Существует два принци­пиально разных интерфейса - IDE (он же АТА) и SCSI (Small Computer System Interface, системный интерфейс малых компьютеров).

Интерфейс IDE (ATA)

Основной интерфейс, используемый для подключения жесткого диска к современному PC, называется IDE (IntegratedDrive Electronics). Фактически он представляет собой связь между системной платой и электроникой или контроллером, встроенными в накопитель. Этот интерфейс постоянно развивается - в настоящее время существует несколько его модификаций.

Интерфейс IDE, широко используемый в запоминающих устройствах современных компьютеров, разрабатывался как интерфейс жесткого диска. Однако сейчас он использу­ется для поддержки не только жестких дисков, но и многих других устройств, например накопителей на магнитной ленте, CD/DVD-ROM

На данный момент утверждены следующие стандарты ATA:

Стандарт	PIO	DMA	UDMA	Быстродействие Мбайт/с	Свойства
ATA-1	0-2		-	8.33
ATA-2 (Fast-ATA, Fast-ATA-2 или EIDE)	0-4	0-2	-	16.67	Трансляция CHS / LBA для работы с дисками емкостью до 8,4 Гбайт
ATA-3	0-4	0-2	-	16.67	Поддержка технологии S.M.A.R.T.
ATA-4 (Ultra-ATA/33)	0-4	0-2	0-2	33.33	Режимы Ultra-DMA, поддержка дисков емкостью до 137,4 Гбайт на уровне BIOS. Включен режим Bus Mastering
ATA-5 (Ultra-ATA/66)	0-4	0-2	0-4	66.67	Режимы Faster UDMA, новый 80-контактный кабель с автоопределением
ATA-6 (Ultra-ATA/100)	0-4	0-2	0-5	100.00	Режим UDMA с быстродействием 100 Мбайт/с; поддержка дисков емкостью до 144 Пбайт на уровне BIOS
ATA-7 (Ultra-ATA/133)	0-4	0-2	0-6	133.00	Режим UDMA с быстродействием 133 Мбайт/с

РIO (Programmed Input/Output) - наиболее "старый" способ передачи данных по интерфейсу АТА. Программированием работы в этом случае занимается центральный процессор. Существует несколько режимов РIO, различающихся макси­мальной скоростью пакетной передачи данных: Mode 0 = 3,3; Mode 1 = 5,2; Mode 2 = 8,3; Mode 3 = 11,11 и Mode 4 = 16,67 Мбайт/с.

DMA (Direct Memory Access) - прямой доступ к памяти. Это специальный протокол, который позволяет устройству копировать данные в оперативную память без участия ЦП. Существует несколько режимов: DMA Mode 0 = 4,17; DMA Mode 1 = 13,33 и DMA Mode 2 = 16,63 Мбайт/с.

Ultra DMA поддерживается всеми современными жесткими дисками. Имеются следующие режимы: UDMA0=16.67, UDMA1=25, UDMA2=33.33, UDMA3=44.44, UDMA4=66.67, UDMA5=100, UDMA0=133 Мбайт/с,

Block mode - блочный метод передачи данных. Позволяет за один тактирующий импульс передать блок данных (адресов), что уменьшает нагрузку на центральный процессор и увеличивает быстродействие интерфейса.

Bus-Mastering - режим работы, при котором устройство способно "захватывать" управление шиной. В момент захвата всем остальным устройствам приходится ожидать, пока операция чтения/записи, инициированная контроллером винчестера, не закончится.

S.M.A.R.T. (Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology) - технология заключается в создании механизма предсказания возможного выхода из строя жесткою диска, благодаря чему предотвращается потеря данных. При этом часть электронной схемы контроллера постоянно занята ведением ста­тистики рабочих параметров. Вся информация со­храняется в микросхеме Flash-памяти и в любой момент может быть ис­пользована программами анализа.

ИНТЕРФЕЙС ATAPI (ATA PACKET INTERFACE)

ATAPI (АТА Packet Interface) -модификация интерфейса АТА, позволяющая кроме жесткого диска подключить к компьютеру любое другое устройство, имеющее интерфейс программно совместимый с IDE (EIDE). Представляет собой программную надстройку над одной из модификаций АТА, позволяющей ввести новые команды для организации работы, например, привода CD-ROM или Iomega Zip.

Интерфейс SATA (Serial ATA)

Serial ATA - стандарт поддерживает практически все накопители (винчестеры, приводы CD-ROM и DVD, флоппи-дисководы и т.д.). Serial АТА предусматривает работу при более низких напряжениях - 250 мВ (у обыч­ного канала IDE сигналы имеют напряжение 5 В), максимальная пропуск­ная способность увеличена до 1200 Мбит/с, количество проводов кабеля сокращено до семи и до метра увеличена его допустимая длина. Интерфейс допускает "горячее подключение" устройств.

Стандарт	Обозначение	Быстродействие Мбайт/с
SATA-150	SATA I
SATA-300	SATA II
SATA-600	SATA III

В интерфейсе используется узкий 7-жильный кабель с ключевы­ми разъемами шириной не более 14 мм (0,55 дюйма) на каждом конце. Подобная конструк­ция позволяет избежать проблем с циркуляцией воздуха, возникающих при использовании более широких кабелей стандарта ATA. Разъемы находятся только на концах кабелей. Кабели, в свою очередь, используются для соединения устрой­ства непосредственно с контроллером (обычно на системной плате). В последовательном интерфейсе перемычки главный/подчиненный не используются, так как каждый кабель поддерживает только одно устройство.

Очевидно, что через некоторое время Serial ATA (SATA), как фактический стандарт внутренних накопителей, полностью заменит параллельный интерфейс АТА.

Интерфейс ATA RAID

Избыточный массив независимых (или недорогих) дисковых накопителей (Redundant Array of Independent/Inexpensive Disks - RAID) разрабатывался в целях повышения отка­зоустойчивости и эффективности систем компьютерных запоминающих устройств. Тех­нология RAID была разработана в Калифорнийском университете в 1987 году. В ее основу был положен принцип использования нескольких дисков небольшого объема, взаимодей­ствующих друг с другом посредством специального программного и аппаратного обеспе­чения, в качестве одного диска большой емкости.

Избыточный массив независимых дисковых накопителей (RAID) обыч­но выполняется посредством платы контроллера RAID. Кроме того, реализация RAID может быть обеспечена с помощью соответствующего программного обеспечения (что, правда, не рекомендуется). Существуют следующие уровни RAID.

■ Уровень RAID 0 - расслоение. Содержимое файла записывается одновременно на несколько дисков матрицы, которая работает как один дисковод большой емкости. Этот уровень обеспечивает высокую скорость выполнения операций чтения/записи, но очень низкую надежность. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 1 - зеркальное отражение. Данные, записанные на одном диске, дублируются на другом, что обеспечивает превосходную отказоустойчивость (при повреждении одного диска происходит считывание данных с другого диска). При этом заметного повышения эффективности матрицы по сравнению с отдельным дисководом не происходит. Для реализации уровня необходимы, как минимум, два дисковода.

