Кіріспе
Сақтау құрылғыларын қосуға арналған интерфейс стандарты – компьютерлік сақтау адаптері.
the computer storage adapter
Параллельді АТА (PATA), бастапқыда Integrated Drive Electronics (IDE) деп те аталады, – IBM PC үйлесімді компьютерлер үшін жасалған стандартты интерфейс. Ол алғаш рет 1986 жылы Western Digital және Compaq компанияларымен үйлесімді қатты дискілер мен CD немесе DVD дискілері үшін әзірленді. Бұл қосылым компьютерлердегі қатты дискілер, дискеталар, оптикалық дискілер және таспа дискілері сияқты сақтау құрылғыларын қосу үшін қолданылады. Стандартты X3/INCITS комитеті ұстап тұрады. Ол негізгі (ATA) және пакеттік интерфейс (ATAPI) стандарттарын пайдаланады. Параллельді АТА стандарты – ертедегі ПК AT жабдықтарында пайдалану үшін әзірленген бастапқы AT Attachment интерфейсінен бастау алған, ұзақ жылдар бойы үдемелі техникалық дамудың нәтижесі. ATA интерфейсінің өзі Western Digital компаниясының бастапқы Integrated Drive Electronics (IDE) интерфейсінен бірнеше кезеңде дамыды. Осының салдарынан ATA/ATAPI және оның бұрынғы нұсқалары үшін көптеген синонимдер әлі де кеңінен бейресми қолданыста, әсіресе кеңейтілген IDE (EIDE) және Ultra ATA (UATA). 2003 жылы SATA енгізілгеннен кейін бастапқы ATA Параллельді АТА немесе қысқаша PATA деп өзгертілді. Параллельді АТА кабельдерінің рұқсат етілген максималды ұзындығы шектеулі болғандықтан, бұл технология көбінесе компьютердегі ішкі сақтау интерфейсі ретінде қолданылады. Көп жылдар бойы ATA осы мақсатта ең көп таралған және ең арзан интерфейс болып келді. Қазіргі жүйелерде оның орнын көбінесе SATA басты.
Тарих және терминология
Стандарт бастапқыда "AT Bus Attachment" деп ойластырылған, ресми түрде "AT Attachment" деп аталған және "ATA" деп қысқартылған, себебі оның басты ерекшелігі IBM PC/AT-пен бірге ұсынылған 16 биттік ISA шинасына тікелей қосылу болатын. Стандарттау комитеттері жариялаған алғашқы ATA сипаттамаларында "AT Attachment" атауы қолданылған. IBM PC/AT-дегі "AT" "Advanced Technology" дегенді білдіргендіктен, ATA "Advanced Technology Attachment" деп те аталды. 2003 жылы жаңа Serial ATA (SATA) енгізілген кезде, бастапқы ATA Parallel ATA, немесе қысқаша PATA деп қайта аталды. Физикалық ATA интерфейстері барлық дерлік компьютерлерде стандартты құраушыға айналды, бастапқыда хост-бас адаптерлерінде, кейде дыбыс карталарында, бірақ ақырында аналық платадағы Southbridge чипіне енгізілген екі физикалық интерфейс ретінде пайда болды. "Басты" және "қосымша" ATA интерфейстері деп аталатын олар ISA шина жүйелерінде 0x1F0 және 0x170 базалық адрестеріне бекітілді. Кейіннен олар SATA интерфейстерімен алмастырылды.
IDE және ATA-1
Қазіргі кезде ATA/ATAPI интерфейсінің алғашқы нұсқасын Western Digital компаниясы Integrated Drive Electronics (IDE) деген атпен әзірледі. Compaq Computer (алғашқы тапсырыс беруші) компаниясымен бірге олар әртүрлі дискілік диск өндірушілерімен жұмыс істеді, IBM PC қатты дискі интерфейсімен бағдарламалық үйлесімділікті сақтап, алғашқы өнімдерді жасауды және жеткізіп беруді мақсат етті. Мұндай дискілер алғаш рет 1986 жылы Compaq компьютерлерінде пайда болды және Conner Peripherals компаниясы оларды 1987 жылғы маусымда CP342 моделі ретінде ұсынды. Integrated Drive Electronics термині дискінің басқарушысының дискіге интеграцияланғанын білдіреді, бұл дискіге қосылу кабелінің екінші жағында орналасқан жеке контроллерден өзгеше. IBM PC-ге, CP/M машинасына немесе осыған ұқсас құрылғыларға сәйкес келетін жағдайда, мұндай контроллер әдетте аналық платаға орнатылатын карта болып табылады. Параллель ATA дискісін, мысалы, ISA ұясына қосу үшін қолданылатын интерфейс карталары диск контроллерлері емес – олар хост-шина мен ATA интерфейсі арасындағы көпірлер ғана. Түпнұсқа ATA интерфейсі негізінен 16 биттік ISA шинасы болғандықтан, ATA қосылымы ISA интерфейс картасында орналасқан жағдайда көпір одан да қарапайым болады. Интеграцияланған контроллер дискіні хост-компьютерге 512 байттық блоктар массиві ретінде, салыстырмалы түрде қарапайым командалық интерфейспен ұсынады. Бұл хост-компьютердегі аналық плата мен интерфейс карталарын дискінің оқу-жазу басын жылжыту, басты ішке және сыртқа жылжыту сияқты операциялардан босатады, бұл операциялар бұрынғы ST 506 және ESDI қатты дискілерімен жасалуға тиіс болған. Дискінің механикалық жұмысының барлық төменгі деңгейдегі бұл мәліметтері енді дискідегі контроллермен өңделеді. Бұл сонымен қатар көптеген түрлі дискілерді басқара алатын бір контроллерді жасау қажеттілігін де жойды, өйткені контроллер дискіге арналған бірегей болуы мүмкін. Хост тек белгілі бір секторды немесе блокты оқу немесе жазу үшін сұрауы керек, содан кейін дискінен деректерді қабылдауы немесе оған деректерді жіберуі керек. Бұл дискілерде қолданылатын интерфейс 1994 жылы ANSI стандарты X3.221 1994 ретінде стандартталды, ол AT Attachment Interface for Disk Drives деп аталды. Стандарттың кейінгі нұсқалары жасалғаннан кейін, ол "ATA 1" деп белгілі болды. IBM XT және ISA шинасының 8 биттік нұсқасын қолданған ұқсас машиналар үшін ATA-ның аз ғана уақыт қолданылған, сирек кездесетін нұсқасы жасалды. Ол "XT IDE", "XTA" немесе "XT Attachment" деп аталды.
