Реклама:

Диски современных персональных компьютеров развились из диска машины IBM PC XT. Это был диск Seagate на 10 Мбайт, управляемый контроллером Xebec на встроенной карте. У этого диска было 4 головки, 306 цилиндров и по 17 секторов на дорожке. Контроллер мог управлять двумя дисками. Операционная система считывала с диска и записывала на диск информацию. Для этого она передавала параметры в регистры процессора и вызывала систему BIOS (Basic Input Output System - базовая система ввода-вывода), расположенную во встроенном ПЗУ. Система BIOS запрашивала машинные команды для загрузки регистров контроллера, которые начинали передачу данных.

Сначала контроллер помещался на отдельной плате, а с выходом в середине 80-х годов устройств IDE (Integrated Drive Electronics - устройство со встроенным контроллером) стал встраиваться в материнскую плату1. Однако соглашения о вызовах системы BIOS не изменились, поскольку необходимо было обеспечить совместимость с более старыми версиями. Обращение к секторам

Встраиваться он стал в сам винчестер, то есть в печатную плату, расположенную в корпусе винчестера. На материнской плате размещается вторая часть контроллера этого интерфейса. - Примеч. научн. ред.

производилось по номерам головки, цилиндра и сектора, причем головки и цилиндры нумеровались с 0, а секторы - с 1. Вероятно, такая ситуация сложилась из-за ошибки одного из программистов BIOS, который писал свой шедевр на ассемблере 8088. Имея 4 бит для номера головки, 6 бит для сектора и 10 бит для цилиндра, диск мог содержать максимум 16 головок, 63 сектора и 1024 цилиндра, то есть всего 1 032 192 сектора. Емкость такого диска составляла 504 Мбайт, и в те времена эта цифра считалась огромной (а вы бы стали сегодня осыпать упреками новую машину, неспособную манипулировать дисками объемом более 1 Пбайт?).

Вскоре появились диски объемом более 504 Мбайт, но у них была другая геометрия (4 головки, 32 сектора, 2000 цилиндров). Операционная система не могла обращаться к ним из-за того, что соглашения о вызовах системы BIOS не менялись (требование совместимости). В результате контроллеры начали выдавать информацию из предположения, что геометрия диска соответствует указанной в BIOS. Но на самом деле виртуальная геометрия просто накладывалась на реальную. Хотя этот метод действовал, он затруднял работу операционных систем, которые размещали данные на диске определенным образом, чтобы сократить время поиска.

В конце концов на смену IDE-дискам пришли устройства EIDE (Extended IDE - усовершенствованные устройства со встроенным контроллером), поддерживающие дополнительную схему адресации LBA (Logical Block Addressing - линейная адресация блоков). При линейной адресации секторы просто нумеруются от 0 до 228 - 1. Хотя контроллеру приходится преобразовывать LBA-адреса в адреса головки, сектора и цилиндра, зато объем диска может превышать 504 Мбайт. Однако, к сожалению, в результате родилось новое ограничение на уровне 228 х 29 байт (128 Гбайт). В 1994 году, когда принимался стандарт EIDE, никому и в голову не приходило, что через некоторое время появятся диски такой емкости. Вообще, комитеты по стандартизации, подобно политикам, зачастую предпочитают откладывать решение проблем, оставляя их своим преемникам.

EIDE-диски и контроллеры имеют и другие усовершенствования. Например, они способны контролировать 4 диска (за счет двух каналов, к каждому из которых можно подключить первичный и вторичный диски), у них более высокая скорость передачи данных (16,67 вместо 4 Мбайт/с), они могут управлять приводами CD-ROM и DVD.

Стандарт EIDE совершенствовался вместе с развитием технологического прогресса, но тем не менее его преемника назвали АТА-3 (AT Attachment), что выглядело как намек на системы IBM PC/AT (сокращение AT, образованное от словосочетания Advanced Technology - "прогрессивная технология", в этом контексте относилось к прогрессивному на тот момент 16-разрядному процессору с тактовой частотой 8 МГц). Следующая версия стандарта, названная ATAPI-4 (ATA Packet Interface - пакетный интерфейс АТА), отличалась скоростью 33 Мбит/с. В версии ATAPI-5 она достигла 66 Мбит/с.

Поскольку ограничение в 128 Гбайт, установленное 28-разрядными линейными адресами, становилось все более болезненным, в стандарте ATAPI-6 размер LBA-адреса был увеличен до 48 бит. Лимит этого стандарта - 248 х 29 (128 Пбайт). Если емкость дисков будет ежегодно возрастать на 50 %, 48-разрядные LBA-адреса останутся актуальными приблизительно до 2035 года. Узнать о том, как решится эта проблема, вы, вероятно, сможете издания эдак из 11-го этой книги. Очевидно, следующим шагом будет увеличение размера LBA-адреса до 64 бит. В стандарте ATAPI-6 скорость передачи данных удалось довести до 100 Мбит/с. Кроме того, впервые было уделено внимание проблеме шума.

Настоящий прорыв был совершен в стандарте ATAPI-7. Вместо расширения разъема диска (и, соответственно, скорости передачи данных) появилась спецификация последовательного интерфейса AT A (Serial ATA, SATA), позволившего передавать через 7-контактный разъем информацию на скоростях от 150 Мбит/с (со временем скорость увеличится до 1,5 Гбит/с). Благодаря замене 80-провод-ного плоского кабеля круглым кабелем диаметром в несколько миллиметров улучшилась вентиляция системного блока. Кроме того, при отправке сигналов через интерфейс SATA потребляется всего 0,5 В (в сравнении с 5 В по стандарту ATAPI-6), вследствие чего уменьшается общий уровень энергопотребления. Скорее всего, в течение нескольких лет на стандарт SATA будут переведены все компьютеры. В пользу этого варианта развития событий говорит тот факт, что проблема энергопотребления становится все более актуальной - как для информационных центров, которые оснащаются мощными дисковыми фермами, так и для ноутбуков с ограниченными по емкости источниками питания [82].

Дискеты || Оглавление || SCSI-диски