером HDC, к которому подключено два накопителя, оба контроллера и новом интерфейсе должны располагаться в пространстве ввода-вывода по одним и тем же адресам, выделенным стандартному контроллеру HDC.

Интерфейс АТА предназначен для обмена с устройствами хранения блоками фиксированного размера — секторами по 512 байт. Адресация данных внутри устройств АТА имеет «дисковые корни»: для накопителей изначально указывали адреса цилиндра (cylinder), головки (head) и сектора (sector) - так называвмая трехмерная адресация CHS. Позже пришли к линейной адресации логических блоков (Logical Block Address - LBA), где адрес блока (сектора) определяется 28-битным числом. Трехмерная и 28-битная линейная адресация в ATA имеют предел емкости устройств в 136,9 и 137,4 Гбайт соответственно, что по нынешним меркам недостаточно. В современных версиях интерфейса линейную адресацию расширили до 48-битной при этом предел адресации составляет 248 - 281 474 976 710 656 секторов, или около 144 Пбайт (петабайт), то есть 144 115 188 075 855 360 байт. Устройство может поддерживать различные форматы адресации, причем формат адреса может меняться даже в соседних командах.

Принятая система команд и регистров, являющаяся частью спецификации AТА, ориентирована на блочный обмен данными с жесткими магнитными дисками — устройствами хранения с непосредственным доступом. Позже спецификацию расширили для иных устройств хранения:

  • Спецификация ATAPI позволяет передавать пакет, содержащий командный блок (откуда и часть названия PI — Package Interface). Структура командного блока заимствована из SCSI, его содержимое определяется типом подключенного устройства: ленточного, оптического (CD, DVD), магнитооптического и т. п. ATAPI позволяет расширить границы применении шины ATА, введя всего лишь одну новую команду передачи управляющего пакета.

  • Набор дополнительных команд CFA (Compact Flash Association) введен для устройств хранения на флэш-памяти. От обычных устройств хранения (с непосредственным доступом) флэш-память отличается сравнительно длительным стиранием данных перед перезаписью. Группа дополнительных команд позволяет более эффективно работать с этими устройствами (хотя возможен доступ к ним и обычными, «дисковыми» командами АТА).

Параллельный интерфейс АТА исчерпал свои ресурсы пропускной способности, достигшей 133 Мбайт/с в режиме UltraDMA Mode 6. Для дальнейшего повышения пропускной способности интерфейса (но, увы, не самих устройств хранения, которые имеют гораздо меньшие внутренние скорости обмена с носителем) было принято решение о переходе от параллельной шины к последовательному двухточечному интерфейсу Serial ATA (SATA). Цель перехода — улучшение и удешевление кабелей и коннекторов, улучшение условий охлаждения устройств внутри системного блока (избавление от широкого шлейфа), обеспечение возможности разработки компактных устройств, облегчение конфигурирования устройств пользователем.

Интерфейс SATA позволяет сохранить (и развивать) сложившуюся систему команд ATA/ATAPI. что обеспечивает преемственность и программную совместимость со старым ПО. Поначалу интерфейс SATA отличался только способом транспортировки данных и команд между контроллером и устройствами. Главная революция в организации обмена с устройствами хранения произведена в спецификации SATA II, в которой описан эффективный механизм обслуживания очередей — NCQ на базе механизма FPDMA. Для SATA П появилась новая спецификация контроллера — AHCI, которая меняет и идеологию взаимодействия (сохраняя команды), что выводит SATA на «профессиональный» уровень интерфейса устройств хранения, почти не уступающий по возможностям интерфейсу SCSI.

Разработкой спецификаций ATA/ATAPI занимается технический комитет Т13 (прежде — Т10) Международного комитета по стандартизации в области информационных технологий (INCITS). Разработанные им спецификации оформляются в виде стандартов ANSI. Развитие интерфейса отражает история спецификаций, начавшаяся с АТА-1 (1994 г.).

Устройства, адаптеры, контроллеры и интерфейсы IDE

Устройства с параллельным интерфейсом ATA/ATAPI подключаются к копьютеру через контроллер (или адаптер) интерфейса АТА или IDE. В спецификациях АТА средства сопряжения называются хост-адаптером. Контроллер (адаптер) может иметь один или более каналов IDE (шин АТА). К каждому каналу IDE (параллельной шине АТА) может подключаться до двух устройств IDE (ATA/ATAPI):

  • ведущее устройство (master) — ПУ, в спецификациях АТА официально называемое Device-0 (устройство 0);

  • ведомое устройство (slave) - ПУ, в спецификациях официально называемое Device-1 (устройство 1).