and were first separately offered by Conner Peripherals as the CP342 in June 1987. The term Integrated Drive Electronics refers to the fact that the drive controller is integrated into the drive, as opposed to a separate controller situated at the other side of the connection cable to the drive. On an IBM PC compatible, CP/M machine, or similar, this was typically a card installed on a motherboard. The interface cards used to connect a parallel ATA drive to, for example, an ISA Slot, are not drive controllers: they are merely bridges between the host bus and the ATA interface. Since the original ATA interface is essentially just a 16 bit ISA bus in disguise, the bridge was especially simple in case of an ATA connector being located on an ISA interface card. The integrated controller presented the drive to the host computer as an array of 512 byte blocks with a relatively simple command interface. This relieved the mainboard and interface cards in the host computer of the chores of stepping the disk head arm, moving the head arm in and out, and so on, as had to be done with earlier ST 506 and ESDI hard drives. All of these low level details of the mechanical operation of the drive were now handled by the controller on the drive itself. This also eliminated the need to design a single controller that could handle many different types of drives, since the controller could be unique for the drive. The host need only to ask for a particular sector, or block, to be read or written, and either accept the data from the drive or send the data to it. The interface used by these drives was standardized in 1994 as ANSI standard X3.221 1994, AT Attachment Interface for Disk Drives. After later versions of the standard were developed, this became known as "ATA 1". A short lived, seldom used implementation of ATA was created for the IBM XT and similar machines that used the 8 bit version of the ISA bus. It has been referred to as "XT IDE", "XTA" or "XT Attachment".
UDMA және ATA-4
ATA/ATAPI 4 стандарты сонымен қатар бірнеше "Ultra DMA" деректерді жіберу режимдерін енгізді. Бастапқыда олар 16-дан 33 МБ/с дейін жылдамдықтарды қолдады. Кейінірек жаңа нұсқаларда одан да жылдам Ultra DMA режимдері қосылды, олар үшін тоқалдауды азайту үшін жаңа 80 сымды кабельдер қажет болды. Parallel ATA-ның ең соңғы нұсқалары 133 МБ/с дейін қолдайды.
Ultra ATA
Ultra ATA, қысқартылған UATA, – Western Digital компаниясы ATA/ATAPI стандарттарының жылдамдығын арттыру мақсатымен негізінен қолданған белгілеу. Мысалы, 2000 жылы Western Digital «Ultra ATA/100» деп аталатын құжатты жариялады, ол сол кездегі қолданыстағы ATA/ATAPI 5 стандартына параллельді ATA интерфейсінің максималды жылдамдығын 66-дан 100 МБ/с-қа дейін арттыру арқылы өнімділікті жақсартты. Western Digital компаниясының көптеген өзгерістері, сондай-ақ басқа да жаңалықтар ATA/ATAPI 6 стандартына (2002) енгізілді.
Қазіргі терминология
"Интегралды дискілік электроника" (IDE), "күшейтілген IDE" және "EIDE" терминдері ATA (қазіргі Параллельді ATA немесе PATA) терминімен жиі алмастырылып қолданылады. Сонымен қатар, ATA спецификациясының әртүрлі нұсқаларына сәйкес келетін "EIDE" дискілерінің бірнеше буыны сатылды. Алғашқы "EIDE" дискісі ATA 2 стандартымен, ал кейінгілері ATA 6 стандартымен үйлесімді болуы мүмкін. Дегенмен, компьютерлік бөлшектер сатушыдан "IDE" немесе "EIDE" дискісін сұрасаңыз, көбінесе Parallel ATA интерфейсінің көпшілігімен жұмыс істейтін дискіні аласыз. Тағы бір кең таралған қолданыс – қол жетімді ең жылдам режим бойынша спецификация нұсқасын атау. Мысалы, ATA 4, 0-ден 2-ге дейінгі Ultra DMA режимдерін қолдайды, соның ішінде секундына 33 мегабайтқа дейін деректерді беру мүмкіндігі бар. Сондықтан ATA 4 дискілері кейде "UDMA 33" дискілері, ал кейде "ATA 33" дискілері деп аталады. Сол сияқты, ATA 6 стандарты секундына 100 мегабайтты ең жоғары деректерді беру жылдамдығын ұсынды, ал осы стандартқа сәйкес келетін кейбір дискілер "PATA/100" дискілері ретінде сатылады.
x86 BIOS өлшеміне шектеулер
Бастапқыда, ATA дискісінің көлемі x86 BIOS жүйесінде 1-ден 45-ке дейінгі типтік нөмір арқылы сақталды, ол C/H/S параметрлерін және жиі диск бастары пайдаланылмағанда тұрақтайтын қону аймағын алдын ала анықтады. Кейіннен "пайдаланушы анықталатын" формат пайда болды.
