硬盤接口技術(shù)詳解
出處:zys925 發(fā)布于:2008-09-04 13:23:02
硬盤接口技術(shù)詳解
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IDE即Integrated?。模颍椋觯濉。牛欤澹悖簦颍铮睿椋悖?,它的本意是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器,我們常說(shuō)的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology?。粒簦簦幔悖瑁恚澹睿簦┙涌?,現(xiàn)在PC機(jī)使用的硬盤大多數(shù)都是IDE兼容的,只需用一根電纜將它們與主板或接口卡連起來(lái)就可以了。?。迹拢遥荆桑模沤涌谑怯桑祝澹螅簦澹颍睢。模椋纾椋簦幔炫cCOMPAQ?。茫铮恚穑酰簦澹騼杉夜舅餐l(fā)展出來(lái)的接口。因?yàn)榧夹g(shù)不斷改進(jìn),新一代Enhanced?。桑模牛訌?qiáng)型IDE,簡(jiǎn)稱為EIDE)傳輸速度可高達(dá)100MB/秒(Ultra?。粒裕粒保埃埃?。
?。桑模沤涌谟袃纱髢?yōu)點(diǎn):易于使用與價(jià)格低廉,問世后成為為普及的磁盤接口。但是隨著CPU速度的增快以及應(yīng)用軟件與環(huán)境的日趨復(fù)雜,IDE的缺點(diǎn)也開始慢慢顯現(xiàn)出來(lái)。Enhanced?。桑模啪褪牵祝澹螅簦澹颍睢。模椋纾椋簦幔旃踞槍?duì)傳統(tǒng)IDE接口的缺點(diǎn)加以改進(jìn)之后所推出的新接口。Enhanced?。桑模攀褂脭U(kuò)充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(Logical?。拢欤铮悖搿。粒洌洌颍澹螅螅椋睿纾ぶ返姆绞?,突破528MB的容量限制,可以順利地使使用容量達(dá)到數(shù)十GB等級(jí)的IDE硬盤。
在PC中,I/O設(shè)備,如硬盤驅(qū)動(dòng),不是直接與系統(tǒng)中央總線連接的(AT總線在AT系統(tǒng),或PCI總線在之后的系統(tǒng))。而I/O設(shè)備與接口芯片相連,而接口芯片與系統(tǒng)總線連接。
接口芯片組成了I/O設(shè)備與系統(tǒng)總線的橋,在系統(tǒng)總線協(xié)議(PCI或AT)與I/O設(shè)備協(xié)議(如IDE或SCSI)之間進(jìn)行翻譯。這使I/O設(shè)備可以獨(dú)立于系統(tǒng)總線協(xié)議。
下圖展示了PC工作站的基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu),展示了IDE設(shè)備與系統(tǒng)余下部分的關(guān)系。
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?。桑模庞脖P接口的幾種傳輸模式有明顯區(qū)別。IDE接口硬盤的傳輸模式,經(jīng)歷過(guò)三個(gè)不同的技術(shù)變化,由PIO(Programmed I/O)模式,DMA(Direct Memory?。粒悖悖澹螅螅┠J?,直至現(xiàn)今的Ultra DMA模式(簡(jiǎn)稱UDMA)。