Хост-адаптер и устройства объединяются кабелем-шлейфом, соединяющим параллельно одноименные контакты интерфейсных разъемов. Регистры контроллеров обоих устройств оказываются в одних и тех же областях пространства ввода-вывода. Параллельно могут работать только устройства, подключаемые к разным шинам АТА (каналам IDE). В спецификации ATA/ATAPI 4 введен механизм освобождения шины (перекрытие команд) и очереди команд, однако он не так эффективен, как в SCSI, и используется редко. Полностью этот недостаток АТА устранен только в спецификации Serial ATA II.

Адаптер интерфейса АТА (IDE) объединяет простейшие аппаратные средства: буферные формирователи для шины данных, дешифратор адреса и вспомогательную логику. Адаптер обеспечивает обращения процессора к регистрам устройств АТА, а также передачу блоков данных между устройством и системной памятью в режиме PIO (программный ввод-вывод). Адаптер позволяет также подключить шину АТА к каналу стандартного контроллера DMA..

Контроллер интерфейса АТА (IDE) отличается наличием собственного высокопроизводительного и эффективного контроллера DMA. Популярной моделью является контроллер PCI IDE Bus Master который имеет два канала — управляет двумя шинами АТА. Контроллер PCI IDE позволяет организовывать передачу массива данных, расположенных в разрозненных страницах физической памяти

Интерфейс SATA (Serial ATA — последовательный интерфейс АТА) является эволюцией своего предшественника — параллельной шины АТА. Переход на последовательный интерфейс позволяет отказаться и от шинной организации интерфейса: контроллер Serial ATA имеет индивидуальные порты для подключения каждого из устройств. При этом имеется режим эмуляции пар «ведущий-ведомый», в котором сохраняется программная совместимость с контроллером параллельного интерфейса АТА и его механизмом адресации устройств. Для более эффективной работы со множеством устройств имеется и режим прямого подключения (Direct Port Access, DPA), программно несовместимый с традиционным интерфейсом АТА (IDE). Контроллер и устройства Serial АТА-П имеют эффективный механизм FPDMA для обслуживания множества устройств и очередей команд. Промежуточный (по эффективности) режим контроллера SATA обеспечивает только полную независимость устройств: каждому устройству выделяется собственный контроллер DMA.

Большинство современных системных плат оснащено двух канальным контроллером PCI IDE с параллельным интерфейсом АТА. Новые платы имеют и интерфейс Serial ATA. Сосуществование параллельного и последовательного интерфейсов возможно, однако в традиционном режиме может работать только один из контроллеров (параллельный или последовательный). Для эффективного взаимодействия с обоими контроллерами ОС должна иметь драйверы контроллеров, работающие с ними как с полноценными устройствами РСI.

Первые дисковые накопители IDE относились к категории неинтеллектуальных устройств (Non-Intelligent IDE). Они не выполняли трансляцию номеров секторов — параметры их внешней геометрии совпадали с реальными. Команды идентификации устройства и установки параметров не выполнялись.

Позже появились более интеллектуальные устройства (Intelligent АТА IDE). Они способны выполнять расширенные АТА-команды — идентификацию устройства и установку параметров. Поддерживается трансляция геометрии, дефектные секторы скрываются от пользователя (до исчерпания резерва).

К следующей категории относятся современные устройства с зонным форматом записи (Intelligent Zoned Recording IDE). Поскольку они имеют различное количество секторов на разных треках (для повышения плотности хранения), трансляция геометрии является для них обязательной — спецификация АТА не предусматривает сообщения устройством способа разбиения на зоны и формата каждой зоны, так что обращаться к ним можно только по внешнему трехмерному (CHS) или линейному (LBA) адресу.

Устройства IDE различаются также по интеллектуальности контроллера, которая выражается в наличии средств автоматического мониторинга внутренних параметров (S.M.A.R.T.), скрытия дефектных блоков, температурной коррекции системы позиционирования, управления энергопотреблением, управления акустическим шумом и пр. Важным параметром устройств является размер собственной буферной памяти (кэша) и эффективность алгоритмов кэширования.. Ниже перечислены наиболее интересные в настоящее время свойства интерфейсной части устройства:

  • Поддержка режима UltraDMA и достижимая скорость (33, 66, 100, 133 Мбайт/с). Этот режим предпочтителен благодаря не только высокой скорости обмена, но и наличию CRC-контроля достоверности передачи по интерфейсу. В PIO и обычных (не-Ultra) режимах DMA никакого контроля нет.