■ Уровень RAID 2 -разрядный код коррекции ошибок. Одновременно происходит побитовое дробление данных и запись кода коррекции ошибок (ЕСС) на нескольких дисках. Этот уровень предназначен для запоминающих устройств, не поддерживающих ЕСС (все дисководы SCSI и ATA имеют встроенный внутренний код коррекции ошибок). Обеспечивает высокую скорость передачи данных и достаточную надежность матрицы. Для реализации этого уровня требуется несколько дисководов.

■ Уровень RAID 3 - расслоение с контролем четности. Объединение уровня RAID 0 с дополнительным дисководом, используемым для обработки информации контроля четности. Этот уровень фактически представляет собой видоизмененный уровень RAID 0, для которого характерно уменьшение общей полезной емкости матрицы при сохранении числа дисководов. Однако при этом достигается высокий уровень целостности данных и отказоустойчивости, так как в случае повреждения одного из дисков, данные могут быть восстановлены. Для реализации этого уровня необходи­ мы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 4 - cблокированные данные с контролем четности. Этот уровень подобен уровню RAID 3 и отличается только тем, что запись информации осуществляется на независимые дисководы в виде больших блоков данных, что приводит к увеличению скорости чтения больших файлов. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 5 - сблокированные данные с распределенным контролем четности. Этот уровень подобен RAID 4, но предполагает более высокую производительность, которая достигается за счет распределения системы контроля четности по категориям жестких дисков. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, три дисковода (два или более для данных и один для контроля четности).

■ Уровень RAID 6 - сблокированные данные с двойным распределенным контролем четности. Подобен уровню RAID 5 и отличается тем, что данные контроля четности записываются дважды, за счет использования двух различных схем контроля четности. Это обеспечивает более высокую надежность матрицы в случае множественных отказов дисковода. Для реализации этого уровня необходимы, как минимум, четыре дисковода (два или более для данных и два для контроля четности).

Например, опера­ционные системы Windows NT/2000 и XP Server поддерживают реализацию RAID на программном уровне, используя при этом как расслоение, так и зеркальное отображение данных. Для установки параметров и управления функциями RAID, а также восстановле­ния поврежденных данных в этих операционных системах используется программа Disk Administrator. Тем не менее при организации сервера, который должен сочетать в себе эф­фективность и надежность, лучше воспользоваться контроллерами ATA или SCSI RAID, аппаратно поддерживающими уровни RAID 3 или 5.

Интерфейс SCSI

Интерфейс является универсальным, т. е. подходит для под­ключения практически всех классов устройств: накопителей, сканеров и т. п.

1) Базовый интерфейс SCSI-1, представляет собой универсальный интерфейс для подключения внешних или внутренних устройств. Имея 8-разрядную шину данных, максимальная ско­рость которой достигает 5 Мбит/с, он способен практически одновременно работать с 7-ю устройствами. Используется 50-ти контактный кабель.

2) SCSI-2 - возможность расширения шины данных до 16 разрядов, что позволило увеличить пропускную способность до 10 Мбайт/с. Используются дополнительные расширения SCSI-2: Wide SCSI-2 (широкий SCSI), Fast SCSI-2 (быст­рый SCSI).

У Fast SCSI-2 за счет уменьшения различных временных задержек увеличена скорость передачи данных до 10 Мбайт/с (частота шины 10 МГц).

У Wide SCSI-2 добавлены новые команды, а поддержка контроля четности сделана обязательной. Скорость передачи данных до 20 Мбайт/с (частота шины 10 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

3) SCSI-3 (Ultra Wide SCSI) - продолжение развития шины, которое позволило еще вдвое увеличить пропускную способность интерфейса (частота шины 20 МГц). При 8-битной организации скорость обмена составляет до 20 Мбит/с, а при 16-битной - до 40 Мбит/с.

4) SCSI-4 (Ultra 320) - скорость передачи данных до 320 Мбайт/с (частота шины 80 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

5) SCSI-5 (Ultra 640) - скорость передачи данных до 640 Мбайт/с (частота шины 160 МГц). Разъем 68 контактов. Поддерживает 15 устройств.

На уровне электрических соединений интерфейс может выполняться в двух видах:

Линейный (Single Ended) - позволяет передавать сигналы относительно общего провода (с общим или раздельными обратными линиями).;

Каждое устройство на шине SCSI имеет свой идентификационный номер, который называется SCSI ID. Для подключения устройств необходим так называемый хост-адаптер (Host Adapter) - выполняет роль связу­ющего звена между шиной SCSI и системной шиной персонального компьютера. Шина SCSI взаимодействует не с самими устройствами (например, с жесткими дисками), а со встроенными в них контроллерами.

ATA (англ. Advanced Technology Attachment , Присоединение по продвинутой технологии) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических приводов) к компьютеру. В 90-е годы XX века был стандартом на платформе IBM PC; в настоящее время вытеснен своим последователем - SATA. Разные версии ATA известны под синонимами IDE , EIDE , UDMA , ATAPI ; с появлением SATA также получил название PATA (Parallel ATA) .

шлейфы ATA с кабельной выборкой: 40-проводной сверху, 80-проводной снизу

Предварительное название интерфейса было PC/AT Attachment («Соединение с PC/AT»), так как он предназначался для подсоединения к 16-битной шине ISA, известной тогда как шина AT . В окончательной версии название переделали в «AT Attachment» для избежания проблем с торговыми марками.

Первоначальная версия стандарта была разработана в 1986 году фирмой Western Digital и по маркетинговым соображениям получила название IDE (Integrated Drive Electronics , «Электроника, встроенная в привод» ). Оно подчеркивало важное нововведение: контроллер привода располагается в нём самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST412. Это позволило улучшить характеристики накопителей (за счёт меньшего расстояния до контроллера), упростить управление им (так как контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода) и удешевить производство (контроллер привода мог быть рассчитан только на «свой» привод, а не на все возможные; контроллер канала же вообще становился стандартным). Следует отметить, что контроллер канала IDE правильнее называть хост-адаптером , поскольку он перешёл от прямого управления приводом к обмену данными с ним по протоколу.

В стандарте АТА определён интерфейс между контроллером и накопителем, а также передаваемые по нему команды.

Интерфейс имеет 8 регистров, занимающих 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных составляет 16 бит. Количество каналов, присутствующих в системе, может быть больше 2. Главное, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. К каждому каналу можно подключить 2 устройства (master и slave), но в каждый момент времени может работать лишь одно устройство. Принцип адресации CHS заложен в названии. Сперва блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку (Cylinder), после этого выбирается требуемая головка (Head), а затем считывается информация из требуемого сектора (Sector).

Стандарт EIDE (Enhanced IDE , т. е. «расширенный IDE» ), появившийся вслед за IDE, позволял использование приводов ёмкостью, превышающей 528 МБ (504 МиБ), вплоть до 8,4 ГБ. Хотя эти аббревиатуры возникли как торговые, а не официальные названия стандарта, термины IDE и EIDE часто употребляются вместо термина ATA . После введения в 2003 году стандарта Serial ATA («Последовательный ATA» ), традиционный ATA стали именовать Parallel ATA , имея в виду способ передачи данных по 40-жильному кабелю.

