Мосты, интерфейсы и внешние накопители данных


Внешние накопители данных появились очень давно, собственно говоря, на заре компьютерной эры все накопители данных были внешними. Такой подход к подключению был во многом обусловлен применяемой в то время технологией хранения данных и общим уровнем развития полупроводниковой промышленности. Однако со временем накопители данных перебрались внутрь симпатичных и компактных корпусов персональных компьютеров (PC).

Прогресс есть прогресс, миниатюризация достигает все новых и новых высот. Тем не менее, для части задач до сих пор существует потребность во внешних накопителях данных. Для примера: дизайнер, которому приходится передавать большие файлы заказчику или есть необходимость поработать с этим материалом дома. Опять же, может возникнуть необходимость абсолютной защиты своей информации от доступа посторонних: отключил диск и забрал с собой — что называется, абсолютная защита :).

Ниже я рассмотрю основные способы подключения внешних накопителей данных и их характерные особенности — своеобразный исторический тур.

Голый интерфейс

Изначально единственной возможностью подключить к PC внешний накопитель данных было использование интерфейса SCSI. Стоит заметить, что в интерфейсе SCSI была реализована возможность подключать не только накопители данных, но и всевозможную внешнюю периферию. Впервые мне довелось столкнуться с внешними накопителями данных на примере жесткого диска и СD-ROM с интерфейсом SCSI в далеком 1992 году. Диск и CD-ROM представляли собой удобные и не очень большие коробочки, которые можно было отключить от одного PC и оперативно подключить к другому PC, не разбирая их. Ну а если операционная система была достаточно совершенной, то это можно было сделать в «горячем» режиме. Классический внешний вид подобного корпуса можно увидеть на фото.

Правда, для подобного способа подключения требовалось, чтобы на обеих машинах присутствовал интерфейс SCSI, а стоило это удовольствие в то время очень больших денег. Однако для некоторых задач такая возможность быстро перенести и подключить носители большого объема данных была просто бесценна. Как интерфейс, SCSI имел да и сейчас имеет огромные возможности, но все они зажаты в жесткие рамки высокой цены. Однакоу такого способа подключения есть и другие недостатки. Пожалуй, основными можно считать использование толстых и громоздких 50-жильных соединительных кабелей и невысокую распространенность интерфейса SCSI. На фото для сравнения приведены интерфейсные кабели SCSI и USB.

Интерфейс IDE, начавший несколько позднее свое триумфальное шествие по рынку РС, был очень примитивен по своим возможностям, но имел огромное преимущество перед SCSI — он был очень дешев. Но старое правило о том, что «дешево — не значит хорошо» работать не перестало. Чем шире IDE интерфейс распространялся на PC, тем острее возникала потребность в реализации таких функций, которыми уже обладал SCSI, в том числе, возможности использовать IDE для подключения внешних носителей данных. Индустрия пошла по кратчайшему пути решения этой проблемы. Речь, как вы догадались, идет о так называемых Mobile Rack устройствах. Это примитивная корзинка, в которой размещается жесткий диск и гнездо, которое устанавливается, как правило, в 5 дюймовый слот на передней панели PC.

Вся эта конструкция позволяет подключать/отключать жесткий диск, не разбирая компьютера. Назвать такой способ подключения накопителей данных «внешним» язык не поворачивается, однако на безрыбье и рак — рыба, получается хоть и не очень удобно, но дешево. Тем более, что для очень узкого спектра задач такой способ практически идеален. Со временем возможности, предоставляемые новыми операционными системами, позволили даже реализовать примитивную возможность горячей замены IDE дисков. Но слишком частые случаи выхода из строя дисков при таком подключении резко ограничивают как область применения этого способа, так и количество пользователей, желающих рискнуть своим железом. Ко всему, корзинки от Mobile Rack, сделанные разными фирмами, зачастую были физически несовместимы с гнездами из-за нестандартного расположения разъемов. Тем не менее, способ подключения через Mobile Rack до сих пор жив и неплохо себя чувствует.

Но вернемся немного назад. Возможности, которые предоставлял примитивный Mobile Rack, конечно, не могли полностью удовлетворить пользователей, и компьютерная индустрия в очередной раз запустила процесс эволюции.