Интерфейс өлшемдерінің шектеулері
Бірінші диск интерфейсі 22 биттік адрестеу режимін қолданды, нәтижесінде дискінің ең үлкен сыйымдылығы екі гигабайтқа дейін жетті. Кейіннен, алғашқы ресми ATA спецификациясы LBA28 арқылы 28 биттік адрестеу режимін қолданды, бұл әрқайсысы 512 байттан тұратын 228 секторды (блокты) адрестеуге мүмкіндік берді, нәтижесінде 128 ГиБ (137 ГБ) ең жоғары сыйымдылыққа қол жеткізілді. ATA 6 48 биттік адрестеуді енгізді, бұл шекті 128 ПиБ (144 ПБ) дейін арттырды. Осының салдарынан, 137 ГБ-тан астам сыйымдылығы бар кез келген ATA дискі ATA 6 немесе одан кейінгі нұсқасы болуы керек. Мұндай дискіні ATA 5 немесе одан бұрынғы интерфейсі бар хостқа қосу пайдалы сыйымдылықты интерфейстің ең жоғары шегімен шектейді. Кейбір операциялық жүйелер, соның ішінде Windows XP SP1-ге дейін және Windows 2000 SP3-ге дейін, LBA48-ді әдепкі бойынша өшіріп қояды, сондықтан пайдаланушы 137 гигабайттан үлкен ATA дискінің толық сыйымдылығын пайдалану үшін қосымша қадамдар жасауы қажет. Windows 98 сияқты ескі операциялық жүйелер 48 биттік LBA-ны мүлдем қолдамайды. Алайда, MSFN үшінші тарап тобының мүшелері Windows 98 дискі драйверлерін өзгертті, осы арқылы Windows 95 OSR2, Windows 98, Windows 98 SE және Windows ME жүйелеріне 48 биттік LBA үшін ресми емес қолдау қосты. LBA48-ді қолдайтын кейбір 16 биттік және 32 биттік операциялық жүйелер, 32 биттік арифметиканы ғана пайдалануына байланысты 2 ТиБ-тан үлкен дискілерді қолдамай қалуы мүмкін; бұл шектеу көптеген жүктеу секторларына да қатысты.
Бастылық және ескіру
Параллельді ATA (кейіннен жай ғана ATA немесе IDE деп аталды) енгізілгеннен кейін көп ұзамай дерлік жеке компьютерлер үшін негізгі сақтау құрылғысы интерфейсіне айналды. Кейбір жүйелерде үшінші және төртінші аналық плата интерфейсі қарастырылған, бұл аналық платаға сегіз АТА құрылғысын қосуға мүмкіндік берді. Көбінесе, осы қосымша ұңғыштар арзан RAID контроллерлері арқылы іске асырылды. 2003 жылы Serial ATA (SATA) енгізілгеннен кейін, Параллельді ATA қолданысы төмендеді. SATA интерфейсімен жабдықталған алғашқы аналық платалар әдетте бір PATA ұңғышын (екі PATA құрылғысына дейін) және бірнеше SATA ұңғышын қамтыды. Кейбір сол кездегі компьютерлер мен ноутбуктерде SATA қатты дискісі және PATA-ға қосылған оптикалық дискі жеке-жеке орнатылған. 2007 жылдан бастап, Intel ICH10 сияқты кейбір компьютерлік чипсеттер PATA қолдауын тоқтатты. Осы чипсеттерді пайдалана отырып, Параллельді ATA ұсынуды көздейтін аналық плата өндірушілері қосымша интерфейс чипін қосуға міндетті болды. Қазіргі заманғы компьютерлерде Параллельді ATA интерфейсі, тіпті ол болса да, сирек қолданылады, себебі аналық платада әдетте төрт немесе одан да көп Serial ATA ұңғыштары бар және барлық типтегі SATA құрылғылары кең таралған. Western Digital компаниясы PATA нарығынан бас тартқаннан кейін, PATA интерфейсі бар қатты дискілер 2013 жылдың желтоқсанынан бастап, арнайы қолданыстардан басқа, өндірілмейтін болды.
44-шiлкендi нұсқасы
44 контактілі PATA коннекторы ноутбуктердегі 2,5 дюймдік жетектер үшін қолданылады. Контактілер бір-біріне жақын орналасқан (2,0 мм қадам) және коннектор 40 контактілі коннектордан физикалық тұрғыдан кіші. Қосымша контактілер қуатты жеткізеді.