Поначалу этот интерфейс использовался с жёсткими дисками, но затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, в основном - использующими сменные носители. К числу таких устройств относятся приводы CD-ROM и DVD-ROM, ленточные накопители, а также дискеты большой ёмкости, такие, как ZIP и магнитооптические диски (LS-120/240). Кроме того, из файла конфигурации ядра FreeBSD можно сделать вывод, что на шину ATAPI подключали даже FDD. Этот расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), в связи с чем полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI .

Первоначальные расширения ATA для работы с приводами CD-ROM не обладали полной совместимостью и являлись фирменными. В результате, для подключения CD-ROM было необходимо устанавливать отдельную плату расширения, специфичную для конкретного производителя, например для Panasonic (существовало не менее 5 специфичных вариантов ATA, предназначенных для подключения CD-ROM). Некоторые варианты звуковых карт, например Sound Blaster, оснащались именно такими портами.

Другим важным этапом в развитии ATA стал переход от PIO (Programmed input/output , Программный ввод/вывод ) к DMA (Direct memory access , Прямой доступ к памяти ). При использовании PIO считыванием данных с диска управлял центральный процессор компьютера (CPU), что приводило к повышенной нагрузке на процессор и замедлению работы в целом. По причине этого компьютеры, использующие интерфейс ATA, обычно выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, использующие SCSI и другие интерфейсы. Введение DMA существенно снизило затраты процессорного времени на операции с диском. В данной технологии потоком данных управляет сам накопитель, считывая данные в память или из памяти почти без участия CPU, который выдаёт лишь команды на выполнение того или иного действия. При этом жёсткий диск выдаёт сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер выдаёт сигнал DMACK и жёсткий диск начинает выдавать данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает данные в память без участия процессора. Операция DMA возможна, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой, в противном случае возможен лишь режим PIO.

В дальнейшем развитии стандарта (АТА-3) был введён дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33 ). Этот режим имеет временные характеристики DMA Mode 2, однако данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW. Это вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Также введена проверка на чётность CRC, что повышает надёжность передачи информации.

В истории развития ATA был ряд барьеров, связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации и технике программирования, были преодолены. К их числу относятся ограничения на максимальным размер диска в 504 МиБ, ~8 ГиБ, ~32 ГиБ, и 128 ГиБ. Существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода/вывода в операционных системах, не соответствующих стандартам ATA.

Оригинальная спецификация АТА предусматривала 28-битный режим адресации. Это позволяло адресовать 2 28 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый, что давало максимальную ёмкость в 137 ГБ (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 ГБ), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 МБ). Для преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем и это ограничение было снято, что позволило адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и все 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путём записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).

Адресация регистров организована при помощи трёх адресных линий DA0-DA2. 1-й регистр с адресом 0 является 16-разрядный, и используется для передачи данных между диском и контроллером. Остальные регистры 8-битные и используются для управления.

Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя таким образом возможный предел до 128 ПтБ (144 петабайт).

Эти ограничения на размер могут проявляться в том, что система думает, что объём диска меньше его реального значения, или вовсе отказывается загружаться и виснет на стадии инициализации жёстких дисков. В некоторых случаях проблему удаётся решить обновлением BIOS. Другим возможным решением является использование специальных программ, таких, как Ontrack DiskManager, загружающих в память свой драйвер до загрузки операционной системы. Недостатком таких решений является то, что используется нестандартная разбивка диска, при которой разделы диска оказываются недоступны, в случае загрузки, например, с обычной DOS-овской загрузочной дискеты. Впрочем, многие современные операционные системы могут работать с дисками большего размера, даже если BIOS компьютера этот размер корректно не определяет.

Разводка Parallel ATA
Контакт	Назначение	Контакт	Назначение
			GPIO_DMA66_Detect

Для подключения жёстких дисков с интерфейсом PATA обычно используется 40-проводный кабель (именуемый также шлейфом). Каждый шлейф обычно имеет два или три разъёма, один из которых подключается к разъёму контроллера на материнской плате (в более старых компьютерах этот контроллер размещался на отдельной плате расширения), а один или два других подключаются к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передаёт 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, позволяющие подключение трёх дисков к одному IDE каналу, но в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.

Долгое время шлейф ATA содержал 40 проводников, но с введением режима Ultra DMA/66 (UDMA4 ) появилась его 80-проводная версия. Все дополнительные проводники - это проводники заземления, чередующиеся с информационными проводниками. Такое чередование проводников уменьшает ёмкостную связь между ними, тем самым сокращая взаимные наводки. Ёмкостная связь является проблемой при высоких скоростях передачи, поэтому данное нововведение было необходимо для обеспечения нормальной работы установленной спецификацией UDMA4 скорости передачи 66 МБ/с (мегабайт в секунду). Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80-проводного кабеля.

Хотя число проводников удвоилось, число контактов осталось прежним, как и внешний вид разъёмов. Внутренняя же разводка, конечно, другая. Разъёмы для 80-проводного кабеля должны присоединять большое число проводников заземления к небольшому числу контактов заземления, в то время, как в 40-проводном кабеле проводники присоединяются каждый к своему контакту. У 80-проводных кабелей разъёмы обычно имеют различную расцветку (синий, серый и чёрный), в отличие от 40-проводных, где обычно все разъёмы одного цвета (чаще чёрные).

Стандарт ATA всегда устанавливал максимальную длину кабеля равной 46 см. Это ограничение затрудняет присоединение устройств в больших корпусах, или подключение нескольких приводов к одному компьютеру, и почти полностью уничтожает возможность использования дисков PATA в качестве внешних дисков. Хотя в продаже широко распространены кабели большей длины, следует иметь в виду, что они не соответствуют стандарту. То же самое можно сказать и по поводу «круглых» кабелей, которые также широко распространены. Стандарт ATA описывает только плоские кабели с конкретными характеристиками полного и ёмкостного сопротивлений. Это, конечно, не означает, что другие кабели не будут работать, но, в любом случае, к использованию нестандартных кабелей следует относиться с осторожностью.

Если к одному шлейфу подключены два устройства, одно из них обычно называется ведущим (англ. master ), а другое ведомым (англ. slave ). Обычно ведущее устройство идёт перед ведомым в списке дисков, перечисляемых BIOS’ом компьютера или операционной системы. В старых BIOS’ах (486 и раньше) диски часто неверно обозначались буквами: «C» для ведущего диска и «D» для ведомого.

Если на шлейфе только один привод, он в большинстве случаев должен быть сконфигурирован как ведущий. Некоторые диски (в частности, производства Western Digital) имеют специальную настройку, именуемую single (т. е. «один диск на кабеле»). Впрочем, в большинстве случаев единственный привод на кабеле может работать и как ведомый (такое часто встречается при подключении CD-ROM’а на отдельный канал).