  • Объем буферной памяти, определяющий возможность повышения производительности за счет упреждающего чтения и внутреннего кэширования. Для записывающих устройств CD/DVD объем памяти определяет устойчивость к задержкам доставки данных (увеличение объема снижает риск неудачи записи).

  • Поддержка очередей NCQ (для Serial ATA), определяющая эффективность работы с множеством запросов.

Параллельный интерфейс АТА

Для устройств IDE существуют несколько разновидностей параллельного интерфейса АТА (IDE). Устройства АТА IDE, E- IDE, ATA-2, Fast ATA-2, ATA-3, АТА/ATAPI-4, АТА/ATAPI-5 и АТА/ ATAPI-6 электрически совместимы. Степень логической совместимости довольно высока (все базовые возможности АТА доступны).

Режимы передачи данных для устройств АТА

Программа общается с устройствами АТА через регистры, используя инструкции ввода-вывода IN и OUT. Для передачи данных с максимальной скоростью применяют программный доступ PIO к регистру данных инструкциями INSW/0UTSW или обмен по каналу DMA. Тип обмена (PIO или DMA) определяется командой обращения. Программный доступ PIO обязателен для всех устройств, команды режима DMA устройствами могут не поддерживаться. Параметры различны режимов передачи приведены в табл. 19.3



Обмен в режиме PIO (Programmed Input/Output — программируемый ввод-вывод) выполняется в виде следующих друг за другом операции чтении или записи в пространстве ввода-вывода по адресу регистра данных. Готовность устройства проверяется перед началом передачи блока, после чего хост производит серию операций в темпе, который определяется выбранным режимом PIO Mode 0-4. Для каждого режима определены допустимые параметры временной диаграммы цикла обмена. Традиционные режимы 0, 1 и 2 имеют временные параметры, задаваемые только хост-адаптером. Для прогрессивных режимов АТА-2 (PIO Mode 3 и выше) устройство может затормозить обмен сигналом готовности IORDY. Программный обмен на все время передачи блока занимает и процессор, и системную шину.

Обмен в режиме DMA занимает исключительно шины ввода-вывода и памяти. Процессору требуется выполнить только процедуру инициализации канала, после чего он свободен до прерывания от устройства в конце передачи блока (этим могут воспользоваться многозадачные системы). Режимы обмена по каналу DMA бывают одиночными и множественными. В одиночном режиме (singleword DMA) устройство для передачи каждого слова вырабатывает сигнал запроса DMARQ и сбрасывает его по сигналу DMACK#, подтверждающему цикл обмена. В множественном режиме (mukiword DMA) на сигнал DMARQ хост отвечает потоком циклов, сопровождаемых сигналами DMACK#, Если устройство не справляется с потоком, оно может приостановить его снятием сигнала DMARQ. а по готовности установить его снова. Множественный режим позволяет развить более высокую скорость передачи.

Режим Ultra DMA, появившийся в спецификации АТA/AТАРI - позволяет перешагнуть барьер в 16,6 Мбайт/с, свойственный традиционным режимам и используемому кабелю. При этом обеспечивается и контроль достоверности передачи данных по шине, чего не делалось ни в PIO, ни в стандартных режимах DMA.

Интерфейс Serial ATA

Интерфейс SATA (Serial ATA — последовательный интерфейс АТА) предназначен для замены традиционного параллельного (РАТА) с сохранением регистровой модели подключаемых устройств и возможностей передачи данных в режимах PIO и DMA. При этом шинное подключение пары устройств к одному каналу АТА заменяется двухточечными соединениями устройств с портами хост-контролера (или концентратора). Программное взаимодействие с устройствами Serial ATA практически совпадает с прежним набор команд соответствует ATA/ATAPI-5. Для полной программной совместимости контроллер SATA может эмулировать пары устройств (ведущее-ведомое) на одном канале, если такая необходимость возникнет. В то же время аппаратная реализация хост-адаптера Serial ATA значительно отличается от примитивного (в исходном варианте) интерфейса АТА. В параллельном интерфейсе АТА хост-адаптер был простым средством программного обращения к регистрам, расположенным в самих подключенных устройствах. В Serial АТА ситуация иная: хост-адаптер имеет блоки так называемых «теневых» регистров (shadow registers), совпадающих по назначению с обычными регистрами устройств АТА. Каждому порту соответствует свой набор регистров. Обращения к этим теневым регистрам вызывают процессы взаимодействия хост-адаптера с подключенными устройствами и исполнение команд.