80 өткізгіш нұсқасы
ATA кабельдері тарихының көп бөлігінде 40 өткізгіштен тұрды (2,5 дюймдік дискілерге арналған кіші форма факторлы нұсқасы үшін 44 өткізгіш – қуат үшін қосымша төрт), бірақ UDMA/66 режимі енгізілгеннен кейін 80 өткізгішті нұсқа пайда болды. Жаңа кабельдегі барлық қосымша өткізгіштер – бұл жанындағы сигнал өткізгіштері арасындағы сыйымдық байланыстың әсерін азайту үшін сигнал өткізгіштерімен араластырылған жерлер. Сыйымдық байланыс жоғары жылдамдықтарда көбірек мәселе тудырады, ал бұл өзгеріс UDMA4 режимінің секундына 66 мегабайт (МБ/с) жылдамдықпен сенімді жұмыс істеуі үшін қажет болды. UDMA5 және UDMA6 режимдері де 80 өткізгішті кабельді қажет етеді. Өткізгіштердің саны екі есеге артқанымен, коннектор тіректерінің саны мен тіркесі 40 өткізгішті кабельдердегідей болып қалады, ал коннекторлардың сыртқы түрі өзгермейді. Ішкі құрылысы жағынан коннекторлар әртүрлі; 80 өткізгішті кабельге арналған коннекторлар көбірек жер өткізгіштерін жер тіректеріне қосады, ал 40 өткізгішті кабельге арналған коннекторлар жер өткізгіштерін жер тіректеріне біріншілік ретімен қосады. 80 өткізгішті кабельдер әдетте үш түрлі түсті коннекторлармен (бақылаушы, бас дискі және қосалқы дискі үшін көк, қара және сұр) келеді, ал 40 өткізгішті кабельдердің коннекторлары біртекті түсті (әдетте барлығы сұр) болады. 80 өткізгішті кабельдегі сұр коннектордың 28 CSEL тірегі қосылмаған, бұл оны кабельді конфигурациялау арқылы таңдалған дискілер үшін қосалқы позицияға айналдырады.
Қосылымдар арасындағы айырмашылықтар
Оң жақтағы суретте PATA коннекторлары кернеуді жеңілдету құрылғысын, қақпағын және кабельді алып тастағаннан кейін көрсетілген. Бірінші тіреуіш – коннектордың төменгі сол жағында, екінші тіреуіш – сол жақ жоғарғы жағында, және т.б., бірақ көк коннектордың төменгі суреті қарама-қарсы жақтан көрініс береді, ал бірінші тіреуіш – оң жақ жоғарғы жағында. Коннектор оқшаулауды ығыстыруға арналған: әрбір контактіде екі нүкте болады, олар ленталық кабельдің оқшаулауын бірлесіп дәлдікпен тесіп, көршілес өткізгіштердің оқшаулауын зақымдамай, қажетті өткізгішке қосылыс жасайды. Контактілердің ортаңғы қатарының барлығы жалпы жер шинасына қосылған және кабельдің тақ нөмірлі өткізгіштеріне бекітіледі. Контактілердің жоғарғы қатары – коннектордың жұп нөмірлі сокеттері (қосымшаның жұп нөмірлі тіреуіштерімен жұптасады) және кабельдің әрбір екінші жұп нөмірлі өткізгішіне бекітіледі. Контактілердің төменгі қатары – коннектордың тақ нөмірлі сокеттері (қосымшаның тақ нөмірлі тіреуіштерімен жұптасады) және кабельдің қалған жұп нөмірлі өткізгіштеріне жалғанады. 2-ші (сол жақтағы жоғарғы), 19-шы (ортадағы төменгі қатардағы), 22, 24, 26, 30 және 40-шы сокеттерге жалғаулардың жалпы жер шинасына қосылғанын назар аударыңыз. Сондай-ақ (үлкейтілген егжей-тегжейлі сурет, төменде, коннектордың қарама-қарсы жағынан қарап) көк коннектордың 34-ші сокеті ешқандай өткізгішке жанаспайды, бірақ басқа екі коннектордың 34-ші сокеттері сияқты, ол жалпы жер шинасына қосылған. Сұр коннекторда 28-ші сокеттің жоқ екеніне назар аударыңыз, сондықтан сұр коннекторға қосылған дискінің 28-ші тіреуіші ашық болады. Қара коннектордағы 28-ші және 34-ші сокеттер толыққанды қалыпты, сондықтан қара коннекторға қосылған дискінің 28-ші және 34-ші тіреуіштері кабельге қосылады. Қара дискінің 28-ші тіреуіші хосттың қосымшасының 28-ші тіреуішіне жетеді, бірақ сұр дискінің 28-ші тіреуішіне жетпейді, ал қара дискінің 34-ші тіреуіші сұр дискінің 34-ші тіреуішіне жетеді, бірақ хосттың 34-ші тіреуішіне жетпейді. Оның орнына хосттың 34-ші тіреуіші жерге қосылған. Стандарт орнатушы мен кабель өндірушісі үшін оңай анықтау үшін түсті кодталған коннекторларды қолдануды талап етеді. Үш коннектордың барлығы бір-бірінен ерекшеленеді. Көк (хост) коннекторының ішінде 34-ші тіреуіш үшін сокет жерге қосылған, бірақ кабельдің ешқандай өткізгішіне қосылмаған. Ескі 40 өткізгіштік кабельдер 34-ші тіреуішті жерге қоспайды, сондықтан жерге қосылудың болуы 80 өткізгіштік кабель орнатылғанын көрсетеді. 34-ші тіреуіштің өткізгіші басқа түрлерде қалыпты түрде бекітіледі және жерге қосылмайды. Кабельді кері орнату (жүйелік тақтадағы қара коннектор, қашықтағы құрылғыдағы көк коннектор және орталық құрылғыдағы сұр коннектор) қашықтағы құрылғының 34-ші тіреуішін жерге қосып, хосттың 34-ші тіреуішін орталық құрылғының 34-ші тіреуішіне қосады. Сұр орталық коннекторы 28-ші тіреуішпен қосылысты қалдырады, бірақ 34-ші тіреуішті қалыпты түрде қосады, ал қара ұш коннекторы 28-ші және 34-ші тіреуіштерді де қалыпты түрде қосады.
