В спецификации SCSI-2 предусмотрено также существенное увеличение скорости передачи данных, максимальное значение которой согласно спецификпции SCSI-1 составляло 5Мбайт/с. Проблема повышения скорости была разрешена двумя различными способами. Наиболее простым способом является увеличение числа разрядов шинны данных. В настоящее время широкое распространение получили 16- и 32- разрядные процессоры, на фоне которых 8- разрядная шина SCSI-1 выглядит просто примитивно. В связи с этим в спецификацию SCSI -2 был введен «широкий» многоразрядный вариант шины(WIDE), предусматривающий введение дополнительно 24 линий данных, т.е. увеличения их общего числа до 32. Для повышения пропускной способности шины также было предложено увеличить тактовую частоту обмена в два раза. Это составляет суть «быстрого» (высокоскоростного) варианта (FAST) шины SCSI-2.

Сочетание быстрого и широкого вариантов реализации шины SCSI дает возможность передавать данные с максимальной пропускной способностью 40 Мбайт/с. Это может показаться весьма впечатляющим, однако для большинства обычных приложений шины SCSI столь высокая пропускная способность просто не требуется. В конце концов, такая скорость нужна только для дискового накопителя! Устройства с интерфейсом SCSI обычно содержат буферы памяти, так что эффективность использования шины SCSI определяется обьемом данных, принимаемых устройством из дисковой памяти в свое буферное ЗУ, и интеллектуальностью алгоритма их обработки. При этом необходимо также учитывать, с какой скоростью сама вычислительная машина способна принимать данные. В общем не имеет смысла тратить усилия, увеличивать стоимость и скорость шины SCSI, реализуя «быстрый» или «широкий» ее варианты, если главная система не может воспользоваться увеличенной пропускной способностью.

Хост – адаптеры

Хост-адаптер реализует функции сопряжения шины SCSI с системными ресурсами, прежде всего с системной шиной и операционной системой компьютера. Он, как правило выполняет роль инициатора на шине SCSI, хотя в сложных (например, в мультипроцессорных и мультимашинных) SCSI-системах может динамически изменяться (инициатор/исполнитель).

К числу основных функций хост-адаптера, определяющих его структуру и характеристики, относятся:

- реализация протокола шины SCSI, а также физических и электрических спецификаций стандарта;

- сопряжение с аппаратными ипрограмными системными ресурсами;

Реализация протокола шины SCSI, как правило, осуществляется специализированной БИС контроллера шины SCSI. Обычно эта схема обеспечивает и реализацию электрических спецификаций стандарта. Сопряжение с аппаратными системными средствами предполагает прежде всего согласование разрядности и пропускной способности шины SCSI и системной шины хост-системы, а также реализацию развитых средств доступа к системной памяти. Структура узла согласования разрядности шин зависит от назначения хост-адаптера и используемой версии стандарта SCSI (8 разрядов для SCSI-1;16 или 32 разряда для SCSI-2). Основным средством согласования пропускной способности системной и SCSI-шин является буфферная память, реализуемая обычно в виде буффера FIFO, либо двухпортового ОЗУ. Наиболее распротраненный алгоритм доступа к системной памяти – прямой доступ, реализуемый чаще всего с помощью контроллера ПДП хост-системы.

IDE

Основные понятия

Спецификация IDE/ATA была предложена в качестве недорогой альтернативы интерфейсам ESDI и SCSI для персональных компьютеров семейств IBM PC XT/AT. В результате сотрудничества компании Western Digital с Compaq Computer Corporation был разработан интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics), называемый также АТА (AT attachment). Первые промышленные устройства на базе IDE/ATA были выпущены в 1986 году. Интерфейс был стандартизован (ANSI X3T9.2/90-143) в 1990г. как ATA (AT Attachment). Основным отличием нового интерфейса была реализация большинства функций контроллера непосредственно на плате дискового накопителя. Такой подход упростил и удешевил хост-адаптеры, используемые для подключения винчестеров к компьютеру, и позволил обеспечить высокий уровень совместимости устройств разных фирм.

Используемые устройствами IDE адреса ввода/вывода совпадают с адресами ST506/412, но функции контроллера перенесены на плату управления приводом диска и головок винчестера. Информация о геометрии диска (число головок, цилиндров и секторов) хранится в самом устройстве. Зачастую в BIOS передаются логические параметры диска, не совпадающие с его физическими параметрами, т.е. используется трансляция, что позволяет устанавливать винчестеры в компьютеры со старыми BIOS, не обеспечивающими возможность произвольной установки параметров устройства (в большинстве современных реализаций BIOS такая возможность поддерживается как тип 47 - User Defined).

Базовый набор команд интерфейса IDE полностью соответствовал набору команд контроллера WD1002/1003 компании Western Digital, который был использован в компьютере IBM PC AT. При стандартизации интерфейса IDE к 12 базовым командам было добавлено еще столько же. Перенос большинства функций контроллера на плату управления позволяет несколько повысить скорость обмена данными с диском. Как правило диски IDE имеют небольшую встроенную кэш-память (до 256Кб) и позволяют работать с фактором чередования 1:1 (дорожка может быть прочитана целиком за один оборот диска).

Хост-адаптер для подключения дисков IDE зачастую устанавливается на системной плате (Mother board) или совмещается с контроллером дисководов и портами ввода-вывода (последовательными и параллельным) на специальной, вставляемой в гнездо расширения, плате (мультикарте). Подключение устройств к хост-адаптеру осуществляется с помощью 40-проводного плоского шлейфа, к которому можно присоединить два винчестера. Для корректной адресации устройств один из винчестеров должен быть установлен в режим Master (ведущий), другой - в режим Slave (ведомый). Режим работы диска задается с помощью перемычек, расположенных, как правило, около сигнального разъема винчестера.

Рисунок 1. Перемычки для установки режима Master/Slave

Ограниченность АТА

Первоначальная версия стандарта IDE обеспечивала возможность подключения к компьютеру четырех винчестеров и позволяла обмениваться данными с диском на скорости до 10Мбайт/сек, однако реальная скорость ограничивалась прежде всего возможностями самого винчестера. Подключение четырех устройств, предусмотренное спецификацией IDE, в компьютерах семейства IBM PC AT, в спецификации ATA/IDE реализовано не было. Кроме того, совместное использование стандарта ATA и программного интерфейса Int 13 BIOS ограничивало размер дисковых устройств 528Мб. Природу этого ограничения, связанную с форматами чисел, используемых для адресации головок, секторов и цилиндров винчестера (CHS-адрес) в стандарте IDE и BIOS, можно понять из приведенной ниже таблицы и рисунка 2, иллюстрирующего взаимодействие операционной системы с диском IDE.

Рисунок 2. Взаимодействие диска IDE с операционной системой.