IDE接口资料

IDE接口资料 ide接口资料 硬盘最基本的组成部分是由坚硬金属材料制成的涂以磁性介质的盘片，不同容量硬盘的盘片数不等。每个盘片有两面，都可记录信息。盘片被分成许多扇形的区域，每个区域叫一个扇区，每个扇区可存储128×2的N次方(N,0.1.2.3)字节信息。在DOS中每扇区是128×2的2次方,512字节，盘片表面上以盘片中心为圆心，不同半径的同心圆称为磁道。硬盘中，不同盘片相同半径的磁道所组成的圆柱称为柱面。磁道与柱面都是表示不同半径的圆，在许多场合，磁道和柱面可以互换使用，我们知道，每个磁盘有两个面，每个面都有一个磁头，习惯用磁头号来区分。扇区，磁道(或柱面)和磁头数构成了硬盘结构的基本参数，帮这些参数可以得到硬盘的容量，基计算公式为: 存储容量,磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数 要点:(1)硬盘有数个盘片，每盘片两个面，每个面一个磁头 标准 IDE (ATA)硬盘接口 (2)盘片被划分为多个扇形区域即扇区 CN3 作为接口,包括了硬件和软件两部分:接口设备是硬件,接口信号规约标准信号名称及简要描述 信号名称及简要描述 (3)同一盘片不同半径的同心圆为磁道 是软件。接口信号规约标准对每一根信号线进行定义,定义内容包括信号的属性PIN# PIN# (4)不同盘片相同半径构成的圆柱面即柱面 (控制信号、状态信号、还是数据信号)、方向和有效电平(高电平有效还是RESET# 复位输出低有效 GND 公共地 1 2 (5)公式: 存储容量,磁头数×磁道(柱面)数×每道扇区数×每扇区字节数 低电平有效)。只有符合接口标准的外设，才能连接使用。基本的硬盘接口标D7 双向数据总线 D8 双向数据总线 3 4 (6)信息记录可表示为:××磁道(柱面)，××磁头，××扇区 准有四种D6 双向数据总线 ,即ST506,IDE,ESDI,SCSI。对于用户来讲D9 双向数据总线 ,并不要求详细了解接口软5 6 D5 双向数据总线 D10 双向数据总线 7 8 硬件的细节,只要保证接口标准相符即可连接使用。ST506是Seagate公司开发D4 双向数据总线 D11 双向数据总线 9 10 的最早的一种接口标准。ESDI的原文是Enhanced Small Device Interface,即D3 双向数据总线 D12 双向数据总线 11 12 增强型小设备接口,是由美国的Maxtor、Shugart、CDC和XEBEC等公司联合开D2 双向数据总线 D13 双向数据总线 13 14 发的一种高性能硬盘接口。ST506和ESDI标准都已经淘汰,目前在微机中使用D1 双向数据总线 D14 双向数据总线 15 16 最广泛的是IDE和SCSI标准。 D0 双向数据总线 LSB D15 双向数据总线 MSB 17 18 GND 公共地 NC 空脚 19 20 一、 IDE接口标准 DRQ DMA 请求输入 GND 公共地 21 22 IOW# GND 公共地 23 24 IDE的原文是Integrated Device Electronics,即集成设备电子部件。它 IOR# I/O 写控制GND 公共地 25 26 是由Compaq开发并由Western Digital公司生产的控制器接口。IDE是在 IOCHRDY I/O 读控制线输出 CSEL 定义不明确未用 27 28 ST506的基础上改进而成的,它的最大特点是把控制器集成到驱动器内。因此在 DACK# IO 通道准备线输出 GND 公共地 29 30 硬盘适配卡中,不再有控制器这一部分了。这样做的最大好处是可以消除驱动器 IOCS16# DMA 响应输输入 IRQ 中断请求输入上升沿 31 32 和控制器之间的数据丢失问,使数据传输十分可靠。这就可以提高每磁道的扇16 位数据传出 A1 地址线输出 PDIAG 驱动器自检通过输入 33 34 区数到30以上,从而增大容量。由于控制器电路并入驱动器内,因此从驱动器中送输入 A0 地址线输出 A2 地址线输出 35 36 引出的信号线已不是控制器和驱动器之间的接口信号线,而是通过简单处理后可CS3FX# 控制寄存器块片选输出 CS1FX# 37 38 与主系统连接的接口信号线,这种接口方式是与ST506接口不同的。IDE采用了DASP# 驱动器有效输入 GND 公共地 39 40 命令寄40线的单组电缆连接。在IDE的接口中,除了对AT总线上的信号作必要的控制 IDE 接口的硬盘驱动器提供了两种数据传输模式:PIO存器块片选之外,基本上是原封不动地送往硬盘驱动器。