Бір кабельдегі бірнеше құрылғы
Егер екі құрылғы бір кабельге қосылса, біреуі 0 құрылғысы (бұрынғыда жиі бас құрылғы деп белгіленетін) және екіншісі 1 құрылғысы (бұрынғыда жиі құл құрылғы деп белгіленетін) ретінде тағайындалуы керек. Бұл ерекшелік екі дискке де қақтығыссыз кабельді пайдалануға мүмкіндік беру үшін қажет. «Құрылғы» және «диск» терминдері индустрияда бір-бірін алмастыра қолданылады, мысалы, бас диск немесе бас құрылғы. 0 құрылғысы – компьютердің BIOS және/немесе операциялық жүйесінде әдетте «бірінші» болып көрінетін диск. Көптеген жеке компьютерлерде дисктер әрқайсысында бір белсенді негізгі бөлімдерге сілтеме жасай отырып, 0 құрылғысы үшін «C:», ал 1 құрылғысы үшін «D:» деп белгіленеді. Құрылғының қолдануы тиіс режим көбінесе құрылғының өзіндегі селекторлық қосқыш арқылы орнатылады, оны 0 (бас) немесе 1 (құл) құрылғысына қолмен орнату қажет. Егер кабельде бір ғана құрылғы болса, ол 0 құрылғысы ретінде конфигурациялануы керек. Дегенмен, кейбір белгілі бір кезеңдегі дисктерде осы конфигурация үшін (әсіресе Western Digital) «Single» деп аталатын арнайы параметр бар. Сонымен қатар, қолданыстағы аппараттық және бағдарламалық жасақтамаға байланысты, кабельдегі бір диск, тіпті 1 құрылғысы ретінде конфигурацияланса да, сенімді жұмыс істей алады (әсіресе оптикалық диск екінші ATA интерфейсіндегі жалғыз құрылғы болған жағдайларда). «Негізгі» және «екіншілік» терминдері әдетте екі IDE кабеліне қатысты қолданылады, олардың әрқайсысында екі диск болуы мүмкін (негізгі бас, негізгі құл, екіншілік бас, екіншілік құл).
Қабырғаны таңдау
Cable select деп аталатын диск режимі ATA 1-де қосымша мүмкіндік ретінде сипатталды және ATA 5-тен бастап кеңінен қолданыла бастады. "Кабельді таңдау" режиміне орнатылған диск кабельдегі орнына қарай автоматты түрде 0 немесе 1 құрылғы ретінде конфигурацияланады. Кабельді таңдау 28-ші тіреуіш арқылы басқарылады. Хост адаптері осы тіреуішті жерге қояды; егер құрылғы тіреуіштің жерге қосылғанын анықтаса, ол 0 құрылғысы (мастер) болады; егер тіреуіш 28 ашық екенін анықтаса, құрылғы 1 құрылғысы (құл) болады. Бұл параметр әдетте дисктегі "кабельді таңдау" деп аталатын, әдетте CS деп белгіленген, 0/1 құрылғысы параметрінен бөлек тіреуіш арқылы таңдалады. Егер екі диск 0 және 1 құрылғысы ретінде қолмен конфигурацияланса, бұл конфигурация олардың кабельдегі орнына сәйкес келуі міндетті емес екенін ескеріңіз. 28-ші тіреуіш тек дисктердің кабельдегі орнын анықтау үшін қолданылады; хост оны дисктермен байланыс кезінде пайдаланбайды. Басқаша айтқанда, дисктердегі тіреуіштерді пайдаланып қолмен орнатылған мастер/құл орнатулары басымдыққа ие және оларды таспалы кабельдің кез келген жалғауышына еркін орналастыруға мүмкіндік береді. 40 өткізгішті кабельмен кабельді таңдауды жүзеге асыру үшін екі құрылғыны қосудың арасындағы 28-ші тіреуіштің сымын кесіп тастау жиі қолданылатын; құл құрылғы 1 кабельдің соңында, ал мастер құрылғы 0 ортаңғы жалғауышта орналастырылады. Бұл тәсіл кейінірек шыққан нұсқаларда да қолданылды. Дегенмен, оның бір кемшілігі бар еді: егер 2 диск кабеліне ортаңғы жалғауышты пайдалана отырып, тек бір мастер құрылғы болса, бұл физикалық жайлылық және электрлік себептерге байланысты пайдаланбаған кабель бөлігіне әкеледі. Бұл бөлік сигналдың шағылысуына, әсіресе жоғары жылдамдықтарда себеп болады. ATAPI5/UDMA4 үшін анықталған 80 өткізгішті кабельден бастап, мастер құрылғы 0 кабельдің хосттан алыс жағындағы қара жалғауышта, құл құрылғы 1 сұр ортаңғы жалғауышта, ал көк жалғауыш хостқа (мысалы, аналық плата IDE жалғауышына немесе IDE картасына) қосылады. Сондықтан, егер екі диск кабеліне қара жалғауыш арқылы тек бір (мастер 0) құрылғы қосылса, шағылысуды тудыратын кабель бөлігі болмайды (пайдаланбаған жалғауыш енді таспаның ортасында орналасқан). Сонымен қатар, кабельді таңдау енді сұр ортаңғы құрылғы жалғауышында, әдетте жалғауыш корпусынан 28-ші тіреуішті алып тастау арқылы жүзеге асырылады.