Наведение мостов

Итак, индустрии надо было эволюционировать в рамках определенных требований, предъявляемых к внешним накопителям данных.
  1. Устройства должны иметь возможность горячего подключения/отключения
  2. Необходимо использовать уже существующие технологии
  3. Решение должно быть дешевым и массовым
Как обычно, конструкторы пошли простейшим путем. Что есть у каждого компьютера и стоит копейки? Правильно, у любого компьютера есть такой порт, как LPT! Конечно, он не быстрый, да и работать с ним не очень удобно, но что есть — от того и исходим. С этого момента на рынке накопителей данных возник класс устройств, называемый мостами. Мосты представляют собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий компьютеру работать с внешним IDE или SCSI устройством хранения данных, используя периферийную шину или интерфейс.

Далее я буду в основном использовать примеры устройств с интерфейсом IDE, так как он более распространен. Но все, что будет сказано о IDE, с тем же успехом может быть сказано и о SCSI, так как идеология остается одной и той же вне зависимости от интерфейса.

Такой подход — с использованием интерфейса LPT — конечно, был не идеален, но, тем не менее, он работал. Итак, что пользователь смог получить в итоге.

Плюсы:

  1. Возможность подключать внешние устройства хранения данных к любому PC.
  2. Отсутствие необходимости модернизировать компьютер.
  3. Дешевизна.
  4. Простота подключения.

Минусы

  1. Невысокая скорость, на несколько порядков ниже чем у SCSI или IDE(при прямом подключении).
  2. Необходимость установки драйверов.
  3. Примитивный набор команд и возможностей.

Ну, первый блин всегда получается комом. Тем не менее для нас важен именно тот момент, что индустрия впервые применила технологию мостов на практике. Это был первый шаг в развитии целого класса аналогичных устройств.

Однако время шло, росли емкости жестких дисков, росли объемы данных. Скорости, предоставляемой интерфейсом LPT, стало катастрофически не хватать. Индустрия стала искать новые возможности подключения более быстрых и емких накопителей.

Идея подключения устройств через мосты стала развиваться в новых направлениях. К тому времени практически все более-менее современные компьютеры оказались оснащенными такой периферийной шиной передачи данных, как USB. Хоть USB и была самой распространенной шиной, но в то время она же оказалась самой невостребованной. Достаточно перспективная разработка, интегрированная компанией INTEL в свои чипсеты и оттого практически ничего не стоящая, она присутствовала на многих материнских платах, но отсутствие устройств, которые могли бы работать с этой шиной, превращало ее в красивую игрушку. Теперь час пробил. Фактически USB разрабатывалась как периферийная шина для подключения компьютерной периферии вне корпуса машины по стандарту plug'n'play. Старичок LPT просто не мог устоять под таким напором. Итак, что могли получить пользователи при переходе с моста LPT-IDE на мост USB-IDE.

  1. Значительное увеличение скорости. USB — 750-950 Kb/s против 250-300 Kb/s у LPT
  2. Идеальную возможность горячего подключения/отключения.
  3. Отсутствие проблем при настройке, полностью P&P.
  4. Удобные кабели для подключения.

Пройти мимо такой возможности использовать USB было невозможно, и пользователи получили целый спектр IDE устройств, способных работать через USB 1.1. Вот некоторые их примеры.

Плата моста USB-IDE — что называется, конструктор «сделай сам». Пользователь может при желании легко переделать любой имеющийся у него внешний корпус для накопителей данных.

Внешний корпус для 3-дюймового жесткого диска.

Внешний корпус для 2-дюймового жесткого диска, при использовании некоторых моделей жестких дисков возможна даже работа без внешнего питания.

Интеграция — процесс любопытный

Небольшое лирическое отступление. Несмотря на то, что способы подключения накопителей с использованием голого интерфейса и с помощью моста имеют кардинальные различия, рынок есть рынок, и, если есть в нем незанятые ниши, то их стоит занять. Видимо, руководствуясь такими мотивами, некоторые компании разработали вот такие любопытные комби устройства, способные работать в разных ипостасях.

