GIAO DIỆN

Nhóm 5

Chuyeân ñeà: COÂNG NGHEÄ KIEÁN TRUÙC MAÙY TÍNH

Giao diện IDE1

GIAO DIỆN

IDE - SATA

Baøi baùo caùo:

GVHD: Phạm Hữu Tài

Nhóm 5


Giao diện IDE2

Chủ đề: Giao diện IDE - SATA

Các nội dung chính:

Khái quát về giao diện IDE

Các giao diện trước IDE

Giao diện IDE

Các chuẩn ATA

Các tính năng của ATA

Giới thiệu sơ về chuẩn SATA

Nhóm 5


Giao diện IDE3

KHÁI QUÁT VỀ GIAO DIỆN IDE

IDE (Intergrated Drive Electronics - Mạch điện tử được tích hợp với thiết bị): là một giao diện được dùng để kết nối ổ đĩa cứng hay ổ CD Rom trong các máy PC hiện đại.

IDE là một bước tiến hóa từ các giao diện trước đây sử dụng ổ đĩa và bộ điều khiển riêng biệt.

Tên thật của giao diện này là ATA (AT Attachment)

Nhóm 5


Giao diện IDE4

CÁC GIAO DIỆN TRƯỚC IDE

Trước IDE đã có nhiều loại giao diện ổ đĩa xuất hiện, những giao diện này có cáp nối, các tùy chọn cấu hình khác nhau, thiết lập và định dạng ổ đĩa cũng khác nhau.

GIAO DIỆN THỜI GIAN

ST-506/412 1978-1989

ESDI 1983-1991

SCSI 1986-hiện tại

ATA/IDE 1986-hiện tại

Nhóm 5


Giao diện IDE5

CÁC CHUẨN ATA (1)

ATA ( Advanced Technology Attachment )

Phiên bản ATA được phát triển thành các phiên bản kế tiếp nhau: ATA-1 (1986-1994)

ATA-2 (1996-còn gọi là FAST-ATA, FAST-ATA2 hay EIDE)

ATA-3 (1997) ATA-4 (1998-còn gọi là Ultra-ATA/33)

ATA-5 (1999 tới nay, còn gọi là Ultra-ATA/66-còn gọi là Ultra-ATA/33)

ATA-6 (2002 tới nay , Ultra ATA/100 UDMA 5 (100) Ultra DMA 100 )

Ngày nay, giao diện ATA được kiểm soát bởi một nhóm gọi là T13 .

Nhóm 5


Giao diện IDE6


ATA-1

Được sử dụng từ năm 1986 trước khi được công bố là một chuẩn.

Là một giao diện bus tích hợp nối giữa ổ đĩa và hệ thống dựa trên bus ISA, có những đặc điểm sau:

Đầu nối và cáp 40/44 chân.

Chọn lựa cấu hình Chủ/Tớ hoặc Cable Select.

Định thời chế độ PIO (I/O được lập trình) cơ bản và chế độ DMA (truy cập bộ nhớ trực tiếp).

Chuyển đổi thông số ổ đĩa CHS/LBA.

Nhóm 5


Giao diện IDE7


ĐẦU NỐI VÀO RA ATA

Là đầu nối kiểu đầu cắm có 40 hoặc 44 chân, thường được làm dấu để tránh lắp ngược. (Hình)

Vị trí 1 Vị trí 39

Vị trí 2 Vị trí 40Vị trí 20 được khóa lại

Chi tiết đầu nối giao diện IDE/ATA 40 chân

Nhóm 5


Giao diện IDE8


CÁP ATA

Nhóm 5


Giao diện IDE9


Nhóm 5


Giao diện IDE10


CÁP VÀO/RA ATA:

Cáp có 40 (hoặc 80) dải, dùng để mang tín hiệu giữa mạch chuyển đổi bus và ổ đĩa.

