硬盘接口技术详解.doc

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1、硬盘接口技术详解硬盘接口技术详解  1、IDE/ATA1.1概述IDE即IntegratedDriveElectronics，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（AdvancedTechnologyAttachment）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WesternDigital与COMPAQComputer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EnhancedIDE(加强型IDE，简称为EID

2、E)最高传输速度可高达100MB／秒(UltraATA／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。EnhancedIDE就是WesternDigital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。EnhancedIDE使用扩充CHS(Cylinder-Head-Sector)或LBA(LogicalBlockAddressing)寻址的方式，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

3、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。1.2IDE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(Prog

4、rammedI／O)模式，DMA(DirectMemoryAccess)模式，直至现今的UltraDMA模式(简称UDMA)。  　　PIO(ProgrammedI／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Pentium166，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(PIOmode0)至16．MB／秒(PIOmode4)不等。后来随着Fa

5、stATA／DMA模式的出现，IDE接口及装置都开始有了DMA的支持，DMA模式分为Single-WordDMA及Multi-WordDMA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UltraDMA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-WordDMA模式的最高传输率达8．33MB／秒，Multi-WordDMA(DoubleWord)则可达16．66MB/秒。  　　由于UltraDMA模式(UltraATA制

6、式下所引用的一个标准)的普及，UDMA模式就全以16-bitMulti-WordDMA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(CyclicRedundancyCheck)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UltraATA标准推行以来，其接口便应用了DDR(DoubleDataRate技术将传输的速度提升了

7、一倍，目前已发展到UltraATA／100了，其传输速度高达100MB／秒。  　　UltraDMA/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UltraATA／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

8、出的电磁波便会互相干扰，这就是所谓的“Crosstalk”现象)。UltraATA／66／100排线的基本规格是徘线全长不超过18英寸。也就是说要真正发挥UltraDMA／66的高速传输是需硬