Flexi-Drive позволяет работать в двух режимах: как универсальный Mobile Rack для компьютерных устройств, так и как внешнее устройство, подключаемое с использованием USB моста. В первом случае у вас есть возможность оперативно извлекать носитель данных из компьютера, не разбирая его, а во втором случае вы легко можете подключить извлеченный носитель к любому компьютеру, где нет гнезда для Mobile Rack, но есть USB шина.

Мост должен быть широким!

Согласитесь, обидно иметь жесткий диск, способный, к примеру, выдать трансфер в 20 Mb/s, и подключать его через USB мост со скоростью 900Kb/s. Не у всех хватит терпения, скажем, переписать 10 ГБ информации при такой скорости. Столкнувшись с такими проблемами, компьютерная индустрия обратилась к периферийной шине передачи данных FireWire (IEEE 1394), пришедшей в мир PC из мира компьютеров MAC. Обладая выдающимися характеристиками и возможностями, эта шина первоначально, из-за политики компании-разработчика Apple, не получила широкого распространения в мире. А ведь какой был шанс у Apple стать лидером в этой области! Однако, если есть потребность в скорости, то надо как-то ее удовлетворять. Кстати говоря, то, что индустрия решила использовать FireWire таким образом, оказало положительное влияние на стоимость FireWire устройств. В течение года их цена уменьшилась более чем в три раза. При переходе от USB 1.1 к FireWire пользователи получили следующие основные преимущества.
  1. Увеличение максимальной скорости передачи с 10 MBit/s (USB) до 400 MBit/s (FireWire).
  2. Возможность питания внешних устройств от шины 1.25A/12V (FireWire) против максимальных 500 mA/5V (USB).

Опять же маленький пример. Вот корпус для 2-дюймового жесткого диска.

Однако, в отличие от USB, пользователю не надо ломать голову над тем, как найти подходящий жесткий диск, который будет работать без дополнительного питания. Питание берется непосредственно от шины (1.25A 12V = 15W), и поэтому подойдет абсолютно любой жесткий диск.

Тем не менее, прогресс не стоит на месте, и над FireWire нависли тучи в виде USB 2.0. Обладая несколько лучшими характеристиками, она способна стать ее серьезным конкурентом. Основными козырями в борьбе должны были стать увеличение скорости с 10 MBit/s до 480 MBit/s и поддержка всех старых устройств стандарта USB 1.1. Правда, при внедрении на рынок USB 2.0 некоторое недоумение вызывает политика фирмы Intel. Ранее корпорация очень активно продвигала эту шину, но, вопреки ожиданиям пользователей, не встроила ее в свои последние чипсеты i845D и i850. Почему этого не произошло, остается загадкой. Однако уже сейчас есть все, что нужно для широкого распространения USB 2.0 по рынку PC. Во первых, рынок более, чем обеспечен чипами для создания карт расширения для поддержки USB 2.0, во вторых, на рынок активно продвигаются внешние устройства хранения данных, которые используют мосты USB 2.0-IDE.

Вот, к примеру, мост на чипе от фирмы In-System. Он разработан таким образом, что может очень легко заменить собой мост предыдущего поколения (фото чуть выше по тексту). И это еще не все, ценовая политика фирмы такова, что стоимость USB 2.0 моста практически равна стоимости предыдущей USB 1.1 модели.

Мост мосту рознь

Рынок есть рынок, и если есть спрос, то в эту нишу на рынке попытаются влезть все, кто сможет. Поэтому ничего удивительного, что и в этом сегменте рынка наблюдался закономерный процесс конкуренции. Как обычно, конкурирующие фирмы одна за другой представляли свои продукты. Отсюда мы и получаем некоторые различия в скорости передачи у практически аналогичных продуктов, но использующих мосты от разных фирм.

Для USB 1.1 это различие было не столь фатальным из-за невысокой скорости передачи. Значения максимально возможной скорости передачи, как правило, колебалось в пределах 750-950 Kb/s. Однако разница в 20% выглядит довольно большой.

Гораздо более интересной оказалась ситуация на рынке высокоскоростных мостов IDE-FireWire. Здесь максимальная скорость могла отличаться в несколько раз. Причем такое различие я наблюдал у устройств одной фирмы, собранных на разных чипах мостов FireWire-IDE. Любопытно, что оба чипа были от одной фирмы-производителя. Ниже вы можете взглянуть на результаты сравнения.