?。校桑希ǎ校颍铮纾颍幔恚恚澹洹。桑希┠J降谋锥耸呛挠脴O大量的中央處理器資源,在以前還未有DMA模式光驅(qū)的時(shí)候,光驅(qū)都是以PIO模式運(yùn)行。大家可能還記得,當(dāng)時(shí)用光驅(qū)播放VCD光盤,再配以軟件解壓,就算使用Pentium?。保叮叮淞鲿扯纫膊焕硐?,這就是處理器被長(zhǎng)期大量占用的緣故。以PIO模式運(yùn)行的IDE接口,數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)3.3MB/秒(PIO?。恚铮洌濉。埃┲粒保叮停拢耄ǎ校桑稀。恚铮洌濉。矗┎坏取:髞?lái)隨著Fast?。粒裕粒模停聊J降某霈F(xiàn),IDE接口及裝置都開始有了DMA的支持,DMA模式分為Single-Word?。模停良埃停酰欤簦椤。。祝铮颍洹。模停羶煞N,跟PIO模式的區(qū)別是:DMA模式并不用過(guò)分依賴CPU的指令而運(yùn)行,可達(dá)到節(jié)省處理器運(yùn)行資源的效果。不過(guò),后來(lái)由于Ultra DMA模式的出現(xiàn)和決速普及。這兩個(gè)模式也只會(huì)是曇花一現(xiàn),不久即被UDMA所取代。Single-Word?。模停聊J降膫鬏斅蔬_(dá)8.33MB/秒,Multi-Word?。模停粒ǎ模铮酰猓欤濉。祝铮颍洌﹦t可達(dá)16.66MB/秒。
由于Ultra?。模停聊J剑ǎ眨欤簦颍帷。粒裕林剖较滤玫囊粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn))的普及,UDMA模式就全以16-bit Multi-Word?。模停聊J阶鳛榛鶞?zhǔn)。UDMA其中一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它除已擁有DMA模式的優(yōu)點(diǎn)外,更應(yīng)用了CRC(Cyclic?。遥澹洌酰睿洌幔睿悖。茫瑁澹悖耄┘夹g(shù),加強(qiáng)了資料在傳送過(guò)程中偵錯(cuò)及除錯(cuò)方面的效能。在初UATA/33規(guī)格制定時(shí),為了保留IDE系統(tǒng)的兼容性,所以在硬件的設(shè)計(jì)上并沒做出太大的修改,不僅能完全向下兼容舊式ATA裝置,也無(wú)需硬件生產(chǎn)商改變接頭及訊號(hào)聯(lián)接的設(shè)計(jì)。自Ultra?。粒裕翗?biāo)準(zhǔn)推行以來(lái),其接口便應(yīng)用了DDR(Double?。模幔簦帷。遥幔簦濉〖夹g(shù)將傳輸?shù)乃俣忍嵘艘槐?,目前已發(fā)展到Ultra ATA/100了,其傳輸速度高達(dá)100MB/秒。
?。眨欤簦颍帷。模停粒叮叮保埃皩S玫挠脖P連接線和一般的40芯連接線有所不同。Quantum在制定Ultra?。粒裕粒叮兜耐瑫r(shí),在舊有IDE排線的規(guī)格上略作修改。除沿用40芯的IDE接頭外,排線更換成80芯,在原有40芯排線的每條線芯之間,都多加一條線來(lái)相隔,并將這40條新線跟原先40芯排線之中原有的7條地線相連,把構(gòu)成Crosstalk現(xiàn)象的電磁波濾走而增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性(在高速的電子訊號(hào)傳輸時(shí),當(dāng)一大堆帶著高頻訊號(hào)的電線互相靠近一起的時(shí)候,訊號(hào)線上發(fā)出的電磁波便會(huì)互相干擾,這就是所謂的“Crosstalk”現(xiàn)象)。Ultra?。粒裕粒叮叮保埃芭啪€的基本規(guī)格是徘線全長(zhǎng)不超過(guò)18英寸。也就是說(shuō)要真正發(fā)揮Ultra?。模停粒叮兜母咚賯鬏斒切栌脖P、排線的配合的,當(dāng)然如果搭配一般的40芯排線,Ultra?。模停粒叮督涌诘挠脖P依然能夠以向下兼容的方式工作,只不過(guò)無(wú)法使用Ultra?。模停粒叮读T了。