Переход на последовательный интерфейс и двухточечные соединения в Serial АТА дает ряд преимуществ:

  • каждое устройство получает монопольный канал связи с контроллером, что позволяет повысить производительность обмена с устройствами;

  • исключаются ненужные протокольные взаимодействия ведущего и ведомого устройств параллельной шины и связанные с ними проблемы совместимости устройств;

  • появляется возможность одной ременной работы контроллера с несколькими устройствами с использованием механизма FPDMA и эффективной поддержкой очередей (NCQ);

  • упрощается (для пользователя) конфигурирование устройств {не требуется выбор адреса);

  • обеспечивается возможность полной поддержки горячего подключения/отключения;

  • имеются перспективы повышения скорости обмена с устройствами (относительно базовой скорости 150 Мбайт/с);

  • упрощаются и удешевляются кабели и разъемы;

  • улучшаются условия охлаждения устройств — тонкий кабель не препятствует циркуляции воздуха в корпусе компьютера или массива устройств.

Помимо преимуществ последовательного двухточечного интерфейса, в SATA решена проблема адресации — введен режим LBA-48, появившийся и в последних версиях параллельного интерфейса (АТА/АТАРI-6). Наиболее эффективно возможности SATA используются в его естественном режиме работы, а не в режиме совместимости с параллельным интерфейсом ATА.

В стандарте рассматривается четырехуровневая модель взаимодействия хоста и устройства, где на верхнем (прикладном) уровне .между хостом (процессором и памятью) и устройством SATA выполняется обмен командами, информацией о состоянии и хранимыми данными. Три нижестоящих уровня обеспечивают связь устройства и хост-контроллера по последовательному интерфейсу:

  • Транспортный уровень конструирует информационные структуры (Frame information Structure, F1S), которыми обмениваются контроллер и устройство, передает эти структуры канальному уровню и обеспечивает управление FIFO-буферами обмена с прикладным уровнем. Структуры, принятые от канального уровня, он разбирает на составные части и передает их прикладному уровню;

  • Канальный уровень из информационных структур, представляемых потоками двойных слов, конструирует кадры (обрамляет структуры служебными примитивами, подсчитывает CRC для потоков данных транспортного уровня), выполняет кодирование 8Б/10В, скремблирование и передачу кадров физическому уровню в виде битового потока. Принимаемые с физического уровня битовые потоки канальный уровень преобразует обратно в выровненные потоки двойных слов, проверяет корректность CR.C и, освободив от служебных примитивов, передает их транспортному уровню. Со своим партнером (канальным уровнем противоположной стороны интерфейса) уровень обменивается подтверждениями успешного приема кадра и уведомляет об этих успехах свой транспортный уровень.

  • Физический уровень принимает от канального данные кадра в параллельном 10-. 20-, 40-разрядном (или более) виде и преобразует их в сигналы последовательного интерфейса. Над последовательными данными, принятыми от партнера по интерфейсу, производятся обратные преобразования. Уровень выполняет инициализацию интерфейса при подключении и подаче питания, определяет состояние подключения устройства и успех согласования скоростей, передавая эту информацию канальному уровню. Дополнительно уровень может заниматься управлением энергопотреблением интерфейса, а также калибровкой приемопередатчиков (согласованием с линией).

Физический интерфейс SATA

В первом поколении Serial ATA данные по кабелю передаются со скоростью 1,5 Гбит/с, что (с учетом кодирования 8В/10В) обеспечивает скорость 150 Мбайт/с (без учета накладных расходов протоколов верхних уровней).

Расширения SATA для систем хранения данных

Интерфейс Serial ATA «дорос» до использования в сложных системах хранения данных. Его производительность и эффективность высоки, малое число сигнальных проводов позволяет организовывать подключение множества устройств. С помощью SATA можно строить полностью избыточные системы хранения, содержащие массивы устройств (например, RAID), которые могут быть подключены и более чем к одному хост-компьютеру (но активным может быть только один хост). Пример системы хранения данных, иллюстрирующий раз­личные элементы топологии, приведен на рис. 19.5.

В SATA-II вводится абстрактное понятие концентратора — средства подключения к хосту множества устройств SATA. У концентратора имеется хост-интерфейс и ряд портов SATA для подключения устройств. Типы хост-интерфейса разнообразны — PCI/PCI-X/PCI Express, Advanced Switching, InfiniBand, Ethernet (iSCSl), Fibre Channel, Serial ATA. Концентратор может являться просто мостом RAID-контроллером, коммутатором или мультиплексором портов. Хост-контроллер, подключенный к шине PCI или интегрированный в чипсет системной планы, также является концентратором (мостом между РСI и SATA).