由此可见,IDE实际上是系统级的模式和DMA模式。由于PIO模式控制相对容易，提供了一种编输出 接口,而ST506、ESDI属于设备级接口。因此,在有的资料上也称IDE为ATA接程控制输入/输出的快速传输。该模式采用高速的数据块口(AT-Attachment:AT嵌入式接口)。由于把控制器集成到驱动器之中,适配卡I/O，以扇区为单位，用中断请求方式与CPU进行批量数据交 换。在扇区读写操作时，一次按16位长度通过内部的高速PIO数据寄存器传 输。通常情况下，数据传输以扇区为单位，每传输一扇区数据产生一个中断。 硬盘驱动器即为硬盘. 已变得十分简单,现在的微机系统中已不再使用适配卡，而把适配电路集成到系统主板上,并留有专门的IDE连接器插口。IDE由于具有多种优点,且成本低廉,在个人微机系统中得到了最广泛的应用。 二、 增强型IDE(EIDE)接口标准 增强型IDE (Enhanced IDE)是Western Digital为取代IDE而开发的接口标准。在采用EIDE接口的微机系统中,EIDE接口已直接集成在主板上,因此不必再购买单独的适配卡。与IDE相比,EIDE有以下几个方面的特点: 1.支持大容量硬盘,最大容量可达8.4GB。而原有的IDE标准,因受到硬盘磁头数(最大为16)的限制,其管理的最大硬盘容量不超过528MB。 2.EIDE标准支持除硬盘以外的其它外设。旧的IDE标准只支持硬盘,因此它只是一个硬盘标准。而EIDE支持符合ATAPI接口(AT Attachment Packet Interface)标准的磁带驱动器和CD-ROM驱动器。因此我们在谈到IDE连接的对象时,只能说硬盘,而谈到EIDE连接的对象时就可笼统地说EIDE设备。 3.可连接更多的外设,最多可连接四台EIDE设备。原有IDE只提供一个IDE插座,最多只能挂接两个硬盘。EIDE提供了两个接口插座,分别称为第一IDE(Primary)接口插座和第二IDE(Secondary)接口插座。每个插座又可连接两个设备,分别称为主(Master)和从(Slave)设备。因此一共可连接四台设备。第一IDE接口也称为主通道,它通常与高速的局部总线相连,用于挂接硬盘等高速的主IDE设备(Primary IDE Device)。第二IDE接口称为辅通道,一般与ISA总线相连,可挂接CD-ROM或磁带机等辅IDE设备(Secondary IDE Device)。在BIOS设置中,要求用户对Secondary IDE Device的数量、主从设备的工作模式进行设置。 4.EIDE具有更高的数据传输速率。原有的IDE驱动器的最大突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)仅为3MB/s。突发数据传输率是指从硬盘缓冲区读取数据的速度,其单位常用每秒兆字节(MB/s)或每秒兆位(Mb/s)。EIDE支持硬盘标准组织SFFC (Small Form Factor Commitee)在1993年制定的宿主传输标准,如PIO (Programmed Input/Output)Mode 3以及PIO Mode 4,其突发数据传输率可达11.1MB/s和16.6MB/s;也支持Multiword Mode 1 DMA以及 Multiword Mode 2 DMA,其突发数据传输率为13.3MB/s和16.6MB/s。为了说明不同的传输标准,通常把支持PIO Mode 3或Multiword Mode 1 DMA的系统和硬盘称为Fast ATA,而把支持PIO Mode 4或Multiword Mode 2 DMA的系统和硬 ATA-2。 盘称为Fast 5.为了支持大容量硬盘，EIDE支持三种硬盘工作模式:NORMAL、LBA和LARGE模式。 ?NORMAL 普通模式 这是原有IDE方式。在此方式下对硬盘访问时,BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。在普通模式下支持的最大柱面数为1024,最大磁头数为16,最大扇区数为63,每扇区字节数为512。因此支持最大硬盘容量为:512×63×16×1024=528MB。 在此模式下即使硬盘的实际物理容量更大,但可访问的硬盘空间也只能是528MB。 ?LBA(Logical Block Addressing) 逻辑块寻址模式 这种模式所管理的硬盘空间突破了528KB的瓶颈,可达8.4GB。