硬盤的傳輸模式進(jìn)入UltraATA/100的時(shí)代。目前,硬盤的傳輸模式已由早的PIO?。停铮洌濉。矗▊鬏斔俾蕿椋保叮丁。停拢耄┻M(jìn)入UltraATA/100的時(shí)代。提醒DIY朋友注意,所選購(gòu)的硬盤不僅要本身支持Ultra
?。粒裕粒保埃?,而所選購(gòu)的主板的芯片組也要支持Ultra ATA/100,這樣才能真正達(dá)到100MB/秒的傳輸速度。如果你現(xiàn)在使用的主板不支持Ultra ATA/1OO,只要購(gòu)買一塊i815E的主板或支持Ultra?。粒裕粒保埃暗挠脖P控制卡就行了。
Serial?。粒裕粒海创校粒裕粒?,是英特爾公司在2000年IDF(Intel Developer?。疲铮颍酰?,英特爾開發(fā)者論壇)上發(fā)布的將于下一代外設(shè)產(chǎn)品中采用的接口類型,就如其名所示,它以連續(xù)串行的方式傳送資料,在同一時(shí)間點(diǎn)內(nèi)只會(huì)有1位數(shù)據(jù)傳輸,此做法能減小接口的針腳數(shù)目,用四個(gè)針就完成了所有的工作(第1針發(fā)出、2針接收、3針供電、4針地線)。這樣做法能降低電力消耗,減小發(fā)熱量。目前市面也有了部份支持此接口的硬盤,如希捷公司推出的新款硬盤就支持串行ATA,不過(guò)非常少見。
?。保承〗Y(jié)
?。粒裕两涌趦?yōu)點(diǎn):
價(jià)格低廉
兼容性非常好
ATA接口缺點(diǎn):
速度慢
只能內(nèi)置使用
對(duì)接口電纜的長(zhǎng)度有很嚴(yán)格的限制
?。?、SCSI
2.1概述
?。樱茫樱芍弊g為小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)專用接口(Small Computer?。樱螅簦澹怼。桑睿簦澹颍妫幔悖澹┦且环N連結(jié)主機(jī)和外圍設(shè)備的接口,支持包括磁盤驅(qū)動(dòng)器、磁帶機(jī)、光驅(qū)、掃描儀在內(nèi)的多種設(shè)備。它由SCSI控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)操作,SCSI控制器相當(dāng)于一塊小型CPU,有自己的命令集和緩存。要了解SCSI,必須先了解它的類型,以下是STA(SCSI Trade?。粒螅螅铮悖椋幔簦椋铮?,SCSI同業(yè)公會(huì))的標(biāo)準(zhǔn)分類。
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?。樱茫樱蛇B接器分為內(nèi)置和外置兩種,內(nèi)置數(shù)據(jù)線的外型和IDE數(shù)據(jù)線一樣,只是針數(shù)和規(guī)格稍有差別,主要用于連接光驅(qū)和硬盤。40針IDE線有40根導(dǎo)線,40針ATA66有80根導(dǎo)線,SCSI內(nèi)置則分為50針、68針和80針。至于SCSI外置數(shù)據(jù)線,就有以下幾種規(guī)格,它們的密度均不相同,千萬(wàn)別弄錯(cuò)了。
Apple?。樱茫樱桑灿校玻滇?,分為兩排,8位,常用于Mac機(jī)和舊式Sun工作站。
Centronics,共有50針,分為兩排,8位,有點(diǎn)像并行口,它可以連接的設(shè)備數(shù)目多。
SCSI-2 ,共有50針,分為兩排,8位。
Sun?。停椋悖颍铮螅螅簦澹淼模模模担埃樱粒灿校担搬槪譃槿?。
?。樱茫樱桑澈停祝椋洌濉。樱茫樱桑?,共有68針,分為兩排,16位。舊式DEC單終結(jié)SCSI 使用68針高密接口。
?。樱茫粒灿校福搬?,分為兩排。