Настройка, именуемая cable select (т. е., «выбор, определяемый кабелем» , кабельная выборка ), была описана как опциональная в спецификации ATA-1 и стала широко распространена начиная с ATA-5, поскольку исключает необходимость переставлять перемычки на дисках при любых переподключениях. Если привод установлен в режим cable select , он автоматически устанавливается как ведущий или ведомый в зависимости от своего местоположения на шлейфе. Для обеспечения возможности определения этого местоположения шлейф должен быть с кабельной выборкой . У такого шлейфа контакт 28 (CSEL) не подключен к одному из разъёмов (серого цвета, обычно средний). Контроллер заземляет этот контакт. Если привод видит, что контакт заземлён (то есть на нём логический 0), он устанавливается как ведущий, в противном случае (высокоимпедансное состояние) - как ведомый.

Во времена использования 40-проводных кабелей, широко распространилась практика осуществлять установку cable select путём простого перерезания проводника 28 между двумя разъёмами, подключаемыми к диску. При этом ведомый привод оказывался на конце кабеля, а ведущий в середине. Такое размещение в поздних версиях спецификации было даже стандартизировано. К сожалению, когда на кабеле размещается только одно устройство, такое размещение приводит к появлению ненужного куска кабеля на конце, что нежелательно - как из соображений удобства, так и по физическим параметрам: этот кусок приводит к отражению сигнала, особенно на высоких частотах.

80-проводные кабели, введённые для UDMA4, лишены указанных недостатков. Теперь ведущее устройство всегда находится в конце шлейфа, так что, если подключено только одно устройство, не получается этого ненужного куска кабеля. Кабельная выборка же у них «заводская» - сделанная в самом разъёме просто путём исключения данного контакта. Поскольку для 80-проводных шлейфов в любом случае требовались собственные разъёмы, повсеместное внедрение этого не составило больших проблем. Стандарт также требует использования разъёмов разных цветов, для более простой идентификации их как производителем, так и сборщиком. Синий разъём предназначен для подключения к контроллеру, чёрный - к ведущему устройству, серый - к ведомому.

Термины «ведущий» и «ведомый» были заимствованы из промышленной электроники (где указанный принцип широко используется при взаимодействии узлов и устройств), но в данном случае являются некорректными, и потому не используются в текущей версии стандарта ATA. Более правильно называть ведущий и ведомый диски соответственно device 0 (устройство 0 ) и device 1 (устройство 1 ). Существует распространённый миф, что ведущий диск руководит доступом дисков к каналу. На самом деле управление доступом дисков и очерёдностью выполнения команд осуществляют контроллер (которым, в свою очередь, управляет драйвер операционной системы). То есть фактически оба устройства являются ведомыми по отношению к контроллеру.

Ассортимент жестких дисков настолько огромен, что разобраться, какой винчестер выбрать для той или иной задачи, бывает очень непросто. Поэтому я попробовал написать своего рода краткий путеводитель по миру жестких дисков, в котором расскажу о направлениях развития индустрии “винтов” и дам примеры использования тех или иных моделей.

Я не будут особенно глубоко вдаваться в историю и повествовать обо всем, что было изобретено и реализовано за более чем полувековую историю, а расскажу преимущественно о том, с чем может столкнуться современный пользователь, придя в магазин или заглянув в системный блок.

Со времени создания первого HDD (Hard Disk Drive) многое изменилось. Напомню, что за столь долгий срок неизменным остался лишь принцип работы – вращающиеся намагниченные пластины и считывающие с них информацию головки – именно это объединяет все модели.

Количество производителей винчестеров постоянно сокращается – постоянные поглощения и слияния привели к тому, что производителей осталось всего трое – Western Digital, Seagate и Toshiba, причем на первые два приходится более 90% доли рынка. С другой стороны, количество моделей, отличающихся размерами и техническими характеристиками, постоянно растет.

Seagate, Western Digital, Toshiba - все, кто сумел выжить в тяжелой конкурентной борьбе

А все потому, что область применения становится все шире, а требования все жестче. Появляются модификации особого назначения для эксплуатации в разных устройствах помимо компьютера.

Форм-фактор 3,5 и 2,5 дюйма.

Все многообразие винчестеров можно условно разбить на две большие категории, определяемые размерами (шириной) устройства в дюймах. Другими словами, существуют так называемые “большие” жесткие диски – 3,5 дюйма, и маленькие – 2,5 дюйма. Чем больше накопитель, тем больше размер каждой пластины в нем, и тем больше информации помещается на устройстве.

Максимальный объем «больших» хардов достиг 10 Тбайт, в то время как у большинства «мелких» емкость ограничилась одним терабайтом (в продаже можно найти модели и на 2 Тбайт – он они слишком дороги).

Сравнение двух- и трехдюймовых HDD.
Разница в размерах и весе видна невооруженным глазом.
Также отличаются тепловыделение, уровень шума и энергопотребление

Первая группа (3,5 дюйма) используется в обычных стационарных компьютерах. В любом десктопе стоит именно такое устройство, на котором и хранятся как операционная система, так и файлы пользователя – изображения, видео, музыка и документы.

«Малышей» же устанавливают преимущественно в ноутбуки. Благодаря своим размерам, они не занимают много места, не сильно утяжеляют портативный ПК, а, кроме того, потребляют мало энергии, продлевая время работы от аккумулятора.

Однако “мелким винчестерам” находится и дополнительное применение – они часто используются в домашних медиаплеерах, позволяя записать огромное количество видео- и аудиоматериалов, во внешних жестких дисках, подключаемых напрямую к компьютеру (DAS), а также в сетевых файловых хранилищах (NAS).

NAS - типичный пример использования винчестера.
Данное файловое хранилище подключется по сети и несет в себе 4 жестких диска

Здесь мы подходим ко второму немаловажному отличию между этими группами – энергоэффективности. Если крохотные двухдюймовые устройства при нагрузке потребляют в пределах 2-2,5 Ватт (а на холостом ходу вообще меньше Ватта), то старшие собраться более прожорливы и могут кушать около 7-10 Ватт.

Это качество позволяет мелким собратьям обходится без внешнего источника питания, они запитываются прямо от USB-порта компьютера или даже смарфона (а также планшета). Напомню, что порт USB 2.0 при напряжении 5 Вольт выдает ток в 0,5 Ампера, то есть мощность, выдаваемая портом, составляет 2,5 Ватта (или 4,5 Ватта для USB 3.0).

Пример внешнего жесткого диска.
Для подключения используется порт USB.
Внутри находится 2,5-дюймовый винчестер

Именно по этой причине «малыши» очень часто используются во внешних винчестерах – мощности USB порта достаточно, чтобы прокормить устройство. То есть, такой накопитель самодостаточное устройство – ему требуется только короткий шнур для связи в компьютером.

А вот при использовании трехюймовых накопителей внешнее питание обязательно. Поэтому они мало подходят для удобной транспортировки – мало того, что в карман не положишь, так еще надо будет внешний блок питания носить с собой, а ведь он, порой, занимает места больше чем само устройство. Этим и объясняется популярность применения ноутбучных винчестеров в качестве портативных накопителей.