Ілеспелі, бір-біріне ауысқан және кезекке қойылған операциялар
ATA 3-ке дейінгі параллель ATA протоколдары, ATA интерфейсінде команда берілгеннен кейін, одан кейінгі ешқандай команда берілгенге дейін оның аяқталуын талап етеді. Құрылғылардағы операциялар, ATA хост интерфейсіне қатысты, бір уақытта тек бір операцияны қатар орындау керек. Хост ATA интерфейсінің бірінші сұраныстың барлық уақытында жұмыс істеп, бірінші сұраныс аяқталғанша екінші сұраныс туралы хабарлау мүмкін еместігін түсіну пайдалы. Интерфейске сұрауларды тізбектеу функциясы әдетте хост операциялық жүйесіндегі құрылғы драйвері арқылы орындалады. ATA 4 және одан кейінгі нұсқаларында "бір-бірімен қабаттасқан мүмкіндіктер жинағы" және "кезектегі мүмкіндіктер жинағы" қосымша мүмкіндіктер ретінде енгізілді, екеуіне де "Tagged Command Queuing" (TCQ) деген атау берілді, бұл SCSI-ден алынған мүмкіндіктер жинағына сілтеме, оны ATA нұсқасы имитациялауға тырысады. Дегенмен, бұл мүмкіндіктер жинағы ISA шинасының бастапқы кеңейтілуі ретінде бағдарламалық үйлесімділікті сақтау мақсатымен жүзеге асырылғандықтан, нақты параллель ATA өнімдері мен құрылғы драйверлерінде оларға қолдау көрсету өте сирек. Бұл орындалу CPU-дың артық пайдалануына әкелді, бұл командаларды тізбектеудің артықшылықтарын жоққа шығарды. Керісінше, басқа сақтау шиналарында бір-бірімен қабаттасқан және кезекке қойылған операциялар кең таралған; атап айтқанда, SCSI-дің белгіленген командаларды тізбектеу нұсқасы ISA үшін жасалған API-мен үйлесімді болу қажеттілігін сезінбеді, бұл PCI сияқты бірінші тарап DMA-ны қолдайтын шиналарда төмен шығындармен жоғары өнімділікке қол жеткізуге мүмкіндік берді. Бұл SCSI-дің басты артықшылығы ретінде ұзақ уақыттан бері танылды. Serial ATA стандарты алғашқы нұсқасынан бастап туалас командаларды тізбектеуді (NCQ) қолдайды, бірақ ол хост адаптерлері мен мақсатты құрылғылар үшін міндетті емес мүмкіндік. Көптеген ескі PC аналық платалары NCQ-ны қолдамайды, бірақ қазіргі заманғы SATA қатты дискілері мен SATA құрамындағы дискілер әдетте NCQ-ны қолдайды, ал алмалы (CD/DVD) дискілерде олай емес, себебі оларды басқару үшін қолданылатын ATAPI командалар жинағы кезекке қойылған операцияларды тыйым салады.
Бір кабельдегі екі құрылғы жылдамдық әсері
Бір кабельде баяу құрылғы жылдам құрылғының жұмысына қаншалықты әсер ететіні туралы көп пікірталас болып жатыр. Әсері бар, бірақ пікірталас екі түрлі себептің шатасуынан туындайды, олар бұл жерде "Ең төменгі жылдамдық" және "Бір уақытта бір операция" деп аталады.
"Ең төменгі жылдамдық"
Ертедегі ATA хост адаптерлерінде, егер бір кабельге әртүрлі жылдамдық мүмкіндіктері бар екі құрылғы қосылса, екі құрылғының деректерді беруі де баяу құрылғының жылдамдығымен шектелуі мүмкін. Бірақ, барлық қазіргі заманғы ATA хост адаптерлерінде мұндай болмайды, себебі олар тәуелсіз құрылғы уақытын қолдайды. Бұл кабельге қосылған әрбір құрылғыға өзінің ең жоғары жылдамдығымен деректерді беруге мүмкіндік береді. Тіпті тәуелсіз уақытты қолдамайтын ескі адаптерлерде де бұл әсер тек оқу немесе жазу операциясының деректерді беру кезеңіне ғана қатысты.
"Бір уақытта бір операция"
Бұл ATA-ның параллель өнімдерінің көпшілігінде қабаттасқан және кезекке қойылған мүмкіндіктер жиынтығының болмауынан туындайды. Бір кабельдегі бір құрылғы ғана бір уақытта оқу немесе жазу операциясын жүзеге асыра алады; сондықтан, бір кабельде баяу құрылғымен бірге орналасқан жылдам құрылғы, оны жиі пайдаланғанда, баяу құрылғы өз жұмысын аяқтағанша күтуі керек. Дегенмен, қазіргі заманғы құрылғылардың көпшілігі деректерді (баяу) магниттік жадқа жазудан бұрын, оларды өздерінің ішкі кэш жадында сақтағаннан кейін жазу операцияларын аяқталған деп хабарлайды. Бұл "бір уақытта бір операция" шектемесінің әсерін азайтып, кабельдегі екінші құрылғыға командаларды жіберуге мүмкіндік береді. Бұл жүйенің өнімділігіне қаншалықты әсер ететіні қолданбаға байланысты. Мысалы, деректерді оптикалық дискіден қатты дискіге көшіргенде (мысалы, бағдарламалық құралды орнату кезінде), бұл әсер маңызды болмауы мүмкін. Мұндай тапсырмалар оптикалық дискінің жылдамдығымен шектеледі, ол қай жерде болса да. Бірақ егер бұл қатты диск басқа тапсырмаларды да бір уақытта жақсы өңдеуі керек болса, онда оны оптикалық дискпен бір кабельде орналастырмаған жөн.