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相信許多SCSI用戶都有這種經(jīng)歷,插上設(shè)備之后,操作系統(tǒng)怎樣也不認(rèn),后來(lái)檢查總線,才發(fā)現(xiàn)是終結(jié)和ID沒有設(shè)置好。ID(identify)作為SCSI設(shè)備在SCSI總線的識(shí)別符,不允許重復(fù),可選范圍從0到15,SCSI主控制器通常占用id?。?,即是說(shuō)我們可以用在設(shè)備上的ID號(hào)共有15個(gè)。
在SCSI總線中,控制器也算一個(gè)設(shè)備, 即實(shí)際可連接設(shè)備數(shù)目?。健±碚撝С衷O(shè)備數(shù)目-1。
?。玻础】偩€終結(jié)器
總線終結(jié)器能告訴SCSI主控制器整條總線在何處終結(jié),并發(fā)出一個(gè)反射信號(hào)給控制器,必須在兩個(gè)物理終端作一個(gè)終結(jié)信號(hào)才能使用SCSI總線。常見的錯(cuò)誤是把終結(jié)設(shè)置在ID號(hào)或的地方,而不是設(shè)置在物理終端的SCSI設(shè)備上。其實(shí),SCSI設(shè)備總是以鏈形來(lái)連接的,按順序就能分辨出哪一個(gè)是終結(jié)設(shè)備。
終結(jié)的方式有三種:自終結(jié)設(shè)備、物理總線終結(jié)器和自終結(jié)電纜。大多數(shù)新型SCSI設(shè)備都有自終結(jié)跳線,只要把非終結(jié)設(shè)備的自終結(jié)跳線設(shè)置成OFF即可避免沖突問題;物理總線終結(jié)器是一種硬件接頭,又分為主動(dòng)型和被動(dòng)型兩種,主動(dòng)型使用電壓調(diào)整器來(lái)進(jìn)行操作,被動(dòng)型利用總線上的能源信號(hào)來(lái)操作,被動(dòng)型比主動(dòng)型更為;自終結(jié)電纜可以代替物理總線終結(jié)器,也是一種硬件,它的價(jià)格非常昂貴,常用于兩個(gè)主機(jī)連接同一個(gè)物理設(shè)備,如:兩個(gè)服務(wù)器存取同一個(gè)物理SCSI硬盤。
通過(guò)檢查SCSI ID和總線終結(jié)器,我們可以找出大多數(shù)沖突現(xiàn)象的解決方法,這是SCSI設(shè)備用戶必須重視的一點(diǎn)。
2.5?。樱茫樱梢?guī)格公用的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)解釋:
?。玻担薄。樱茫樱桑保核窃纾樱茫樱?,特點(diǎn)是:支持同步和異步SCSI外圍設(shè)備,支持7臺(tái)8位的外圍設(shè)備,使用8位的通道寬度,傳輸速率為4MB/s,這現(xiàn)在通常是掃描儀在用的。
?。玻担病。樱茫樱桑玻侯愃疲樱茫樱桑?,但是可以支持同時(shí)連接7個(gè)裝置,傳輸速率為 10-20MB/s,目前有CD-R、CD-ROM在使用。
?。玻担场。疲幔螅簟。樱茫樱桑海肝坏耐ǖ缹挾?,使用雙倍的頻率,傳輸速率為?。保埃停拢蟆?/FONT>
?。玻担础。祝椋洌濉。樱茫樱桑海保段坏耐ǖ缹挾?,傳輸速率為20MB/s。
?。玻担怠。眨蹋裕遥痢。樱茫樱桑海肝坏耐ǖ缹挾龋瑐鬏斔俾蕿椋玻埃停拢?,其允許接口電纜的長(zhǎng)度為1.5米。
?。玻担丁。眨欤簦颍帷。祝椋洌濉。樱茫樱桑海保段坏耐ǖ缹挾?,傳輸速率為40MB/s,其允許接口電纜的長(zhǎng)度為1.5米。
?。玻担贰。眨蹋裕遥痢。病。樱茫樱桑海肝坏耐ǖ缹挾?,其采用了LVD(Low?。郑铮欤簦幔纾濉。模椋妫妫澹颍澹睿簦椋幔?,低電平微分)傳輸模式,傳輸速率為40MB/s,允許接口電纜的長(zhǎng)為12米,大大增加了設(shè)備的靈活性,支持同時(shí)掛接15個(gè)裝置。
