硬盘接口技术详解硬盘接口技术详解.doc

硬盘接口技术详解 硬盘接口技术详解??1、IDE/ATA 1.1 概述 IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的IDE接口，也叫ATA（Advanced Technology Attachment）接口，现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。 IDE接口是由Western Digital与COMPAQ Computer两家公司所共同发展出来的接口。因为技术不断改进，新一代Enhanced IDE(加强型IDE，简称为EIDE)最高传输速度可高达100MB／秒(Ultra ATA／100)。 IDE接口有两大优点：易于使用与价格低廉，问世后成为最为普及的磁盘接口。但是随着CPU速度的增快以及应用软件与环境的日趋复杂，IDE的缺点也开始慢慢显现出来。Enhanced IDE就是Western Digital公司针对传统IDE接口的缺点加以改进之后所推出的新接口。Enhanced IDE使用扩充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(Logical Block Addressing)寻??的方式，突破528MB的容量限制，可以顺利地使使用容量达到数十GB等级的IDE硬盘。 在PC中，I/O设备，如硬盘驱动，不是直接与系统中央总线连接的（AT总线在AT系统，或PCI总线在之后的系统）。而I/O设备与接口芯片相连，而接口芯片与系统总线连接。 接口芯片组成了I/O设备与系统总线的桥，在系统总线协议（PCI或AT）与I/O设备协议（如IDE或SCSI）之间进行翻译。这使I/O设备可以独立于系统总线协议。 下图展示了PC工作站的基本系统结构，展示了IDE设备与系统余下部分的关系。 1.2 IDE传输模式 IDE硬盘接口的几种传输模式有明显区别。IDE接口硬盘的传输模式，经历过三个不同的技术变化，由PIO(Programmed I／O)模式，DMA(Direct Memory Access)模式，直至现今的Ultra DMA模式(简称UDMA)。??　　PIO(Programmed I／O)模式的最大弊端是耗用极大量的中央处理器资源，在以前还未有DMA模式光驱的时候，光驱都是以PIO模式运行。大家可能还记得，当时用光驱播放VCD光盘，再配以软件解压，就算使用Pentium 166，其流畅度也不理想，这就是处理器被长期大量占用的缘故。以PIO模式运行的IDE接口，数据传输率达3．3MB／秒(PIO mode 0)至16．MB／秒(PIO mode 4)不等。后来随着Fast ATA／DMA模式的出现，IDE接口及??置都开始有了DMA的支持，DMA模式分为Single-Word DMA及Multi - Word DMA两种，跟PIO模式的最大区别是：DMA模式并不用过分依赖CPU的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。不过，后来由于Ultra DMA模式的出现和决速普及。这两个模式也只会是昙花一现，不久即被UDMA所取代。Single-Word DMA模式的最高传输率达8．33MB／秒，Multi-Word DMA(Double Word)则可达16．66MB/秒。??　　由于Ultra DMA模式(Ultra ATA制式下所引用的一个标准)的普及，UDMA模式就全以16-bit Multi-Word DMA模式作为基准。UDMA其中一个优点是它除已拥有DMA模式的优点外，更应用了CRC(Cyclic Redundancy Check)技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。在最初UATA／33规格制定时，为了保留IDE系统的最高兼容性，所以在硬件的设计上并没做出太大的修改，不仅能完全向下兼容旧式ATA装置，也无需硬件生产商改变接头及讯号联接的设计。自Ultra ATA标准推行以来，其接口便应用了DDR(Double Data Rate 技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到Ultra ATA／100了，其传输速度高达100MB／秒。??　　Ultra DMA/66/100专用的硬盘连接线和一般的40芯连接线有所不同。Quantum在制定Ultra ATA／66的同时，在旧有IDE排线的规格上略作修改。除沿用40芯的IDE接头外，排线更换成80芯，在原有40芯排线的每条线芯之间，都多加一条线来相隔，并将这40条新线跟原先40芯排线之中原有的7条地线相连，把构成Crosstalk现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性(在高速的电子讯号传输时，当一大堆带着高频讯号的电线互相靠近一起的时候，讯号线上发出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Cros