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      IDEATA硬盤接口技術詳解
      時間:2012-07-13 09:28  來源:飛客數據恢復   作者:飛客數據恢復工程師
      IDE即IntegratedDriveElectronics,它的本意是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅動器,我們常說的IDE接口,也叫ATA(AdvancedTechnologyAttachment)接口,現在PC機使用的硬盤大多數都是IDE兼容的,只需用一根電纜將它們與主板或接口卡連起來就可以了。
      IDE接口是由WesternDigital與COMPAQComputer兩家公司所共同發展出來的接口。因為技術不斷改進,新一代EnhancedIDE(加強型IDE,簡稱為EIDE)最高傳輸速度可高達100MB/..秒(UltraATA/100)。
      IDE接口有兩大優點:易于使用與價格低廉,問世后成為最為普及的磁盤接口。但是隨著CPU速度的增快以及應用軟件與環境的日趨復雜,IDE的缺點也開始慢慢顯現出來。EnhancedIDE就是WesternDigital公司針對傳統IDE接口的缺點加以改進之后所推出的新接口。EnhancedIDE使用擴充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(LogicalBlockAddressing)尋址的方式,突破528MB的容量限制,可以順利地使使用容量達到數十GB等級的IDE硬盤。
      在PC中,I/O設備,如硬盤驅動,不是直接與系統中央總線連接的(AT總線在AT系統,或PCI總線在之后的系統)。而I/O設備與接口芯片相連,而接口芯片與系統總線連接。
      接口芯片組成了I/O設備與系統總線的橋,在系統總線協議(PCI或AT)與I/O設備協議(如IDE或SCSI)之間進行翻譯。這使I/O設備可以獨立于系統總線協議。
       
      IDE傳輸模式
      IDE硬盤接口的幾種傳輸模式有明顯區別。IDE接口硬盤的傳輸模式,經歷過三個不同的技術變化,由PIO(ProgrammedI/O)模式,DMA(DirectMemoryAccess)模式,直至現今的UltraDMA模式(簡稱UDMA)。
      PIO(ProgrammedI/O)模式的最大弊端是耗用極大量的中央處理器資源,在以前還未有DMA模式光驅的時候,光驅都是以PIO模式運行。大家可能還記得,當時用光驅播放VCD光盤,再配以軟件解壓,就算使用Pentium166,其流暢度也不理想,這就是處理器被長期大量占用的緣故。以PIO模式運行的IDE接口,數據傳輸率達3.3MB/秒(PIOmode0)至16.MB/秒(PIOmode4)不等。后來隨著FastATA/DMA模式的出現,IDE接口及裝置都開始有了DMA的支持,DMA模式分為Single-WordDMA及Multi-WordDMA兩種,跟PIO模式的最大區別是:DMA模式并不用過分依賴CPU的指令而運行,可達到節省處理器運行資源的效果。不過,后來由于UltraDMA模式的出現和決速普及。這兩個模式也只會是曇花一現,不久即被UDMA所取代。Single-WordDMA模式的最高傳輸率達8.33MB/秒,Multi-WordDMA(DoubleWord)則可達16.66MB/秒。
      由于UltraDMA模式(UltraATA制式下所引用的一個標準)的普及,UDMA模式就全以16bitMulti-WordDMA模式作為基準。UDMA其中一個優點是它除已擁有DMA模式的優點外,更應用了CRC(CyclicRedundancyCheck)技術,加強了資料在傳送過程中偵錯及除錯方面的效能。在最初UATA/33規格制定時,為了保留IDE系統的最高兼容性,所以在硬件的設計上并沒做出太大的修改,不僅能完全向下兼容舊式ATA裝置,也無需硬件生產商改變接頭及訊號聯接的設計。自UltraATA標準推行以來,其接口便應用了DDR(DoubleDataRate技術將傳輸的速度提升了一倍,目前已發展到UltraATA/100了,其傳輸速度高達100MB/秒。
      UltraDMA/66/100專用的硬盤連接線和一般的40芯連接線有所不同。Quantum在制定UltraATA/66的同時,在舊有IDE排線的規格上略作修改。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,把構成Crosstalk現象的電磁波濾走而增加了數據傳輸的穩定性(在高速的電子訊號傳輸時,當一大堆帶著高頻訊號的電線互相靠近一起的時候,訊號線上發出的電磁波便會互相干擾,這就是所謂的“Crosstalk”現象)。UltraATA/66/100排線的基本規格是徘線全長不超過18英寸。也就是說要真正發揮UltraDMA/66的高速傳輸是需硬盤、排線的配合的,當然如果搭配一般的40芯排線,UltraDMA/66接口的硬盤依然能夠以向下兼容的方式工作,只不過無法使用UltraDMA/66罷了。
      硬盤的傳輸模式進入UltraATA/100的時代。目前,硬盤的傳輸模式已由最早的PIOMode4(傳輸速率為16.6MB/秒)進入UltraATA/100的時代。提醒DIY朋友注意,所選購的硬盤不僅要本身支持UltraATA/100,而所選購的主板的芯片組也要支持UltraATA/100,這樣才能真正達到100MB/秒的傳輸速度。如果你現在使用的主板不支持UltraATA/1OO,只要購買一塊i815E的主板或支持UltraATA/100的硬盤控制卡就行了。
      SerialATA:(即串行ATA),是英特爾公司在2000年IDF(IntelDeveloperForum,英特爾開發者論壇)上發布的將于下一代外設產品中采用的接口類型,就如其名所示,它以連續串行的方式傳送資料,在同一時間點內只會有1位數據傳輸,此做法能減小接口的針腳數目,用四個針就完成了所有的工作(第1針發出、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,不過非常少見。
       
      ATA接口優點:價格低廉;兼容性非常好
      ATA接口缺點:速度慢;只能內置使用;對接口電纜的長度有很嚴格的限制