Внешний HDD 3,5 дюйма.
Блок питания по размерам сопоставим с самим устройством.
Ни о какой компактности и речи быть не может

Мультимедиа плееры используют оба класса. Но при этом компактные модели содержат 2,5-дюймовые винчестеры – это не только значительно уменьшает габариты, но и снижает энергопотребление, шум и вибрацию, что немаловажно при просмотре кино или прослушивании музыки. Если нужен бесшумный медиаплеер или хранилище – то такие винчестеры самый подходящий выбор.

Медиалеер - позволяет смотреть видео и слушать музыку.
Подключается к телевизору и имеет пульт.
Но внутри тот же винчестер 3,5 дюйма

Третье важное качество – вес. “Взрослые” модели весят довольно много, поэтому их применение исключено в портативных устройствах, жестких дисках, камерах, ноутбуках и т. д., в то время как “малыши” не оттягивают карман и не слишком утяжеляют технику.

Лилипуты 1,8 дюймов.

Также существуют и крохотные модели форм-фактора 1,8 дюйма. Их емкость еще меньше, но цена достаточно высока. Поэтому применялись они только там, где требуется исключительная компактность. Например, в портативных mp4 плеерах. Правда в связи с бурным развитием flash-памяти они все менее и менее востребованы. А в настоящий момент почти вытеснены флэшем.

Крохотный винчестер 1,8 дюйма (второй сверху).
Не выдержал конкуренции и вытестнен флэшем.
Снизу HDD 3,5 дюйма, на нем - HDD 2,5 дюйма

Интерфейсы SATA и IDE

Простым языком, интерфейс – это разъемы с помощью которых происходит подключение к материнской плате компьютера или к другому устройству.

Интерфейс IDE

Довольно древнее средство подключения жестких дисков. В продаже уже не найти таких HDD – они давно сняты с производства, однако на некоторых не самых новых моделях компьютеров все еще можно встретить такие винчестеры.

Отличаются тем, что через один кабель (шлейф) подключается два устройства. Причем на самих HDD перемычками (джамперами) требовалось выставлять какое устройство будет первичным, а какое вспомогательным. Старожилы отлично помнят, сколько нервов потрачено на правильную установку джамперов.

Шлейф для подключения двух IDE винчестеров к материнской плате

Максимальная пропускная способность – 133 Мбайт/с – современные модели уже давно превысили эту отметку. Как подключить такое устройство к современным платам, не обладающим соответствующим разъемом, можно прочитать в статье Как подключить старый IDE жесткий диск к новому компьютеру

Интерфейс SATA

Современный интерфейс подключения. Каждый винчестер соединяется отдельным кабелем, что избавляет от возни с настройкой (как в IDE). Кроме того, пропускная способность интерфейса значительно выше. Существуют несколько версий SATA, отличающихся только скоростью .

Подробная информация о том, как выглядят разъемы есть в статье “Как подключить жесткий диск к компьютеру ”.

Причем, если у IDE винчестеров 2-х и 3-х дюймовые экземпляры имели разные, не совместимые друг с другом разъемы, то у SATA оба класса устройств используют идентичные штекеры.

Толщина жесткого диска

В то время как у 3,5-дюймовых жестких дисков толщина важной роли не играет, у младших собратьев она имеет важное значение. Номинально ее значение у ноутбучных винчестеров составляет 9,5 мм.

Толщина HDD определяется количеством магнитных пластин. Чем больше пластин, тем больше емкость винчестера, но тем толще получится конечное устройство.

Портативные диски обычно несут от одной до трех пластин (“Большие диски” – трех до пяти пластин). Поэтому их толщина может варьироваться от 7 мм (с одной пластиной) до 12,5 мм (с тремя пластинами).

Стандартный и самый распространенный вариант – 9,5 мм при двух пластинах. Именно они используются в большинстве ноутбуков. При покупке более толстой (и более емкой) модели можно столкнуться с невозможностью установки в лэптоп – винчестер просто не поместится в соответствующем отсеке.

Сравнение моделей с толщиной 12,5 и 9,5 мм.
У первого на одну пластину больше.
В остальном модели не отличаются

Поэтому при покупке устройства для замены в ноутбуке обязательно нужно смотреть на толщину. Более того, в ультрабуках, отличающихся компактностью, устанавливаются диски толщиной всего 7 мм.

Но индустрия не стоит на месте, и производители уже представили винчестеры толщиной всего 5 мм (с одной пластиной). Но они только появляются на рынке и достаточно дороги.

С другой стороны, в портативных внешних винчестерах нет смысла гоняться за толщиной, поэтому в них иногда ставят харды 12,5 мм. При этом емкость может доходить до полутора и даже до двух терабайт.

Скорость вращения винчестеров.

Еще один важный момент, на который нужно обратить внимание при покупке винчестера – скорость вращения шпинделя (и пластин). У «медленных» моделей она находится в диапазоне 5200-5900 об/мин (стандартно – 5400 об/мин).

Такие модели не сильно греются, не шумят, почти не обладают вибрацией, однако и производительность их относительно невысока. Основное назначение – компьютеры и устройства со слабым или отсутствующим охлаждением, а также системы, главным требованием к которым является тишина – например медиацентры и плееры.

Более скоростная группа с частотой 7200 об/мин обладает более высокой производительностью, однако греется и шумит значительно выше. Но главной проблемой при домашнем использовании таких моделей является вибрация, о которой чуть ниже. Ранее на такие винчестеры устанавливалась операционная система – высокая скорость вращения обеспечивала низкое время доступа к информации, что положительно сказывалось отзывчивости системы.

Следующая группа винчестеров – 10 000 об/мин и более – экстремальная линейка жестких дисков, обладающая крайне высокой производительностью. Тепловыделение настолько высокое, что такие диски требуют отдельного радиатора.

Но с появлением SSD необходимость в винчестерах с высокой частотой вращения в домашнем секторе практически отпала. Система ставится на твердотельник, а данные хранятся на традиционном диске. Использование быстрых дисков оправдано лишь в корпоративном сегменте, где требования к шуму и вибрации невысоки, там на них по прежнему большой спрос.

Надо заметить, что модели последней группы особенно быстро вытесняются SSD. Скорость трердотельников несоизмеримо выше, даже по сравнению с самыми быстрыми образцами винчестеров - про это можно прочитать в статье Сравнение скоростей SSD и HDD . При этом они полностью бесшумны, потребляют меньше электричества и почти не греются, а цена на них зачастую даже ниже «быстрых HDD».

Результаты теста для SSD Vertex 3 и HDD Seagate 3 Тбайт.
Производительность SSD значительно выше

Благодаря развитию технологий и росту плотности записи на пластинах скорость чтения «тихоходных моделей» перевалила за 150-160 Мбайт/с, что выше чем у самых резвых экземпляров 1- или 2-летней давности. Так что медленным их можно называть только условно.

Емкость HDD

Особенность существующего положения на рынке заключатся в том, что ввиду технологических сложностей скорость роста емкости накопителей постоянно замедляется, поэтому не стоит в скором времени ждать огромного прироста, как это было ранее.