Nhóm 5


Giao diện IDE11


MỘT SỐ TÍN HIỆU ATA:

Chân 20: chân chốt, dùng để định hướng lắp cáp

Chân 39: mang tín hiệu Drive Active/Slave Present (DASP)

Chân 28: mang tín hiệu chọn cáp (Cable Select) hoặc đồng bộ trục quay (Spindle Synchronization)

Nhóm 5


Giao diện IDE12


CẤU HÌNH Ổ ĐÔI:

Tiêu chuẩn ATA cung cấp chọn lựa hoạt động trên Bus AT với hai ổ đĩa trong cấu hình ghép chuỗi:

Ổ chính (ổ 0) gọi là ổ chủ

Việc chỉ định ổ chủ/tớ (Master/Slave) được thực hiện bằng cách thiết lập cầu nối hoặc công tắc trên ổ đĩa.

Ổ phụ (ổ 1) gọi là ổ tớ

Nhóm 5


Giao diện IDE13


CÁCH SỬ DỤNG JUMPER:

Nhóm 5


Giao diện IDE14


TẬP LỆNH ATA:

Giao diện ATA/IDE được thiết kế dựa trên bộ điều khiển WD1003 mà IBM đã sử dụng trên hệ thống AT gốc (8 lệnh).

Ngoài ra, tiêu chuẩn kỹ thuật ATA còn đưa vào một số lệnh khác để làm tăng hiệu suất và khả năng.

Lệnh quan trọng nhất là lệnh nhận biết ổ đĩa (Identify Drive), kế đến là các lệnh đọc và ghi nhiều dữ liệu (Read Multiple & Write Multiple).

Các lệnh nâng cao khác, cho phép nhà sản xuất ổ đĩa có lệnh riêng của họ.

Nhóm 5


Giao diện IDE15


ATA-2 (GIAO DIỆN ATA CÓ THÊM PHẦN MỞ RỘNG): Có nhiều tên gọi khác nhau: Fast-ATA, EIDE,…Là phiên bản nâng cấp từ chuẩn ATA-1, được chấp nhận từ năm 1996, thay đổi lớn nhất là về mặt triết học. Các tính năng được thêm vào:

Chế độ truyền DMA và PIO nhanh hơn.

Hỗ trợ quản lý điện năng.

Hỗ trợ các thiết bị có thể di chuyển.

Hỗ trợ các thiết bị PCMCIA (PC Card).

Các phương pháp dịch CHS/LBA chuẩn cho các ổ đĩa có dung lượng tới 8,4GB.

Nhóm 5


Giao diện IDE16

ATA-3:

Được công bố vào năm 1997, tương đối ít sửa đổi hơn so với ATA-2

Những thay đổi chính:

Loại bỏ những nghi thức truyền DMA từ đơn (8bit).

Thêm hỗ trợ S.M.A.R.T (công nghệ tự điều khiển, phân tích và báo cáo). Những khuyến cáo về nguồn và sự kết thúc bus phía đầu nhận để giải quyết vấn đề nhiễu ở tốc độ truyền cao.

ATA-2 và ATA-3 thường được gọi là EIDE (Enhanced IDE-IDE nâng cao).


Nhóm 5


Giao diện IDE17


ATA/ATAPI-4 (ATA-4 VỚI PHẦN MỞ RỘNG GIAO DIỆN GÓI):

Được công bố vào năm 1998, có một số bổ sung quan trọng.

Những sửa đổi chính trong ATA-4:

Chế độ truyền Ultra-DMA (UDMA) tới 33 MB/s

Hỗ trợ ATAPI được tích hợp

Định nghĩa loại cáp 80 đường dẫn, 40 chân để cải tiến sự chịu nhiễu

Hỗ trợ Compact Flash Adapter.

Giới thiệu hỗ trợ BIOS nâng cao cho các ổ trên 9.4 nghìn tỷ GB.

Nhóm 5


Giao diện IDE18


ATA/ATAPI-5 (ATA-4 VỚI GIAO DIỆN GÓI):

Được chấp thuận vào đầu năm 2000, dựa trên ATA-4.

Những sửa đổi chính trong ATA-5:

Chế độ truyền Ultra-DMA (UDMA) tới 66 MB/s

Cáp 80 đường dẫn được yêu cầu cho hoạt động của UDMA/66.

Tự động dò tìm cáp 40 hoặc 80 đường dẫn.

Chế độ UDMA nhanh hơn UDMA/33 khi dò tìm thấy cáp 80 đường dẫn.

Để sử dụng UDMA 33/66: giao diện ATA, BIOS, ổ và cáp phải hỗ trợ chế độ này, HĐH phải có khả năng quản lý DMA.

Nhóm 5


Giao diện IDE19


Nhóm 5


Giao diện IDE20


ATA/ATAPI-6:

Được chấp thuận vào đầu năm 2002

Những điểm chính trong ATA/ATAPI-6: Dùng 48-bit LBA làm cho dung lương có thể đạt 144 petabytes (144,000,000 gigabytes)

Chế độ truyền Ultra-DMA (UDMA) tới 100MB/s

Nhóm 5


Giao diện IDE21

CÁC TÍNH NĂNG CỦA ATA (1)

Sự giới hạn về dung lượng ổ đĩa.

Phá vỡ rào cản 8.4 GB

Truyền dữ liệu nhanh hơn.

Các chế độ truyền DMA (Direct Memory Access).

ATAPI (Giao diện gói ATA).

Nhóm 5


Giao diện IDE22


SỰ GIỚI HẠN VỀ DUNG LƯỢNG ĐĨA:

Giao diện IDE/ATA hiện thời có giới hạn dung lượng đĩa ở mức nhất định (tùy vào loại BIOS đang sử dụng).

Chi tiết Số sector tối đaDung lượng

tối đa

Giao diện ATA 267.386.880 136.9 GB

CHS BIOS chuẩn 1.032.192 528.5 MB

CHS BIOS có thông dịch 16.515.072 8.4 GB

Nâng cao (EDD BIOS) 18.446.744.073.709.551.600 9.4 GTB

Các giới hạn dung lượng ổ đĩa ATA/IDE

Nhóm 5


Giao diện IDE23


PHÁ VỠ RÀO CẢN 8.4GB:

Các hệ thống dùng ổ ATA gặp khó khăn về kích thước mà nguyên nhân là ở giao diện ATA và BIOS.

Bắt đầu từ năm 1998, các nhà sản xuất BIOS bắt đầu cài hỗ trợ EDD (Enhanced Disk Drive) trong BIOS của họ, cho phép hỗ trợ ổ ATA lớn hơn 8,4GB (có thể lớn hơn 9,4 tỷ GB).

Để có thể làm việc với các ổ >8,4GB, cần phải có BIOS mới và cả phần mềm mới được thiết kế để quản lý địa chỉ LBA (Logic Block Address) trực tiếp.

Nhóm 5


Giao diện IDE24


TRUYỀN DỮ LIỆU NHANH HƠN: ATA-2/EIDE và ATA-3 định ra một vài chế độ truyền dữ liệu ra vào ổ đĩa có hiệu năng cao.

Chế độ PIO xác định tốc độ truyền dữ liệu vào ra ổ đĩa:

CHẾ ĐỘ PIO CHU KỲ (NS) TỐC ĐỘ (MB/s)TIÊU CHUẨN KỸ

THUẬT

0 600 3.33 ATA

1 383 5.22 ATA

2 240 8.33 ATA

3 180 11.11 ATA-2,EIDE

4 120 16.67 ATA-2,EIDE

Nhóm 5


Giao diện IDE25


CÁC CHẾ ĐỘ TRUYỀN DMA (DIRECT MEMORY ACCESS):

DMA: dữ liệu truyền trực tiếp giữa ổ đĩa với bộ nhớ mà không sử dụng CPU làm trung gian, đối lập với PIO. Có hai loại DMA: DMA thường và DMA chủ đường dẫn.

ATAPI-GIAO DIỆN GÓI ATA:

Được thiết kế để cung cấp các lệnh cần thiết cho các thiết bị như ổ CD ROM, băng từ sử dụng đầu nối ATA thông thường.