Чип Oxford semi. OXFW910



Чип Oxford semi. OXFW911



Ну как, разница впечатляет? Я могу понять тех, кому, к примеру, надо подключить через подобный мост CD-RW рекордер. Им по большому счету будет наплевать на скорость, а как быть тем, кто хочет подключить современный высокоскоростной жесткий диск? Так что, как говорится, будьте бдительны, когда выбираете себе подобное устройство. Ниже я приведу данные тестов некоторых наиболее часто используемых чипов, на основе которых строятся мосты IDE-FireWire. Данные получены от фирмы Skymaster. Эта фирма занимается производством всевозможных USB и FireWire устройств. В качестве тестового устройства использовался жесткий диск IBM DTLA-307020, тестирование проводилось под управлением OS Windows 2000.

К сожалению, пока нет возможности сравнить хотя бы два USB 2.0-IDE моста, так как в данный момент такие устройства на рынок поставляет только фирма In-System. Но недавно еще две крупные фирмы — NEC и ALI — анонсировали подобные устройства, так что посмотрим, что у них получится, и в будущем попробуем их сравнить.

Мосты всех стран, объединяйтесь!

В одном месте у вас есть FireWire, в другом — только USB, а так хочется, к примеру, принести приятелю пару новых фильмов в формате DVD, но переписанных на жесткий диск. Однако накопитель у вас FireWire, а у вашего приятеля только USB 1.1, ну не заводить же ему для этого FireWire контроллер. Ну, контроллер может и стоит завести, тем более что производители периферии давно намекают на необходимость наличия всех широко используемых периферийных шин в каждом компьютере. Взгляните только на этот универсальный хаб, не правда ли, симпатично и практично?

А вот эта карточка сможет осчастливить вас сразу двумя высокоскоростными шинами — USB 2.0 и FireWire.

Ну что же, универсальность — дело святое, — решили производители и, недолго думая, взялись за разработку мостов с комбинированными интерфейсами. В принципе основная сложность — это компактно разместить на плате моста все необходимые компоненты и постараться при этом, чтобы стоимость подобного устройства не оказалась чрезмерно высокой. Первой птичкой стал вот такой мост FireWire/USB1.1 — IDE.

И это только начало, так как уже готовы и скоро будут запущены в производство версии FireWire/USB2.0 -IDE. Вот тут пользователь сможет себе позволить забыть о совместимости своего внешнего накопителя с компьютерами, так как какой-нибудь периферийной шиной компьютер обладает точно :).

Мосты, говорите… ну-ну

Этот год ознаменовался финальной версией интерфейса Serial ATA. И хотя пока он предназначен только для того, чтобы заменить устаревший IDE, но замашки у него уже как у Наполеона. Судите сами, этот интерфейс практически аналогичен по своим функциям и устройству FireWire, и USB 2.0, но при этом еще более скоростной. Скорость передачи данных у Serial ATA может достигать 150 Mb/s. Конечно, пройдет некоторое время, прежде чем он выйдет на рынок во всей своей красе. Хотя пока он и позиционируется исключительно как внутренний интерфейс, но, тем не менее, обладает всеми задатками интерфейса для подключения внешних устройств. Смотрите сами, интерфейс использует для подключения устройств топологию типа «звезда». Так что вывести один или два разъема для подключения внешних устройств можно без каких-либо проблем, и при этом устройства будут функционировать аналогично внутренним. Максимальная длина кабеля 1метр — этого тоже вполне достаточно для подключения большинства внешних устройств.

Кабель представляет собой две пары проводов для передачи данных и три провода заземления, так что кабель очень компактный и удобный. Конечно, будущее покажет, будет ли этот интерфейс вторгаться на рынок внешних накопителей или нет, но такую возможность нужно иметь в виду.

Благодарим за любезно предоставленные USB- и FireWire-устройства компанию Data Storage





Дополнительно

Нашли ошибку на сайте? Выделите текст и нажмите Shift+Enter

Код для блога бета

Выделите HTML-код в поле, скопируйте его в буфер и вставьте в свой блог.