На данный момент максимум у 3,5-дюймовых винчестеров – 10 Тбайт, но самыми оптимальными по цене за гигабайт являются пятитерабайтные модели.

У ноутбучных винчестеров все намного проще. Если отбросить экзотические модели, то оптимальный объем – 1 Тбайт, и он же является максимальным в стандартном корпусе 9,5 мм. Для большинства целей – такого диска хватит с лихвой.

Уровень шума и вибрация

Часто одним из главных требований к эксплуатации дома является комфорт. Как бы странно это ни звучало, но на первое место по важности выходит низкий уровень шума, издаваемого накопителями.

Модели с низкой частотой вращения шпинделя обычно работают намного тише своих быстрых собратьев, которые издают постоянный низкочастотный свист. Кроме того, вибрация передается на корпус компьютера (или другого устройства), поэтому при работе двух и более устройств с высокой частотой в одном корпусе вибрация многократно усиливается.

Вам наверняка приходилось слышать раздражающий низкочастотный гул, издаваемый корпусом. Виновником являются именно быстрые HDD, работающие в паре (и большем количестве). Наилучшим решением является использование экономичных низкооборотистых моделей.

Температура и стабильное питание

Современные накопители – очень сложные электронные устройства, их долговечность сильно зависит от условий эксплуатации. Во-первых, диски (прежде всего 3,5-дюймовые) необходимо правильно охлаждать. Забившийся пылью радиатор в ноутбуке или неправильная организация движения потоков воздуха в десктопе могут привести к работе при повышенных температурах, что значительно сокращает срок жизни HDD.

Дополнительное охлаждение от Zalman.
Позволяет снизить температуру на 5-7 градусов.
Очень эффективное cредство в корпусах с плохой вентиляцией

Комфортная температура для накопителя – ниже 40 градусов. Диапазон 40-45 еще терпим, хоть и нежелателен. Крайне не рекомендуется использовать диск при более высоких температурах.

Посмотреть температуру можно штатными утилитами или сторонними программами, например, HD Tune или CrystalDiskInfo (обе бесплатные).

Второй немаловажный момент – стабильное питание – более актуален для стационарных компьютеров. Старый блок питания с подсохшими элементами, не сглаживающий скачки напряжения, может являться причиной выхода из строя винчестера.

Мне много раз приходилось слышать от покупателей много нелестных отзывов о производителях HDD, например, когда “умирают” два купленных подряд диска, но причина в конечном итоге оказывалась в некачественном или старом блоке питания, после замены которого все приходило в норму.

Гибриды

Рассказ был бы неполным без упоминания о гибридах. Это такой тип HDD в котором традиционный диск дополняется накопителем на flash-памяти небольшой емкости (за счет чего цена хоть и выше, но ненамного). Флэш-диск содержит самые частоиспользуемые файлы (или блоки) жесткого диска, повышая производительность. Емкость гибрида такая же, как и у обычных HDD, и намного больше объема SSD.

Но, по моему мнению, гибриды не особенно прижились. Если нужна экономия денег – лучше вообще обойтись без SSD, а если нужна производительность, лучше купить полноценный твердотельник.

Единственно место, где использование гибридов оправдано – в ноутбуках, они имеют только один отсек для накопителя и установить два устройства сразу не выйдет.

При использовании 3,5-дюймовых винчестеров я рекомендую использовать накопители серии Green производства Western Digital, работающие почти бесшумно, а для NAS (и медиалееров), а также при совместном применении двух и более накопителей, я рекомендую остановиться на серии Red этого же производителя.

Western Digital серии Red.
Замечательный представитель бесшумных винчестеров.

Вибрация в линейке Red сведена к минимуму, благодаря чему даже при одновременной работе четырех экземпляров вибрация и раздражающий низкочастотный гул будут незаметны.

Среди ноутбучных винчестеров довольно неплохи Hitachi серии Travelstar и WD серии Scorpio Blue. Важно лишь не забывать про толщину устройств в случае замены HDD на аналогичный большей емкости.

Устройства Seagate также неплохи, но обычно они чуть дороже (для 3,5 дюймовых моделей), и уровень шума у них чуть выше.

И не забывайте про правильную эксплуатацию любых HDD, не давайте винчестеру перегреваться, иначе жизнь его будет слишком скоротечной.

Приветствую Вас, Уважаемые читататели!!!

Давайте сегодня поговорим о стандартах наиболее распространенного сегодня интерфейса подключения жесткого диска или оптического привода к системнй плате — SATA.

SATA (Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями данных. Является развитым продолжением интерфейса IDE (РАТА).

Итак, большинство современных жестких дисков для настольных ПК подключаются через интерфейс SATA. Однако, SATA есть несколько версий, поэтому, у пользователей, при покупке HDD или замене системной платы возникает такой вопрос — «Какая между ними разница?». Давайте посмотрим:

Первым из SATA, появился SATA 150 (или SATA1) — интерфейс, использующий последовательную шину передачи данных, работает на частоте 1.5 ГГц, обеспечивая пропускную способность в 1.2 Гбит/сек или 150МБ/сек. Это немного выше пропускной способности IDE 133. Стандарт довольно быстро распространялся за счет своих преимуществ (хоть и небольших) по сравнению с IDE (ATA). В числе главных — конечно же последовательная шина, вместо параллельной, мЕ ньший размер кабеля и разъемов, как следствие — удобство использования и надежность соединения контактов, устойчивость к многократному подсоединению/отсоединению кабеля. SATA предусматривает одному порту одно устройство. Это избавляет от проблем IDE — когда к одному порту можно было подключить 2 устройства — это могло вызывать конфликты и часто становилось причиной проблем.

Но, время не стояло на меcте, свет увидел вторую интерацию SATA — SATA II или SATA 300 . Стандарт работает на частоте уже 3ГГц, пропускная способность — до 2.4Гбит/сек или 300МБ/сек. Теоретически, SATA 150 и SATA 300 совместимы,однако, в некоторых конфигурациях ПК были проблемы… Разъемы и тип кабеля — остались те же.

Итак, какова же практическая разница между SATA 150 и SATA 300???

Что, если ваша системная плата поддерживает только SATA 150, а вы собираетесь покупать более емкий и производительных жесткий диск… — стоит ли обращать внимание на то, что у вас SATA 150, а не SATA 300?

Совершенно не стоит…

Дело в том, что современные, даже самые быстрые жесткие диски еще не «пробили» отметку пропускной способности в 130 МБ/сек, поэтому, даже SATA 150 с его 150 МБ/сек будет вполне достаточно для работы! Главное, чтобы на покупаемом вами новом жестком диске было указано, что он работает с SATA 150, а с этим проблем не будет, при сегодняшнем ассортименте выбора жестких дисков. Главное — правильно его выбрать. 😉

Существует еще одна спецификация SATA. Вернеее, не существует, а начинает свое существование — SATA 600. Аналог SATA 300 по большинству характеристик, за исключением: пропускная способность 600 МБ/сек, частота работы 6 ГГц, улучшенное управление питанием.
Совместимость по разъему и кабелю сохранится…
SATA 600, или SATA III будет, возможно, оправдан при использовании твердотельных накопителей на базе флеш-памяти (Solid State Drive — SSD), но пока об этом говорить рано…

В этой статье речь пойдет о том, что позволяет подключить жесткий диск к компьютеру, а именно, об интерфейсе жесткого диска. Точнее говорить, об интерфейсах жестких дисков, потому что технологий для подключения этих устройств за все время их существования было изобретено великое множество, и обилие стандартов в данной области может привести в замешательство неискушенного пользователя. Впрочем, обо все по порядку.