2.5.8?。祝桑模拧。眨蹋裕遥痢。病。樱茫樱桑核眨欤簦颍帷。病。樱茫樱刹畈欢?,也是采用LVD傳輸模式,允許長(zhǎng)接口電纜為12米,可同時(shí)掛接15個(gè)裝置,不同于Ultra 2?。樱茫樱桑校保段坏耐ǖ缹挾?,因此傳輸速度為80MB/s。
?。玻担埂。眨欤簦颍帷。保叮埃怼。樱茫樱桑褐С?jǐn)?shù)據(jù)傳輸率為160MB/s。
?。玻担保啊。眨欤簦颍幔常玻啊。樱茫樱桑褐С?jǐn)?shù)據(jù)傳輸達(dá)到了320MB/s,是目前的SCSI接口類型。
2.5.11?。樱椋睿纾欤濉。牛睿洌澹洌▎谓K結(jié)):許多舊式設(shè)備都是單終結(jié)設(shè)備,它們限制于?。樱茫樱桑眳f(xié)議的6米長(zhǎng)度。注意:此距離包括設(shè)備內(nèi)部電纜的距離。
2.5.12?。模椋妫妫澹颍澹睿簦椋幔欤ǚ植顒?dòng)):SCSI總線和設(shè)備可借助它來(lái)沿長(zhǎng)傳輸?shù)木嚯x,附加線的長(zhǎng)度為25米。缺點(diǎn)是與單終結(jié)設(shè)備不兼容。
?。玻缎〗Y(jié)
?。樱茫樱山涌趦?yōu)點(diǎn):
適應(yīng)面廣,在一塊SCSI控制卡上就可以同時(shí)掛接15個(gè)設(shè)備
高性能(具有很多任務(wù)、寬帶寬及少CPU占用率等特點(diǎn))
具有外置和內(nèi)置兩種
?。樱茫樱山涌谌秉c(diǎn):
價(jià)格昂貴
安裝復(fù)雜
3、?。疲椋猓颍濉。茫瑁幔睿睿澹欤ü饫w通道)
光纖通道是一種跟SCSI或IDE有很大不同的接口,它很像以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換開頭。以前它是專為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)得,后來(lái)隨著存儲(chǔ)器對(duì)高帶寬的需求,慢慢移植到現(xiàn)在的存儲(chǔ)系統(tǒng)上來(lái)了。光纖通道通常用于連接一個(gè)SCSI RAID(或其它一些比較常用的RAID類型),以滿足高端工作或服務(wù)器對(duì)高數(shù)據(jù)傳輸率的要求。
光纖現(xiàn)在能提供100MBps的實(shí)際帶寬,而它的理論極限值為1.06GBps。不過(guò)現(xiàn)在有一些公司開始推出2.12Gbps 的產(chǎn)品,它支持下一代的光纖通道(即Fibre Channel?。桑桑2贿^(guò)為了能得到更高的數(shù)據(jù)傳輸率,市面的光纖產(chǎn)品有時(shí)是使用多光纖通道來(lái)達(dá)到更高的帶寬。
不像SCSI,光纖通道的配線非常柔韌。如果帶有光纖光學(xué)電纜(Fiber?。希穑簦椋恪。茫幔猓欤椋睿纾?,它支持長(zhǎng)的長(zhǎng)度超過(guò)了10公里,所以可以說(shuō)SCSI在接口電纜長(zhǎng)度的限制上跟光纖是沒法比得,因?yàn)椋樱茫樱砷L(zhǎng)接口電纜不得超過(guò)12米。
光纖通道優(yōu)點(diǎn):
具有很好的升級(jí)性
可以用非常長(zhǎng)的光纖電纜(帶有Fiber?。希穑簦椋恪。茫幔猓欤椋睿鐣r(shí),光纖長(zhǎng)度可以超過(guò)10公里)
具有非常寬的帶寬(現(xiàn)在一般的光纖都具有1.06GBps,而如果采用多光纖通道可以達(dá)到更寬的帶寬)
具有很強(qiáng)的通用性
光纖通道缺點(diǎn):
價(jià)格非常昂貴
組建復(fù)雜
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