ATA стандарттары нұсқалары, беру жылдамдықтары және мүмкіндіктері
Келесі кестеде ATA стандарттарының нұсқаларының атаулары және олардың әрқайсысы қолдайтын тасымалдау режимдері мен жылдамдықтары көрсетілген. Әрбір режим үшін тасымалдау жылдамдығы (мысалы, UDMA4 үшін 66,7 МБ/с, көбінесе "Ultra DMA 66" деп аталады, ATA 5 стандартымен анықталған) кабельдегі максималды теориялық тасымалдау жылдамдығын көрсетеді. Бұл екі байтты тиімді сағат жиілігімен көбейту нәтижесінде шығады және әрбір сағат циклының соңғы пайдаланушы деректерін тасымалдау үшін пайдаланылатыны болжанады. Бірақ іс жүзінде протоколдық шығындар осы мәнді азайтады. ATA адаптері қосылған хост-шинадағы кептеліс адаптердің максималды жүктемелік тасымалдау жылдамдығын шектеуі мүмкін. Мысалы, дәстүрлі PCI шинасының максималды деректерді тасымалдау жылдамдығы 133 МБ/с құрайды және ол шинадағы барлық активті құрылғылар арасында бөліседі. Сонымен қатар, 2005 жылы 80 МБ/с-тан жоғары тұрақты тасымалдау жылдамдықтарын өлшеуге қабілетті АТА қатты дискілері болған жоқ. Алайда, тұрақты тасымалдау жылдамдығын сынау нәтижелері көптеген жұмыс жүктемелері үшін шынайы өнімділік күтілімдерін бермейді: олар іздеу уақыты немесе айналу кешігуінен минималды кешігуге тап болатын арнайы I/O жүктемелерін пайдаланады. Қатты дискінің көптеген жұмыс жүктемелеріндегі өнімділік ең алдымен осы екі фактормен шектеледі, ал шинадағы тасымалдау жылдамдығы маңыздылығы бойынша үшінші орында тұрады. Сондықтан, 66 МБ/с-тан жоғары тасымалдау жылдамдығының шектеулері қатты диск өзінің ішкі кэшінен оқып, барлық I/O сұраныстарын қанағаттандыра алатын жағдайларда ғана өнімділікке әсер етеді – бұл, әсіресе операциялық жүйе мұндай деректерді әдетте буферде сақтайтындықтан, сирек кездесетін жағдай. 2021 жылғы деректер бойынша, механикалық қатты дискілер 524 МБ/с жылдамдықпен деректерді тасымалдай алады, бұл PATA/133 спецификациясының мүмкіндіктерінен әлдеқайда асып түседі. Жоғары өнімділіктегі қатты күйдегі дискілер 7000–7500 МБ/с жылдамдықпен деректерді тасымалдай алады. Деректерді контроллер мен дискі арасында тасымалдау кезінде қателерді анықтау үшін тек Ultra DMA режимдері CRC-ні пайдаланады. Бұл 16 биттік CRC, ол дерек блоктары үшін ғана қолданылады. Командалық және мәртебелік блоктарды тасымалдау үшін CRC қажет болатын жылдам сигнал беру әдістері қолданылмайды. Салыстыру үшін, Serial ATA-да командалар мен деректер үшін 32 биттік CRC қолданылады.
Әр ATA-ның жаңа редакциясымен енгізілген ерекшеліктер
Стандарт Басқа атаулар Жаңа беру режимдері Максималды дискі көлемі (512 байт сектор) Басқа маңызды өзгерістер ANSI сілтемесі IDE (pre ATA) IDE PIO 0 2 GiB (2,1 GB) 22 биттік логикалық блок адрестеу (LBA) – ATA 1 ATA, IDE PIO 0, 1, 2[[WDMA (компьютер) Көп сөзді DMA 0 128 GiB (137 GB) 28 биттік логикалық блок адрестеу (LBA) X3.221 1994 (1999 жылдан бері ескірген) ATA 2 EIDE, Fast ATA, Fast IDE, Ultra ATA PIO 3, 4, Multi word DMA 1, 2 PCMCIA жалғауышы. Дискіні анықтау командасы. Plug and Play қолдауы. X3.279 1996 (2001 жылдан бері ескірген) ATA 3 EIDE Бір сөзді DMA режимдері алынып тасталды S. M. A. R. T., Қауіпсіздік, 2,5" дискілер үшін 44 контактілі жалғауыш X3.298 1997 (2002 жылдан бері ескірген) ATA/ATAPI 4 ATA 4, Ultra ATA/33 Ultra DMA 0, 1, 2, сонымен қатар UDMA/33 AT Attachment Packet Interface (ATAPI) (CD ROM, таспа дисктері және т.