Nhóm 5


Giao diện IDE26

TỔNG KẾT VỀ GIAO DIỆN IDE/ATA

CHUẨN THỜI KÌ PIO DMA UDMA TỐC ĐỘ TÍNH NĂNG

ATA-1 1986-1994 0-2 0 8.33

ATA-2 1995-1996 0-4 0-2 16.67Nhanh hơn, thông dịch CHS/LBA tới 8.4G

ATA-3 1997 0-4 0-2 16.67S.M.A.R.T, cải tiến độ tin cậy

ATA-4 1998 0-4 0-2 0-2 33.33Chế độ UDMA, BIOS mở rộng hỗ trợ tới 137.4GB

ATA-5 1990-2000 0-4 0-2 0-4 66.67Các chế độ UDMA nhanh hơn, 80 chân, cáp dò tìm dự động

Nhóm 5


Giao diện IDE27

SATA

Nguồn: www.wikipedia.com

www.sata-io.org

Nhóm 5


Giao diện IDE28

GIỚI THIỆU SƠ VỀ CHUẨN SATA (1)

SATA (Serial ATA) là 1 công nghệ được thiết kế chủ yếu cho việc chuyển dữ liệu của đĩa cứng với tốc độ cao.

SATA được kế thừa từ chuẩn AT Attachment

Các chuẩn SATA SATA 1.5 Gb/s SATA 3.0 Gb/s (SATA II ) SATA 6.0 Gb/s ( chuẩn tương lai)

Bên cạnh đó còn : eSATA (External SATA)

Nhóm 5


Giao diện IDE29


Nhóm 5


Giao diện IDE30


Nhóm 5


Giao diện IDE31

SATA 1.5 Gb/s

• Được biết với tên gọi là SATA/150 hay SATA 1 • Dùng 8B/10B encoding tại tầng physical (trong

mô hình OSI)• Do hiệu suất encoding đạt 80% nên tốc độ thật

là 1.2 Gbit/s hay 150 MB/s• Dùng công nghệ LVDS (Low voltage differential

signaling )

Nhóm 5


Giao diện IDE32

SATA 3.0 Gb/s - SATA 6.0 Gb/s

Được biết với tên gọi là SATA II Kế thừa các ưu điểm của SATA I như: 8B/10B, công nghệ

LVDS… Tốc độ đạt 3.0Gb/s (tốc độ thực là 2.4 Gb/s, hay 300 MB/s.)

SATA 3.0Gb/s:

SATA 6.0Gb/s:Dự kiến sẽ là thế hệ tiếp theo của SATA.

Tốc độ dự kiến có thể đạt được là 6.0Gb/s, bên cạnh đó sẽ được bổ sung thêm một số tính năng mới.

Nhóm 5


Giao diện IDE33

eSATA (External SATA)

Chuẩn SATA cắm ngoài

Các chi tiết kỹ thuật đặc thù của eSATA đã được công bố vào giữa năm 2004 bao gồm các chuẩn của cáp, kết nối và chuẩn tín hiệu.

Chuẩn truyền dữ liệu eSATA II có khả năng truyền dữ liệu ở tốc độ 300Mbit/giây ( so với USB 2.0 chỉ đạt tốc độ tối đa khoảng 45Mbit/giây )

Cáp dài 2m.

Nhóm 5


Giao diện IDE34

SO SÁNH GIỮA CÁC CHUẨN

PATA 133 SATA II

Tốc độ thực 1064Mb/s 2.4Gb/s

Độ dài tối đa của cáp 46cm 1m

Số ổ có thể gắn trên cùng 1 cáp 2 1

Điện nguồn 5V 250 mV

Cắm nóng Không thể Có thể

Nhóm 5


Giao diện IDE35


Đế cắm

ATASATA

Nhóm 5


Giao diện IDE36


ATA SATA

Cáp nguồn Cáp dữ liệu

ATA SATA

Nhóm 5


Giao diện IDE37


Nhóm 5


Giao diện IDE38

Cám ơn sự chú ý lắng nghe của mọi người, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ mọi người.

NHÓM 5

Nguồn tài liệu:

* Cẩm nang sửa chữa, nâng cấp và bảo trì máy tính cá nhân (Scott Mueller-SaiGon Book dịch và giới thiệu).

* www.pcguide.com

* Một số giáo trình, tài liệu tham khảo khác về Kiến trúc máy tính.

THE END

Documents

GIAO DIỆN