Новый (для ATA) элемент топологии — мультиплексор портов (pore multiplier) — служит для подключения множества устройств SATA к одному порту хост-контроллера. Противоположное назначение имеет селектор порта (port selector) — этот элемент позволяет выбрать хост для работы с данным устройст­вом или подсистемой хранения. Селектор порта обеспечивает избыточность путей доступа к устройству, но активным в данный момент времени может быть только один путь.

Подсистемы хранения, как правило, конструктивно оформляются в виде внешнего (по отношению к компьютеру) блока храпения (storage enclosure), о состав которого, помимо концентратора, устройств и разумеется, блока питания, могут входить дополнительные средства обслуживания (enclosure management), В круг задач, решаемых этими средствами, могут входить поддержание климата, контроль питания, несанкционированного доступа и т. п. Эти задачи решает обслуживающий процессор (Storage Enclosure Processor, SEP), с которым хост должен иметь ввозможность взаимодействия. Чтобы не увеличивать номенклатуру интерфейсов ради связи хоста и SEP, в SATA II определена логическая топология интерфейсов, приведенная на рис. 19.5.

Связь хоста с SEP обеспечивает мост SEMB (Serial ATA Enclosure Management Bridge), который для хоста представляется как устройство АТА (Serial ATA), а для подключения SEP имеет последовательный интерфейс I2С.

Адресация блоков данных

В устройствах ATA/ATAPI минимальной адресуемой единицей данных является логический блок, как правило, размером 512 байт. Для традиционных дисковых устройств АТА блок является сектором. Для дисковых устройств применимы два способа адресации данных: трехмерная адресация (CHS) и линейная адресация (LBA). Для иных устройств хранения, использующих интерфейс ATAPI, применима только линейная адресация.

Традиционная адресация CMS залает три координаты сектора устройства АТА:

  • Cylinderномер цилиндра, который задается регистрами СН и CL (старший и младший байты) н может принимать значение 0-65535 (216-1). Устройство может иметь до 65536 (216) цилиндров (Cyl)

  • Headномер головки, который задается битами 3:0 регистра D/Н и может принимать значение 0-15 (24-1). Устройство может иметь до 16 (24) головок в цилинре (Heads Per Cylinder, HPC);

  • Sectorномер сектора, который задается регистром SN н может принимать значение 1-255 (28-1), нулевой номер сектора не используется. Устройство может иметь до 255 (28-1) секторов на каждом треке (Sectors Per Track, SPT),

Здесь в координатах подразумевается внешняя геометрия — адреса, которые заносятся в командные регистры устройств. В системе CHS устройство АТА позволяет адресовать до 267 386 880 (65536х16х255) секторов (блоков), что при размере сектора 512 байт дает 136 902 082 560 байт (около 137 Гбайт).

Линейна» (логическая) адресация (Logical Block Addressing, LBA) гораздо проще — здесь адрес блока (сектора) определяется одним числом в диапазоне от 0 до N - 1, где N— емкость устройства хранения (в блоках). Предел адресуемого объема определяется разрядностью логического адреса и емкостью устройства:

  • 28-битный адрес, изначально используемый для устройств АТА, позволяет адресовать до 228-1 = 268 435 455 секторов, что при размере сектора 512 байт дает 137 438 952 960 байт (137,4 Гбайт, чуть больше, чем в CHS). Число секторов, доступных в режиме LBA, отражается в словах 61:60 блока идентификации устройства. По соглашению об адресации и сам линейный адрес LBA. и общее число адресуемых блоков N должны умещаться в 28 бит. Поскольку нумерация блоков начинается с нуля, номер блока OF FF FF FF не используется;

  • 32-битный адрес, используемый устройствами АТАРI, позволяет адресовать до 232 -1 = 4 294 967 295 секторов, что при размере сектора 512 байт дает 2 199 023 255 040 байт (около 2,2 Тбайт). Доступная емкость устройства определяется посылкой пакета с SCSI-командой, соответствующей классу данного устройства.

  • 48-битный расширенный адрес устройств АТА, введенный в ATA/ATAPI-6 и Serial АТА, позволяет адресовать до 248-1= 281 474 976 710 655 секторов - 144 1J5 188 075 854 848 байт (около 144 Пбайт). Число секторов, доступных в этом режиме (назовем его LBA-48)t отражается в словах 103:100 блока идентификации устройства.







Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації