Parallel ATA ( PATA ), первоначально AT Attachment , также известный как Integrated Drive Electronics ( IDE ), — стандартный интерфейс , разработанный для IBM PC -совместимых компьютеров. Впервые он был разработан компаниями Western Digital и Compaq в 1986 году для совместимых жестких дисков и CD или DVD-приводов. Соединение используется для устройств хранения данных , таких как жесткие диски , дисководы , оптические дисководы и ленточные накопители в компьютерах .
Стандарт поддерживается комитетом X3/ INCITS . [1] Он использует базовые стандарты AT Attachment (ATA) и AT Attachment Packet Interface ( ATAPI ).
Стандарт Parallel ATA является результатом долгой истории постепенного технического развития, которое началось с оригинального интерфейса AT Attachment, разработанного для использования в раннем оборудовании PC AT . Сам интерфейс ATA развивался в несколько этапов от оригинального интерфейса Integrated Drive Electronics (IDE) компании Western Digital . В результате многие почти синонимы для ATA/ATAPI и его предыдущих воплощений все еще находятся в общем неформальном использовании, в частности Extended IDE (EIDE) и Ultra ATA (UATA). После появления SATA в 2003 году оригинальный ATA был переименован в Parallel ATA, или сокращенно PATA.
Параллельные кабели ATA имеют максимально допустимую длину 18 дюймов (457 мм). [2] [3] Из-за этого ограничения технология обычно выглядит как внутренний интерфейс хранения данных компьютера. В течение многих лет ATA обеспечивал наиболее распространенный и наименее дорогой интерфейс для этого приложения. В новых системах он был в значительной степени заменен SATA.
Первоначально стандарт был задуман как «AT Bus Attachment», официально назывался «AT Attachment» и сокращенно «ATA» [4] [5], поскольку его основной функцией было прямое подключение к 16-битной шине ISA , представленной в IBM PC/AT . [6] Первоначальные спецификации ATA, опубликованные комитетами по стандартам, использовали название «AT Attachment». [7] [8] [9] «AT» в IBM PC/AT означало «Advanced Technology», поэтому ATA также называли «Advanced Technology Attachment». [10] [4] [11] [12] Когда в 2003 году был представлен новый Serial ATA (SATA), оригинальный ATA был переименован в Parallel ATA, или сокращенно PATA. [13]
Физические интерфейсы ATA стали стандартным компонентом во всех ПК, изначально на адаптерах хост-шины, иногда на звуковой карте, но в конечном итоге как два физических интерфейса, встроенных в чип южного моста на материнской плате. Называемые «первичными» и «вторичными» интерфейсами ATA, они были назначены базовым адресам 0x1F0 и 0x170 в системах шины ISA . Их заменили интерфейсы SATA .
Первая версия того, что сейчас называется интерфейсом ATA/ATAPI, была разработана компанией Western Digital под названием Integrated Drive Electronics (IDE). Вместе с Compaq (первоначальным заказчиком) они работали с различными производителями дисководов для разработки и поставки ранних продуктов с целью сохранения программного обеспечения, совместимого с существующим интерфейсом жесткого диска IBM PC. [14] Первые такие диски появились внутри компьютеров Compaq в 1986 году [15] [16] и впервые были отдельно предложены компанией Conner Peripherals как CP342 в июне 1987 года. [17]
Термин Integrated Drive Electronics относится к контроллеру привода , интегрированному в привод, в отличие от отдельного контроллера, расположенного на другой стороне соединительного кабеля к приводу. На IBM PC-совместимой машине CP/M или аналогичной это обычно была карта, установленная на материнской плате . Интерфейсные карты, используемые для подключения параллельного привода ATA, например, к слоту ISA , не являются контроллерами приводов: они являются просто мостами между хост-шиной и интерфейсом ATA . Поскольку исходный интерфейс ATA по сути представляет собой просто 16-битную шину ISA , мост был особенно прост в случае расположения разъема ATA на интерфейсной карте ISA. Интегрированный контроллер представлял привод хост-компьютеру как массив 512-байтовых блоков с относительно простым командным интерфейсом. Это освобождало материнскую плату и интерфейсные карты в хост-компьютере от рутинных задач по шаговому перемещению рычага головки диска, перемещению рычага головки внутрь и наружу и т. д., как это приходилось делать с более ранними жесткими дисками ST-506 и ESDI . Все эти низкоуровневые детали механической работы привода теперь обрабатывались контроллером на самом приводе. Это также устранило необходимость в разработке одного контроллера, который мог бы обрабатывать множество различных типов приводов, поскольку контроллер мог быть уникальным для привода. Хосту нужно было только запросить определенный сектор или блок для чтения или записи и либо принять данные с привода, либо отправить их на него.
Интерфейс, используемый этими дисками, был стандартизирован в 1994 году как стандарт ANSI X3.221-1994, AT Attachment Interface for Disk Drives . После разработки более поздних версий стандарта он стал известен как «ATA-1». [18] [19]
Недолго просуществовавшая, редко используемая реализация ATA была создана для IBM XT и подобных машин, которые использовали 8-битную версию шины ISA. Она упоминалась как «XT-IDE» , «XTA» или «XT Attachment». [20]
В 1994 году, примерно в то же время, когда был принят стандарт ATA-1, Western Digital представила диски под новым названием Enhanced IDE (EIDE). Они включали большинство функций будущей спецификации ATA-2 и несколько дополнительных улучшений. Другие производители представили свои собственные вариации ATA-1, такие как «Fast ATA» и «Fast ATA-2».
Новая версия стандарта ANSI, AT Attachment Interface with Extensions ATA-2 (X3.279-1996), была утверждена в 1996 году. Она включала большинство функций вариантов, специфичных для производителя. [21] [22]
ATA-2 также был первым, кто отметил, что к интерфейсу можно подключать и другие устройства, помимо жестких дисков:
3.1.7 Устройство: Устройство — периферийное устройство хранения. Традиционно устройством на интерфейсе ATA был жесткий диск, но на интерфейс ATA можно поместить любое устройство хранения при условии, что оно соответствует этому стандарту.
— Интерфейс подключения AT с расширениями (ATA-2) , стр. 2 [22]
Первоначально ATA был разработан и работал только с жесткими дисками и устройствами, которые могли их эмулировать. Введение ATAPI (ATA Packet Interface) группой под названием Small Form Factor Committee (SFF) позволило использовать ATA для множества других устройств, которым требуются функции, выходящие за рамки необходимых для жестких дисков. Например, любому съемному устройству требуется команда «извлечь носитель» и способ для хоста определить, присутствует ли носитель, а эти возможности не были предусмотрены в протоколе ATA.
ATAPI — это протокол, позволяющий интерфейсу ATA передавать команды и ответы SCSI ; поэтому все устройства ATAPI фактически «говорят на SCSI», за исключением электрического интерфейса. Команды и ответы SCSI встроены в «пакеты» (отсюда «ATA Packet Interface») для передачи по кабелю ATA. Это позволяет любому классу устройств, для которого определен набор команд SCSI, подключаться через ATA/ATAPI.
Устройства ATAPI также «говорят на языке ATA», поскольку физический интерфейс и протокол ATA по-прежнему используются для отправки пакетов. С другой стороны, жесткие диски ATA и твердотельные накопители не используют ATAPI.
Устройства ATAPI включают в себя приводы CD-ROM и DVD-ROM , ленточные приводы и дисководы большой емкости, такие как приводы Zip и SuperDisk . Некоторые ранние устройства ATAPI были просто устройствами SCSI с добавленным преобразователем протоколов ATA/ATAPI в SCSI. [ необходима цитата ]
Команды и ответы SCSI, используемые каждым классом устройств ATAPI (CD-ROM, лента и т. д.), описаны в других документах или спецификациях, относящихся к этим классам устройств, и не входят в компетенцию ATA/ATAPI или комитета T13 . Один из наиболее часто используемых наборов определен в наборе команд MMC SCSI.
ATAPI был принят как часть ATA в INCITS 317-1998, AT Attachment with Packet Interface Extension (ATA/ATAPI-4) . [23] [24] [25]
Стандарт ATA/ATAPI-4 также представил несколько режимов передачи " Ultra DMA ". Первоначально они поддерживали скорости от 16 до 33 МБ/с. В более поздних версиях были добавлены более быстрые режимы Ultra DMA, требующие новых 80-жильных кабелей для уменьшения перекрестных помех. Последние версии Parallel ATA поддерживают до 133 МБ/с.
Ultra ATA, сокращенно UATA, — это обозначение, которое в основном использовалось Western Digital для различных улучшений скорости стандартов ATA/ATAPI. Например, в 2000 году Western Digital опубликовала документ, описывающий «Ultra ATA/100», который принес улучшения производительности для тогдашнего стандарта ATA/ATAPI-5, улучшив максимальную скорость интерфейса Parallel ATA с 66 до 100 МБ/с. [26] Большинство изменений Western Digital, наряду с другими, были включены в стандарт ATA/ATAPI-6 (2002).
Первоначально размер диска ATA хранился в системном x86 BIOS с использованием номера типа (от 1 до 45), который предопределял параметры C/H/S [27] , а также часто зону посадки, в которой головки диска паркуются, когда они не используются. Позже был доступен «определяемый пользователем» формат [27] , называемый C/H/S или цилиндры, головки, секторы. Эти числа были важны для более раннего интерфейса ST-506, но, как правило, были бессмысленны для ATA — параметры CHS для более поздних больших дисков ATA часто указывали невозможно большое количество головок или секторов, которые на самом деле вообще не определяли внутреннюю физическую компоновку диска. С самого начала и до ATA-2 каждый пользователь должен был явно указывать размер каждого подключенного диска. Начиная с ATA-2, была реализована команда «идентифицировать диск», которую можно было отправить и которая вернет все параметры диска.
Из-за недальновидности производителей материнских плат системный BIOS часто был ограничен искусственными ограничениями размеров C/H/S, поскольку производитель предполагал, что определенные значения никогда не превысят определенный числовой максимум.
Первое из этих ограничений BIOS возникло, когда диски ATA достигли размеров, превышающих 504 MiB , поскольку BIOS некоторых материнских плат не допускали значений C/H/S выше 1024 цилиндров, 16 головок и 63 секторов. Умноженное на 512 байт на сектор, это дает в общей сложности 528 482 304 байта, что, деленное на 1 048 576 байт на MiB , равно 504 MiB (528 MB ).
Второе из этих ограничений BIOS возникло при 1024 цилиндрах , 256 головках и 63 секторах , а проблема в MS-DOS ограничила количество головок до 255. Это составляет 8 422 686 720 байт (8032,5 МиБ ), что обычно называют барьером в 8,4 гигабайта. Это снова ограничение, налагаемое x86 BIOS, а не ограничение, налагаемое интерфейсом ATA.
В конце концов было определено, что эти ограничения по размеру можно обойти с помощью небольшой программы, загружаемой при запуске из загрузочного сектора жесткого диска. Некоторые производители жестких дисков, такие как Western Digital, начали включать эти утилиты переопределения в большие жесткие диски, чтобы помочь преодолеть эти проблемы. Однако, если компьютер загружался каким-либо другим способом без загрузки специальной утилиты, использовались недействительные настройки BIOS, и диск мог быть либо недоступен, либо казаться операционной системе поврежденным.