在LBA模式下,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时,由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在LBA模式下,可设置的最大磁头数为255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:512×63×255×1024=8.4GB。 ?LARGE 大硬盘模式 当硬盘的柱面超过1024而又不为LBA支持时可采用此种模式。LARGE模式采取的方法是把柱面数除以2,把磁头数乘以2,其结果总容量不变。例如,在NORMAL模式下柱面数为1220,磁头数为16,进入LARGE模式则柱面数为610,磁头数32。这样在DOS看来柱面数小于1024,即可正常工作。相反的转换进程由BIOS的INT 13H完成,以便取得正确的硬盘地址。LARGE模式支持的最大硬盘容量为:512×63×32×512=528MB 用户可根据配置的实际硬盘在上述三种工作模式中选择设置。 三、Ultra DMA33和Ultra DMA66接口标准 在ATA-2标准推出之后，SFFC又推出了ATA-3标准。ATA-3标准的主要特点是提高ATA-2的安全性和可靠性。ATA-3本身并没有定义更高的传输模式。此外，ATA标准本身只支持硬盘，前面我们说过EIDE支持符合ATAPI接口标准的磁带驱动器和CD-ROM驱动器，但是这些ATAPI设备和硬盘驱动器有很多区别，因此需要通过专门的驱动程序来处理。为此SFFC将推出ATA-4标准，该标准将集成ATA-3和ATAPI并且支持更高的传输模式。在ATA-4标准没有正式推出之前，作为一个过渡性的标准,Quantum和Intel推出了Ultra ATA(Ultra DMA)标准。 Ultra ATA的第一个标准是Ultra DMA33(简称UDMA33)，也有人把它称为ATA-3。符合该标准的主板和硬盘在97年已经投放市场。UDMA33的主要特点如 下: 1.通过改善的驱动程序，充分利用硬盘控制器的性能，使硬盘在数据传输过程中避免CPU的过多干预，使系统的并行工作能力进一步地提高。 2.能够在时序脉冲的上下两相进行数据传输，传输速率比单相工作的硬盘提高一倍。因此其突发数据传输率理论上可从16.6MB/s提高到33MB/s。但由于系统开销等原因，实际的带宽没有达到33MB/s。几种主要UDMA33硬盘的实测带宽在26MB/s,30MB/s左右。 3.由硬盘产生选通信号，并同时把缓冲区中的数据送到总线，避免了由主机送来选通信号造成的延时。 Ultra DMA66(或者Ultra ATA-66)是由Quantum和Intel在98年2月份提出的最新标准。Ultra DMA66对Ultra DMA33改进主要在以下几个方面: 1.进一步提高了数据传输率，其突发数据传输率理论上可达66.6MB/s。 2.采用了新型的CRC循环冗余校验。在突发传输数据时，主机和硬盘同时各自计算CRC并存入自己的寄存器中。突发传输结束后，主机把CRC寄存器中 的值送到硬盘并与硬盘CRC寄存器中的值进行比较，从而进一步提高了数据传输的可靠性。 3.改用80pin的排线(保留了与现有的电脑兼容的40pin排线，增加了40条地线)，以保证在高速数据传输中降低相邻信号线间的干扰。 虽然Intel目前尚未发布支持Ultra DMA66硬盘模式的芯片组,但是VIA Apollo Pro芯片组已经提供了对Ultra DMA66硬盘的支持。部分主板如磐英 112A也提供了支持Ultra DMA66硬盘的接口。目前市场上已有Ultra ATA-P2- 66硬盘出售。 使用UDMA33/66标准必须具备以下几个条件: ?主板(控制芯片组)支持UDMA33/66; ?硬盘支持UDMA33/66规范; ?正确安装硬盘的UDMA33/66驱动程序。 作为接口,包括了硬件和软件两部分:接口设备是硬件,接口信号规约标准是软件。接口信号规约标准对每一根信号线进行定义,定义内容包括信号的属性(控制信号、状态信号、还是数据信号)、方向和有效电平(高电平有效还是低电平有效)。只有符合接口标准的外设，才能连接使用。基本的硬盘接口标准有四种,即ST506,IDE,ESDI,SCSI。对于用户来讲,并不要求详细了解接口软硬件的细节,只要保证接口标准相符即可连接使用。ST506是Seagate公司开发的最早的一种接口标准。ESDI的原文是Enhanced Small Device Interface,即增强型小设备接口,是由美国的Maxtor、Shugart、CDC和XEBEC等公司联合开发的一种高性能硬盘接口。