История развития IDE вплоть до ATA100


Цель данной статьи — пройти по истории развития IDE, от начала появления этого интерфейса, до сегодняшнего дня. И, попутно в очередной раз, быть может, прояснить несколько моментов, связанных с этим набором стандартов.

IDE (Самая распространенная расшифровка — Integrated Drive Electronics), он же ATA (Advanced Technology Attachment) — один из старейших стандартов в PC, применяемых в сегодняшних PC, был разработан в 1989 году тремя компаниями: Imprimus — подразделением Control Data Corporation, Western Digital и Compaq. Compaq было нужно недорогое решение для подключения винчестеров к их PC, Imprimus был крупным производителем винчестеров, а Western Digital еще с 1984 года занимался выпуском чипов — контроллеров винчестеров (для IBM).

Правда, Imprimus не производил 3.5″ винчестеры, необходимые Compaq, поэтому компания использовала в качестве их поставщика Conner Peripherals. Именно начало розничной продажи Conner своих винчестеров и можно считать датой начала зарождения популярности ATA. В том же 1989 году Imprimus был куплен у CDC компанией Seagate, а еще шестью годами позже Seagate приобрел и Conner Peripheral. Примерно в то же время стал крупным производителем винчестеров и Western Digital. Параллельно, к производству недорогих ATA винчестеров подключались и другие производители.

(Небольшое отступление по вопросам терминологии. ATA, и его дальнейшие варианты, вроде ATA-2, ATA-3, и т. д. — официальные названия стандарта. IDE, EIDE, UltraATA, и т. д. — маркетинговые термины, используемые производителями винчестеров, и прочими причастными компаниями, но об этом подробнее ниже).

Первый стандарт того, что мы знаем под названием IDE, был утвержден в 1994 году, национальным комитетом по стандартам информационных технологий (NCITS), а точнее, его техническим комитетом T13, созданным специально под ATA. Стандарт ATA-1 определял AT Attachment Interface — интегрированный 16-бит шинный интерфейс для обмена информацией между винчестерами и контроллерами на системной шине. В 1999 году, по рекомендации все того же T13, был убран из списка стандартов ANSI.

Но свою роль ATA-1 сыграл — он позволил привести существовавшие к тому времени на рынке IDE винчестеры к единому знаменателю. Те, кто имел с ними дело еще в начале 90-х, могут помнить ситуации, когда, например, комбинация из двух IDE винчестеров разных производителей могла работать только, когда один из них находился в режиме master, а другой — slave, и при попытке поменять их ролями, связка отказывалась работать. Появление единого официального стандарта позволило снять проблемы с несовместимостью различных моделей с повестки дня.

Двумя годами позже, в 1996 году, стандарт ATA-1 был доработан, были предусмотрены более скоростные режимы передачи данных, и получился AT Attachment Interface with Extensions, или ATA-2. Основными расширениями стали такие вещи, как блочная передача данных (когда серия запросов на чтение или запись генерируют одно прерывание), логическая адресация блоков (LBA), улучшенная поддержка идентификации параметров винчестера системой. Стандарт определил такие режимы, как PIO Mode 3 и 4 и multiword DMA Mode 1 и 2. В результате список режимов интерфейса ATA стал выглядеть так:

РежимПропускная способность Мбайт/с
PIO 03.3
PIO 15.2
PIO 28.3
PIO 311.1
PIO 416.6
DMA Single Word 02.1
DMA Single Word 14.2
DMA Single Word 28.3
DMA Multiword 04.2
DMA Multiword 113.3
DMA Multiword 216.6

И вот здесь началось кое-что интересное. Существовавшее в то время программное обеспечение PC было рассчитано на поддержку винчестеров с максимальным объемом 528 Мбайт. Western Digital в то время выступил со спецификацией Enchanced BIOS, позволяющей преодолеть этот барьер (а также добавить еще ряд возможностей в систему, вроде поддержки двух портов ATA), и назвал сочетание поддержки у винчестеров Enchanced BIOS и ATA-2 — Enchanced IDE, или просто EIDE. Таким образом, строго говоря, EIDE бывают только винчестеры Western Digital. Термин использовался для раскрутки выводимых на рынок в 1993-1994 году (да, ATA-2 был ратифицирован в качестве стандарта лишь в 1996, но годная к употреблению спецификация существовала куда раньше) новых винчестеров.

Отделы маркетинга Seagate и Quantum отреагировали на действия конкурента соответственно, так появились FASTATA и FASTATA-2 (причем, что самое интересное, оба этих понятия подразумевают под собой ATA-2 винчестеры, хотя в FASTATA несколько урезана поддержка режимов передачи данных — поддерживаются максимум PIO mode 3 и multiword DMA mode 1).

И если последние две компании к концу 90-х отказались от попыток запутать пользователя, то Western Digital до сих пор продолжает использовать обозначение EIDE, с каждым годом творчески перерабатывая его (скажем, первоначально там не было поддержки PIO mode4, а сегодня она там есть). Уже давно преодолен барьер и в 8.4 Гбайт, уже на дворе появился UltraATA/100, но винчестеры WD по-прежнему гордо несут знамя EIDE — что WD сегодня понимает под этим обозначением, уже, наверное, трудно сказать.