Интерфейсы жестких дисков (или строго говоря, интерфейсы внешних накопителей, поскольку в их качестве могут выступать не только , но и другие типы накопителей, например, приводы для оптических дисков) предназначены для обмена информацией между этими устройствами внешней памяти и материнской платой. Интерфейсы жестких дисков, не в меньшей степени, чем физические параметры накопителей, влияют на многие рабочие характеристики накопителей и на их производительность. В частности, интерфейсы накопителей определяют такие их параметры, как скорость обмена данными между жестким диском и материнской платой, количество устройств, которые можно подключить к компьютеру, возможность создания дисковых массивов, возможность горячего подключения, поддержка технологий NCQ и AHCI, и.т.д. Также от интерфейса жесткого диска зависит, какой кабель, шнур или переходник для его подключения к материнской плате вам потребуется.

SCSI - Small Computer System Interface

Интерфейс SCSI является одним из самых старых интерфейсов, разработанных для подключения накопителей в персональных компьютерах. Появился данный стандарт еще в начале 1980-х гг. Одним из его разработчиков был Алан Шугарт, также известный, как изобретатель дисководов для гибких дисков.

Внешний вид интерфейса SCSI на плате и кабеля подключения к нему

Стандарт SCSI (традиционно данная аббревиатура читается в русской транскрипции как «скази») первоначально предназначался для использования в персональных компьютерах, о чем свидетельствует даже само название формата – Small Computer System Interface, или системный интерфейс для небольших компьютеров. Однако так получилось, что накопители данного типа применялись в основном в персональных компьютерах топ-класса, а впоследствии и в серверах. Связано это было с тем, что, несмотря на удачную архитектуру и широкий набор команд, техническая реализация интерфейса была довольно сложна, и не подходила по стоимости для массовых ПК.

Тем не менее, данный стандарт обладал рядом возможностей, недоступных для прочих типов интерфейсов. Например, шнур для подключения устройств Small Computer System Interface может иметь максимальную длину в 12 м, а скорость передачи данных – 640 МБ/c.

Как и появившийся несколько позже интерфейс IDE, интерфейс SCSI является параллельным. Это означает, что в интерфейсе применяются шины, передающие информацию по нескольким проводникам. Данная особенность являлась одним из сдерживающих факторов для развития стандарта, и поэтому в качестве его замены был разработан более совершенный, последовательный стандарт SAS (от Serial Attached SCSI).

SAS - Serial Attached SCSI

Так выглядит интерфейс SAS серверного диска

Serial Attached SCSI разрабатывался в усовершенствования достаточно старого интерфейса подключения жестких дисков Small Computers System Interface. Несмотря на то, что Serial Attached SCSI использует основные достоинства своего предшественника, тем не менее, у него есть немало преимуществ. Среди них стоит отметить следующие:

• Использование общей шины всеми устройствами.
• Последовательный протокол передачи данных, используемый SAS, позволяет задействовать меньшее количество сигнальных линий.
• Отсутствует необходимость в терминации шины.
• Практически неограниченное число подключаемых устройств.
• Более высокая пропускная способность (до 12 Гбит/c). В будущих реализациях протокола SAS предполагается поддерживать скорость обмена данными до 24 Гбит/c.
• Возможность подключения к контроллеру SAS накопителей с интерфейсом Serial ATA.

Как правило, системы Serial Attached SCSI строятся на основе нескольких компонентов. В число основных компонентов входят:

• Целевые устройства. В эту категорию включают собственно накопители или дисковые массивы.
• Инициаторы – микросхемы, предназначенные для генерации запросов к целевым устройствам.
• Система доставки данных – кабели, соединяющие целевые устройства и инициаторы

Разъемы Serial Attached SCSI могут иметь различную форму и размер, в зависимости от типа (внешний или внутренний) и от версий SAS. Ниже представлены внутренний разъем SFF-8482 и внешний разъем SFF-8644, разработанный для SAS-3:

Слева - внутренний разъём SAS SFF-8482; Справа - внешний разъём SAS SFF-8644 с кабелем.

Несколько примеров внешнего вида шнуров и переходников SAS: шнур HD-Mini SAS и шнур-переходник SAS-Serial ATA.

Слева - шнур HD Mini SAS; Справа - переходной шнур с SAS на Serial ATA

Firewire - IEEE 1394

Сегодня достаточно часто можно встретить жесткие диски с интерфейсом Firewire. Хотя через интерфейс Firewire к компьютеру можно подключить любые типы периферийных устройств, и его нельзя назвать специализированным интерфейсом, предназначенным для подключения исключительно жестких дисков, тем не менее, Firewire имеет ряд особенностей, которые делают его чрезвычайно удобным для этой цели.

FireWire - IEEE 1394 - вид на ноутбуке

Интерфейс Firewire был разработан в середине 1990-х гг. Начало разработке положила небезызвестная фирма Apple, нуждавшаяся в собственной, отличной от USB, шине для подключения периферийного оборудования, прежде всего мультимедийного. Спецификация, описывающая работу шины Firewire, получила название IEEE 1394.

На сегодняшний день Firewire представляет собой один из наиболее часто используемых форматов высокоскоростной последовательной внешней шины. К основным особенностям стандарта можно отнести:

• Возможность горячего подключения устройств.
• Открытая архитектура шины.
• Гибкая топология подключения устройств.
• Меняющаяся в широких пределах скорость передачи данных – от 100 до 3200 Мбит/c.
• Возможность передачи данных между устройствами без участия компьютера.
• Возможность организации локальных сетей при помощи шины.
• Передача питания по шине.
• Большое количество подключаемых устройств (до 63).

Для подключения винчестеров (обычно посредством внешних корпусов для жестких дисков) через шину Firewire, как правило, используется специальный стандарт SBP-2, использующий набор команд протокола Small Computers System Interface. Существует возможность подключения устройств Firewire к обычному разъему USB, но для этого требуется специальный переходник.

IDE - Integrated Drive Electronics

Аббревиатура IDE, несомненно, известна большинству пользователей персональных компьютеров. Стандарт интерфейса для подключения жестких дисков IDE был разработан известной фирмой, производящей жесткие диски – Western Digital. Преимуществом IDE по сравнению с другими существовавшими в то время интерфейсами, в частности, интерфейсом Small Computers System Interface, а также стандартом ST-506, было отсутствие необходимости устанавливать контроллер жесткого диска на материнскую плату. Стандарт IDE подразумевал установку контроллера привода на корпус самого накопителя, а на материнской плате оставался лишь хост-адаптер интерфейса для подключения приводов IDE.

