Стандарты магнитных дисков

IDE-диски.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 плату. Однако соглаше­ния о вызовах системы BIOS не изменились, поскольку необходимо было обес­печить совместимость с более старыми версиями. Обращение к секторам производилось по номерам головки, цилиндра и сектора, причем головки и ци­линдры нумеровались с 0, а секторы – с 1.

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.

Стандарт EIDE совершенствовался вместе с развитием технологического про­гресса, но тем не менее его преемника назвали АТА-3.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 увеличендо 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.

Настоящий прорыв был совершен в стандарте ATAPI-7. Вместо расширения разъема диска (и, соответственно, скорости передачи данных) появилась специ­фикация последовательного интерфейса ATA (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.

SCSI-диски.SCSI-диски с точки зрения расположения цилиндров, дорожек и секторов не отличаются от IDE-дисков, но они имеют другой интерфейс и более высокую скорость передачи данных.