Позже стало доступно расширение дисковых служб BIOS x86 , называемое « Enhanced Disk Drive » (EDD), которое позволяет адресовать диски размером до 264 секторов . [28]
Первый интерфейс привода использовал 22-битный режим адресации, что привело к максимальной емкости привода в два гигабайта. Позже, первая формализованная спецификация ATA использовала 28-битный режим адресации через LBA28 , что позволило адресовать 2 28 ( 268 435 456 ) секторов (блоков) по 512 байт каждый, что привело к максимальной емкости 128 ГиБ (137 ГБ ). [29]
ATA-6 ввел 48-битную адресацию, увеличив предел до 128 ПиБ (144 ПБ ). Как следствие, любой диск ATA емкостью более 137 ГБ должен быть диском ATA-6 или более поздней версии. Подключение такого диска к хосту с интерфейсом ATA-5 или более ранней версии ограничит полезную емкость до максимума интерфейса.
Некоторые операционные системы, включая Windows XP до SP1 и Windows 2000 до SP3, по умолчанию отключают LBA48 , требуя от пользователя дополнительных действий для использования всей емкости диска ATA, превышающей 137 гигабайт. [30]
Более старые операционные системы, такие как Windows 98 , вообще не поддерживают 48-битный LBA. Однако члены сторонней группы MSFN [31] модифицировали драйверы дисков Windows 98, чтобы добавить неофициальную поддержку 48-битного LBA в Windows 95 OSR2 , Windows 98 , Windows 98 SE и Windows ME .
Некоторые 16- и 32-разрядные операционные системы, поддерживающие LBA48, могут по-прежнему не поддерживать диски размером более 2 ТиБ из-за использования только 32-разрядной арифметики; это ограничение также применяется ко многим загрузочным секторам .
Parallel ATA (тогда просто называвшийся ATA или IDE) стал основным интерфейсом запоминающих устройств для ПК вскоре после своего появления. В некоторых системах был предусмотрен третий и четвертый интерфейс материнской платы, что позволяло подключать к материнской плате до восьми устройств ATA. Часто эти дополнительные разъемы реализовывались недорогими RAID- контроллерами.
Вскоре после внедрения Serial ATA (SATA) в 2003 году использование Parallel ATA пошло на спад. Некоторые ПК и ноутбуки той эпохи имели жесткий диск SATA и оптический привод, подключенный к PATA.
По состоянию на 2007 год некоторые чипсеты ПК , например Intel ICH10, убрали поддержку PATA. Поставщики материнских плат, все еще желающие предлагать Parallel ATA с этими чипсетами, должны включать дополнительную интерфейсную микросхему. В более современных компьютерах интерфейс Parallel ATA используется редко, даже если присутствует, поскольку на материнской плате обычно предусмотрено четыре или более разъемов Serial ATA, а устройства SATA всех типов являются обычными.
После ухода Western Digital с рынка PATA жесткие диски с интерфейсом PATA больше не производились с декабря 2013 года и предназначались только для специализированных применений. [32]
Параллельные кабели ATA передают данные по 16 бит за раз. Традиционный кабель использует 40-контактные гнездовые разъемы со смещением изоляции (IDC), прикрепленные к 40- или 80-проводниковому ленточному кабелю . Каждый кабель имеет два или три разъема, один из которых подключается к хост-адаптеру , взаимодействующему с остальной частью компьютерной системы. Остальные разъемы подключаются к устройствам хранения данных, чаще всего жестким дискам или оптическим приводам. Каждый разъем имеет 39 физических контактов, расположенных в два ряда (2,54 мм, шаг 1 ⁄ 10 дюйма), с зазором или ключом на контакте 20. Более ранние разъемы могут не иметь этого зазора, при этом доступны все 40 контактов. Таким образом, более поздние кабели с заполненным зазором несовместимы с более ранними разъемами, хотя более ранние кабели совместимы с более поздними разъемами.
Круглые параллельные кабели ATA (в отличие от ленточных) в конечном итоге стали доступны « моддерам корпусов » по косметическим причинам, а также в связи с заявлениями об улучшении охлаждения компьютера и простоте использования; однако спецификации ATA поддерживают только ленточные кабели.