ST506和ESDI标准都已经淘汰,目前在微机中使用最广泛的是IDE和SCSI标准。 一、 IDE接口标准 IDE的原文是Integrated Device Electronics,即集成设备电子部件。它是由Compaq开发并由Western Digital公司生产的控制器接口。IDE是在 ST506的基础上改进而成的,它的最大特点是把控制器集成到驱动器内。因此在硬盘适配卡中,不再有控制器这一部分了。这样做的最大好处是可以消除驱动器和控制器之间的数据丢失问题,使数据传输十分可靠。这就可以提高每磁道的扇区数到30以上,从而增大容量。由于控制器电路并入驱动器内,因此从驱动器中引出的信号线已不是控制器和驱动器之间的接口信号线,而是通过简单处理后可与主系统连接的接口信号线,这种接口方式是与ST506接口不同的。IDE采用了40线的单组电缆连接。在IDE的接口中,除了对AT总线上的信号作必要的控制之外,基本上是原封不动地送往硬盘驱动器。由此可见,IDE实际上是系统级的接口,而ST506、ESDI属于设备级接口。因此,在有的资料上也称IDE为ATA接口(AT-Attachment:AT嵌入式接口)。由于把控制器集成到驱动器之中,适配卡已变得十分简单,现在的微机系统中已不再使用适配卡，而把适配电路集成到系 并留有专门的IDE连接器插口。IDE由于具有多种优点,且成本低廉,统主板上, 在个人微机系统中得到了最广泛的应用。 二、 增强型IDE(EIDE)接口标准 增强型IDE (Enhanced IDE)是Western Digital为取代IDE而开发的接口标准。在采用EIDE接口的微机系统中,EIDE接口已直接集成在主板上,因此不 ,EIDE有以下几个方面的特点: 必再购买单独的适配卡。与IDE相比 1.支持大容量硬盘,最大容量可达8.4GB。而原有的IDE标准,因受到硬盘磁头数(最大为16)的限制,其管理的最大硬盘容量不超过528MB。 2.EIDE标准支持除硬盘以外的其它外设。旧的IDE标准只支持硬盘,因此它只是一个硬盘标准。而EIDE支持符合ATAPI接口(AT Attachment Packet Interface)标准的磁带驱动器和CD-ROM驱动器。因此我们在谈到IDE连接的对象时,只能说硬盘,而谈到EIDE连接的对象时就可笼统地说EIDE设备。 3.可连接更多的外设,最多可连接四台EIDE设备。原有IDE只提供一个IDE插座,最多只能挂接两个硬盘。EIDE提供了两个接口插座,分别称为第一IDE(Primary)接口插座和第二IDE(Secondary)接口插座。每个插座又可连接两个设备,分别称为主(Master)和从(Slave)设备。因此一共可连接四台设备。第一IDE接口也称为主通道,它通常与高速的局部总线相连,用于挂接硬盘等高速的主IDE设备(Primary IDE Device)。第二IDE接口称为辅通道,一般与ISA总 线相连,可挂接CD-ROM或磁带机等辅IDE设备(Secondary IDE Device)。在BIOS设置中,要求用户对Secondary IDE Device的数量、主从设备的工作模式进行设置。 4.EIDE具有更高的数据传输速率。原有的IDE驱动器的最大突发数据传输率(Burst Data Transfer Rate)仅为3MB/s。突发数据传输率是指从硬盘缓冲区读取数据的速度,其单位常用每秒兆字节(MB/s)或每秒兆位(Mb/s)。EIDE支持硬盘标准组织SFFC (Small Form Factor Commitee)在1993年制定的宿主传输标准,如PIO (Programmed Input/Output)Mode 3以及PIO Mode 4,其突发数据传输率可达11.1MB/s和16.6MB/s;也支持Multiword Mode 1 DMA以及Multiword Mode 2 DMA,其突发数据传输率为13.3MB/s和16.6MB/s。为了说明不同的传输标准,通常把支持PIO Mode 3或Multiword Mode 1 DMA的系统和硬盘称为Fast ATA,而把支持PIO Mode 4或Multiword Mode 2 DMA的系统和硬盘称为Fast ATA-2。 5.为了支持大容量硬盘，EIDE支持三种硬盘工作模式:NORMAL、LBA和LARGE模式。 ?NORMAL 普通模式 这是原有IDE方式。在此方式下对硬盘访问时,BIOS和IDE控制器对参数不作任何转换。