Но вернемся к теме. В 1997 году была принята новая версия стандарта — ATA-3. Хотя правильнее, наверное, было бы назвать его ATA-2.5. Спецификация создавалась с учетом максимальной совместимости с ATA-2 и фактически, основное новшество, внесенное в ATA-3, было всего лишь одно — это S.M.A.R.T. И, плюс, вообще несколько повысившаяся надежность. В результате, на рынке практически нет оборудования, соответствующего этому стандарту — был осуществлен скачок с ATA-2 сразу на принятый в 1998 году ATA/ATAPI-4.

ATAPI (ATA Packet Interface) — стандарт, созданный с тем, чтобы позволить таким устройствам, как дисководы CD-ROM или стримеры, подключаться напрямую к ATA портам — дешево, и без необходимости специальных контроллеров, как это было ранее. Спецификация была разработана максимально заинтересованными лицами — группой производителей дисководов CD-ROM, с большой помощью от Western Digital и Oak Technology. В результате появления ATAPI устройств, появилась возможность подключать дисководы CD-ROM и стримеры непосредственно к тому же шлейфу, к которому подключен и винчестер — пакетный протокол ATAPI позволяет всей цепочке устройств работать в режиме, слегка напоминающем SCSI.

Что же касается ATA части в ATA/ATAPI-4, то и здесь произошло достаточно много серьезных изменений. Во-первых, как уже говорилось, появились протоколы ATAPI. Во вторых, произошла серьезная чистка ATA от старых и уже не нужных команд и возможностей, а взамен появились много других, небольших, но существенных. И в третьих, появился новый протокол передачи данных, multiword DMA mode 3, названный UltraDMA — позволяющий добиться куда более высокой пропускной способности ATA (до 33 Мбайт/с), а также позволить обеспечить целостность передаваемых на такой скорости через стандартный 40-жильный кабель данных (путем использования CRC).

При появлении ATA/ATAPI-4, в чем-то повторилась история с ATA-2. Опять вмешались отделы маркетинга, и винчестеры, удовлетворяющие этому стандарту, вышли на рынок под флагом UltraATA/33. Можно только радоваться тому факту, что на этот раз компании хотя бы смогли договориться о единой маркетинговой политике.

Сейчас T13 готовит к ратификации стандарт ATA/ATAPI-5, подобно ATA-3 являющийся промежуточным — между ATA/ATAPI-4 и ATA/ATAPI-6. Никаких серьезных изменений, удалены некоторые устаревшие команды и возможности, добавлены некоторые новые. Появилось еще два новых режима передачи данных — UltraDMA с пропускной способностью 44 Мбайт/с и UltraDMA с пропускной способностью 66 Мбайт/с.

Такое увеличение скорости передачи данных превысило возможности старого доброго 40-жильного кабеля, создававшегося в свое время под скорости порядка 5 Мбайт/с, и разработчики были вынуждены армировать шлейф еще 40 жилами, не имеющими, впрочем, никакой информационной нагрузки — все они заземлены и исполняют роль экрана между все теми же 40 несущими жилами.

Мы все знаем, как отреагировали на выпуск ATA/ATAPI-5 винчестеров рекламные отделы производителей — появилась формулировка «UltraATA/66». Предполагается, что этот стандарт должен быть окончательно утвержден в этом году.

Параллельно с завершением работы над ATA/ATAPI-5, с конца 1999 года T13 официально ведет работу по созданию ATA/ATAPI-6. В эту спецификацию должны войти многие предложения, не включенные в предыдущий стандарт. Это, в частности, увеличение LBA с 28 до 64 битов, введение новых, более быстрых режимов UltraDMA, с пропускной способностью до 100 Мбайт/с, введение в ATA новых команд, рассчитанных на передачу аудио/видео потоков, предложенных Quantum, Western Digital и Philips, методы снижения уровня шума винчестеров.

Как мы уже знаем, всю жизнь ATA, производители забегали вперед комитета T13, не дожидаясь окончательного утверждения им новых спецификаций. Не изменили они себе и на этот раз, представив винчестеры, во многом соответствующие ATA/ATAPI-6 уже в начале июня 2000 года, еще до официального утверждения ATA/ATAPI-5. Фактически, их объявление было приурочено к объявлению 5 июня первого чипсета, поддерживающего UltraATA/100 — i820E.

Можно с большой уверенностью предположить, что теперь, после появления в 2000 году UltraATA/100 винчестеров и поддерживающих этот интерфейс контроллеров на борту материнских плат и соответствующих PCI карт, у пользователей будет более чем достаточно времени для перехода на UltraATA/100. Дело в том, что на сегодняшний день не ожидается дальнейшего развития ATA в том виде, в каком он развивался все эти годы — UltraATA/100 должна стать последним этапом в его жизни.

В прошлом году началась работа над созданием новой спецификации — SerialATA, которая должна позволить совершить значительный рывок в увеличении пропускной способности интерфейсов передачи данных, однако ее появление на рынке ожидается не ранее, чем через 3-5 лет.




Дополнительно

iXBT BRAND 2016

«iXBT Brand 2016» — Выбор читателей в номинации «Процессоры (CPU)»:
Подробнее с условиями участия в розыгрыше можно ознакомиться здесь. Текущие результаты опроса доступны тут.

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.