б. үшін қолдау), Опциялық жапсырылған және кезекке қойылған командалар жиынтығы, Хост қорғалған аймағы (HPA), CompactFlash Association (CFA) қатты күйдегі дискілер үшін NCITS 317 1998 ATA/ATAPI 5 ATA 5, Ultra ATA/66 Ultra DMA 3, 4, сонымен қатар UDMA/66 80 сымды кабельдер; CompactFlash жалғауышы NCITS 340 2000 ATA/ATAPI 6 ATA 6, Ultra ATA/100 UDMA 5, сонымен қатар UDMA/100 128 PiB (144 PB) 48 биттік LBA, Құрылғы конфигурациясының жабыны (DCO), Автоматты дыбыстық басқару (AAM) CHS деректерді адрестеу әдісі ескірген NCITS 361 2002 ATA/ATAPI 7 ATA 7, Ultra ATA/133 UDMA 6, сонымен қатар UDMA/133 SATA/150, SATA 1.0, Ағынмен жіберу мүмкіндігі, пакеттік емес құрылғылар үшін ұзын логикалық/физикалық сектор мүмкіндігі INCITS 397 2005 (1 том) INCITS 397 2005 (2 том) INCITS 397 2005 (3 том) ATA/ATAPI 8 ATA 8 – Гибридтік дискі, жылдам OS файлдарын жеделдету үшін құбылмалы емес кэшпен INCITS 452 2008 ATA/ATAPI 8 ACS 2 – Деректер жинағын басқару, Кеңейтілген қуат жағдайлары, CFast, қосымша статистика және т.б. INCITS 482 2012
Анықталған беру режимдерінің жылдамдығы
+ Көшіру режимдері Режим № Максималды көшіру жылдамдығы (МБ/с) цикл уақыты PIO 0 3,3 600 нс 1 5,2 383 нс 2 8,3 240 нс 3 11,1 180 нс 4 16,7 120 нс Бір сөздік DMA 0 2,1 960 нс 1 4,2 480 нс 2 8,3 240 нс Көп сөздік DMA 0 4,2 480 нс 1 13,3 150 нс 2 16,7 120 нс 3 20 100 нс 4 167 24 нс ÷ 2
ATAPI Алып тасталатын медиа құрылғысы (ARMD)
CD және DVD дисктерінен басқа, алынып-қойылатын медиасы бар ATAPI құрылғылары ARMD (ATAPI Removable Media Device) ретінде жіктеледі және операциялық жүйеге супер дискета (бөлінбеген медиа) немесе қатты диск (бөлінген медиа) ретінде көріне алады. Бұларды бастапқыда Compaq Computer Corporation және Phoenix Technologies компаниялары әзірлеген ATAPI Removable Media Device BIOS спецификациясына сәйкес келетін BIOS жүктелетін құрылғы ретінде қолдауға болады. Ол жеке компьютердің BIOS-ында Zip дисктері, Jaz дисктері, SuperDisk (LS 120) дисктері және осыған ұқсас құрылғылардан компьютерді жүктеуге мүмкіндік беретін шарттарды анықтайды. Бұл құрылғыларда дискеталар сияқты алынып-қойылатын медиа бар, бірақ сыйымдылығы қатты дискілерге жақын, ал бағдарламалау талаптары екеуінен де өзгеше. Дискета контроллері интерфейсінің шектеулеріне байланысты осы құрылғылардың көпшілігі ATAPI құрылғылары болды, олар хост-компьютердің ATA интерфейстерінің біріне, қатты дискіге немесе CD-ROM құрылғысына ұқсас қосылды. Дегенмен, қолданыстағы BIOS стандарттары бұл құрылғыларды қолдамады. ARMD-ға сәйкес келетін BIOS осы құрылғыларды операциялық жүйеде құрылғыға арналған ерекше кодты қажет етпей-ақ жүктеуге және пайдалануға мүмкіндік береді. ARMD-ді жүзеге асыратын BIOS пайдаланушыға ARMD құрылғыларын жүктеу іздеу тізіміне қосуға мүмкіндік береді. Әдетте ARMD құрылғысы дискетадан бұрын жүктеу ретімен конфигурацияланады. Дискета сияқты, егер ARMD дискісінде жүктелетін медиа болса, BIOS одан жүктеледі; болмаса, BIOS іздеу тізімін жалғастырады, әдетте қатты диск соңында. ARMD-ның екі түрі бар: ARMD FDD және ARMD HDD. Бастапқыда ARMD құрылғыларды өте үлкен дискета құрылғысы ретінде көрсетті, яғни негізгі дискета құрылғысы 00h немесе қосымша құрылғы 01h. Кейбір операциялық жүйелер стандартты дискеталардан әлдеқайда үлкен сыйымдылықтағы дискеталарды қолдау үшін кодты өзгертуді қажет етті. Сондай-ақ, стандартты дискета эмуляциясы Iomega Zip дискілері сияқты кейбір жоғары сыйымды дискеталар үшін қолайсыз болып шықты. Кейіннен бұл мәселелерді шешу үшін ARMD HDD, ARMD "қатты дискі құрылғысы" түрі жасалды. ARMD HDD-де ARMD құрылғысы BIOS және операциялық жүйеде қатты дискі ретінде көрінеді.
ATA Ethernet арқылы
2004 жылдың тамызында Корайд компаниясының Сэм Хопкинс және Брантли Койл PATA хост-адаптеріне тікелей қосылудың орнына, ATA командаларын Ethernet желісі арқылы жіберу үшін жеңіл ATA over Ethernet протоколын жасады. Бұл, сақтау аймақтық желісі (SAN) қолданбаларында бұрыннан қолданылып келген блок протоколын қайта пайдалануға мүмкіндік берді.