在普通模式下支持的最大柱面数为1024,最大磁头数为16,最大扇区数为63,每扇区字节数为512。因此支持最大硬盘容量为:512×63×16×1024=528MB。 在此模式下即使硬盘的实际物理容量更大,但可访问的硬盘空间也只能是528MB。 ?LBA(Logical Block Addressing) 逻辑块寻址模式 这种模式所管理的硬盘空间突破了528KB的瓶颈,可达8.4GB。在LBA模式下,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时,由IDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的 物理地址。在LBA模式下,可设置的最大磁头数为255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为:512×63×255×1024=8.4GB。 ?LARGE 大硬盘模式 当硬盘的柱面超过1024而又不为LBA支持时可采用此种模式。LARGE模式采取的方法是把柱面数除以2,把磁头数乘以2,其结果总容量不变。例如,在NORMAL模式下柱面数为1220,磁头数为16,进入LARGE模式则柱面数为610,磁头数32。这样在DOS看来柱面数小于1024,即可正常工作。相反的转换进程由BIOS的INT 13H完成,以便取得正确的硬盘地址。LARGE模式支持的最大硬盘容量为:512×63×32×512=528MB 用户可根据配置的实际硬盘在上述三种工作模式中选择设置。 三、Ultra DMA33和Ultra DMA66接口标准 在ATA-2标准推出之后，SFFC又推出了ATA-3标准。ATA-3标准的主要特点是提高ATA-2的安全性和可靠性。ATA-3本身并没有定义更高的传输模式。此外，ATA标准本身只支持硬盘，前面我们说过EIDE支持符合ATAPI接口标准的磁带驱动器和CD-ROM驱动器，但是这些ATAPI设备和硬盘驱动器有很多区别，因此需要通过专门的驱动程序来处理。为此SFFC将推出ATA-4标准，该标准将集成ATA-3和ATAPI并且支持更高的传输模式。在ATA-4标准没有正式推出之前，作为一个过渡性的标准,Quantum和Intel推出了Ultra ATA(Ultra DMA)标准。 Ultra ATA的第一个标准是Ultra DMA33(简称UDMA33)，也有人把它称为ATA-3。符合该标准的主板和硬盘在97年已经投放市场。UDMA33的主要特点如下: 1.通过改善的驱动程序，充分利用硬盘控制器的性能，使硬盘在数据传输过程中避免CPU的过多干预，使系统的并行工作能力进一步地提高。 2.能够在时序脉冲的上下两相进行数据传输，传输速率比单相工作的硬盘提高一倍。因此其突发数据传输率理论上可从16.6MB/s提高到33MB/s。但由 于系统开销等原因，实际的带宽没有达到33MB/s。几种主要UDMA33硬盘的实测带宽在26MB/s,30MB/s左右。 3.由硬盘产生选通信号，并同时把缓冲区中的数据送到总线，避免了由主机送来选通信号造成的延时。 Ultra DMA66(或者Ultra ATA-66)是由Quantum和Intel在98年2月份提出的最新标准。Ultra DMA66对Ultra DMA33改进主要在以下几个方面: 1.进一步提高了数据传输率，其突发数据传输率理论上可达66.6MB/s。 2.采用了新型的CRC循环冗余校验。在突发传输数据时，主机和硬盘同时各自计算CRC并存入自己的寄存器中。突发传输结束后，主机把CRC寄存器中的值送到硬盘并与硬盘CRC寄存器中的值进行比较，从而进一步提高了数据传输的可靠性。 3.改用80pin的排线(保留了与现有的电脑兼容的40pin排线，增加了40条地线)，以保证在高速数据传输中降低相邻信号线间的干扰。 虽然Intel目前尚未发布支持Ultra DMA66硬盘模式的芯片组,但是VIA Apollo Pro芯片组已经提供了对Ultra DMA66硬盘的支持。部分主板如磐英P2-112A也提供了支持Ultra DMA66硬盘的接口。目前市场上已有Ultra ATA-66硬盘出售。 使用UDMA33/66标准必须具备以下几个条件: ?主板(控制芯片组)支持UDMA33/66规范; ?硬盘支持UDMA33/66规范; ?正确安装硬盘的UDMA33/66驱动程序。 特别声明: 1:资料来源于互联网，版权归属原作者 2:资料内容属于网络意见，与本账号立场无关 3:如有侵权，请告知，立即删除。