Интерфейс IDE на материнской плате

Данное нововведение позволило улучшить параметры работы накопителя IDE благодаря тому, что сократилось расстояние между контроллером и самим накопителем. Кроме того, установка контроллера IDE внутрь корпуса жесткого диска позволила несколько упростить как материнские платы, так и производство самих винчестеров, поскольку технология давала свободу производителям в плане оптимальной организации логики работы накопителя.

Новая технология первоначально получила название Integrated Drive Electronics (Встроенная в накопитель электроника). Впоследствии был разработан описывающий ее стандарт, названный ATA. Это название происходит от последней части названия семейства компьютеров PC/AT посредством добавления слова Attachment.

Для подключения жесткого диска или другого устройства, например, накопителя для оптических дисков, поддерживающего технологию Integrated Drive Electronics, к материнской плате, используется специальный кабель IDE. Поскольку ATA относится к параллельным интерфейсам (поэтому его также называют Parallel ATA или PATA), то есть, интерфейсам, предусматривающим одновременную передачу данных по нескольким линиям, то его кабель данных имеет большое количество проводников (обычно 40, а в последних версиях протокола имелась возможность использовать 80-жильный кабель). Обычный кабель данных для данного стандарта имеет плоский и широкий вид, но встречаются и кабели круглого сечения. Кабель питания для накопителей Parallel ATA имеет 4-контактный разъем и подсоединен к блоку питания компьютера.

Ниже приведены примеры кабеля IDE и круглого шнура данных PATA:

Внешний вид интерфейсного кабеля: cлева - плоский, справа в круглой оплетке - PATA или IDE.

Благодаря сравнительной дешевизне накопителей Parallel ATA, простоте реализации интерфейса на материнской плате, а также простоте установки и конфигурации устройств PATA для пользователя, накопители типа Integrated Drive Electronics на длительное время вытеснили с рынка винчестеров для персональных компьютеров бюджетного уровня устройства других типов интерфейса.

Однако стандарт PATA имеет и ряд недостатков. Прежде всего, это ограничение по длине, которую может иметь кабель данных Parallel ATA – не более 0,5 м. Кроме того, параллельная организация интерфейса накладывает ряд ограничений на максимальную скорость передачи данных. Не поддерживает стандарт PATA и многие расширенные возможности, которые имеются у других типов интерфейсов, например, горячее подключение устройств.

SATA - Serial ATA

Вид интерфейса SATA на материнской плате

Интерфейс SATA (Serial ATA), как можно догадаться из названия, является усовершенствованием ATA. Заключается это усовершенствование, прежде всего, в переделке традиционного параллельного ATA (Parallel ATA) в последовательный интерфейс. Однако этим отличия стандарта Serial ATA от традиционного не ограничиваются. Помимо изменения типа передачи данных с параллельного на последовательный, изменились также разъемы для передачи данных и электропитания.

Ниже приведен шнур данных SATA:

Шнур передачи данных для SATA интерфейса

Это позволило использовать шнур значительно большей длины и увеличить скорость передачи данных. Однако минусом стало то обстоятельство, что устройства PATA, которые до появления SATA присутствовали на рынке в огромных количествах, стало невозможно напрямую подключить в новые разъемы. Правда, большинство новых материнских плат все же имеют старые разъемы и поддерживают подключение старых устройств. Однако обратная операция – подключение накопителя нового типа к старой материнской плате обычно вызывает куда больше проблем. Для этой операции пользователю обычно требуется переходник Serial ATA to PATA. Переходник для кабеля питания обычно имеет сравнительно простую конструкцию.

Переходник питания Serial ATA to PATA:

Слева общий вид кабеля; Cправа укрупнено внешний вид коннекторов PATA и Serial ATA

Сложнее, однако, дело обстоит с таким устройством, как переходник для подключения устройства последовательного интерфейса в разъем для параллельного интерфейса. Обычно переходник такого типа выполнен в виде небольшой микросхемы.

Внешний вид универсального двунаправленного переходника между интерфейсами SATA - IDE

В настоящее время интерфейс Serial ATA практически вытеснил Parallel ATA, и накопители PATA можно встретить теперь в основном лишь в достаточно старых компьютерах. Еще одной особенностью нового стандарта, обеспечившей его широкую популярность, стала поддержка .

Вид переходника с IDE на SATA

О технологии NCQ можно рассказать чуть подробнее. Основное преимущество NCQ состоит в том, что она позволяет использовать идеи, которые давно были реализованы в протоколе SCSI. В частности, NCQ поддерживает систему упорядочивания операций чтения/записи, поступающих к нескольким накопителям, установленным в системе. Таким образом, NCQ способна значительно повысить производительность работы накопителей, в особенности массивов жестких дисков.

Вид переходника с SATA на IDE

Для использования NCQ необходима поддержка технологии со стороны жесткого диска, а также хост-адаптера материнской платы. Практически все адаптеры, поддерживающие AHCI, поддерживают и NCQ. Кроме того, NCQ поддерживают и некоторые старые проприетарные адаптеры. Также для работы NCQ требуется ее поддержка со стороны операционной системы.

eSATA - External SATA

Отдельно стоит упомянуть о казавшемся многообещающим в свое время, но так и не получившем широкого распространения формате eSATA (External SATA). Как можно догадаться из названия, eSATA представляет собой разновидность Serial ATA, предназначенную для подключения исключительно внешних накопителей. Стандарт eSATA предлагает для внешних устройств большую часть возможностей стандартного, т.е. внутреннего Serial ATA, в частности, одинаковую систему сигналов и команд и столь же высокую скорость.

Разъем eSATA на ноутбуке

Тем не менее, у eSATA есть и некоторые отличия от породившего его стандарта внутренней шины. В частности, eSATA поддерживает более длинный кабель данных (до 2 м), а также имеет более высокие требования к питанию накопителей. Кроме того, разъемы eSATA несколько отличаются от стандартных разъемов Serial ATA.

По сравнению с другими внешними шинами, такими, как USB и Firewire, eSATA, однако, имеет один существенный недостаток. Если эти шины позволяют осуществлять электропитание устройства через сам кабель шины, то накопитель eSATA требует специальные разъемы для питания. Поэтому, несмотря на сравнительно высокую скорость передачи данных, eSATA в настоящее время не пользуется большой популярностью в качестве интерфейса для подключения внешних накопителей.

Заключение

Информация, хранящаяся на жестком диске, не может стать полезной для пользователя и доступной для прикладных программ до тех пор, пока к ней не получит доступ центральный процессор компьютера. Интерфейсы жестких дисков представляют собой средство для связи между этими накопителями и материнской платой. На сегодняшний день существует немало различных типов интерфейсов жестких дисков, каждый из которых имеет свои достоинства, недостатки и характерные особенности. Надеемся, что приведенная в данной статье информация во многом окажется полезной для читателя, ведь выбор современного жесткого диска во многом определяются не только его внутренними характеристиками, такими, как емкость, объем кэш-памяти, скорость доступа и вращения, но и тем интерфейсом, для которого он был разработан.