44-контактный вариант разъема PATA используется для 2,5-дюймовых дисков внутри ноутбуков. Контакты расположены ближе друг к другу (шаг 2,0 мм), а разъем физически меньше 40-контактного разъема. Дополнительные контакты передают питание.
Кабели ATA на протяжении большей части своей истории имели 40 проводников (44 проводника для версии с меньшим форм-фактором, используемой для 2,5-дюймовых дисков — дополнительные четыре для питания), но с введением режима UDMA /66 появилась версия с 80 проводниками . Все дополнительные проводники в новом кабеле являются заземляющими , перемежающимися с сигнальными проводниками для уменьшения эффектов емкостной связи между соседними сигнальными проводниками, уменьшая перекрестные помехи . Емкостная связь представляет собой большую проблему при более высоких скоростях передачи данных, и это изменение было необходимо для обеспечения надежной работы скорости передачи данных UDMA4 в 66 мегабайт в секунду (МБ/с) . Более быстрые режимы UDMA5 и UDMA6 также требуют 80-проводниковых кабелей.
Хотя количество проводников удвоилось, количество контактов разъема и распиновка остались такими же, как у 40-жильных кабелей, а внешний вид разъемов идентичен. Внутри разъемы отличаются; разъемы для 80-жильного кабеля подключают большее количество заземляющих проводов к заземляющим контактам, в то время как разъемы для 40-жильного кабеля подключают заземляющие проводники к заземляющим контактам один к одному. 80-жильные кабели обычно поставляются с тремя разноцветными разъемами (синий, черный и серый для контроллера, главного привода и подчиненного привода соответственно) в отличие от однородно окрашенных разъемов 40-жильных кабелей (обычно все серые). Серый разъем на 80-жильных кабелях имеет неподключенный контакт 28 CSEL, что делает его подчиненным положением для выбора кабеля, настроенного на приводы.
Если два устройства подключены к одному кабелю, одно из них должно быть обозначено как Устройство 0 (в прошлом обычно обозначалось как главное ), а другое — как Устройство 1 (в прошлом обычно обозначалось как подчиненное ). [35] Это различие необходимо для того, чтобы оба диска могли совместно использовать кабель без конфликтов. Диск Устройства 0 — это диск, который обычно отображается «первым» в BIOS и/или операционной системе компьютера . В большинстве персональных компьютеров диски часто обозначаются как «C:» для Устройства 0 и «D:» для Устройства 1 , что указывает на один активный первичный раздел на каждом.
Режим, который должно использовать устройство, часто устанавливается настройкой перемычки на самом устройстве, которая должна быть вручную установлена на Device 0 ( Master ) или Device 1 ( Slave ). Если на кабеле есть одно устройство, оно должно быть настроено как Device 0 . Однако некоторые определенные эпохи накопителей имеют специальную настройку под названием Single для этой конфигурации (в частности, Western Digital). Кроме того, в зависимости от доступного оборудования и программного обеспечения, Single накопитель на кабеле часто будет работать надежно, даже если настроен как накопитель Device 1 (чаще всего это происходит, когда оптический привод является единственным устройством на вторичном интерфейсе ATA).
Термины «первичный» и «вторичный» обычно относятся к двум кабелям IDE, каждый из которых может иметь два привода (первичный главный, первичный подчиненный, вторичный главный, вторичный подчиненный).
Существует много споров о том, насколько медленное устройство может повлиять на производительность более быстрого устройства на том же кабеле. На ранних хост-адаптерах ATA передача данных обоих устройств может быть ограничена скоростью более медленного устройства, если два устройства с разными скоростными возможностями находятся на одном кабеле. Для всех современных хост-адаптеров ATA это неверно, поскольку современные хост-адаптеры ATA поддерживают независимую синхронизацию устройств . Это позволяет каждому устройству на кабеле передавать данные с его собственной наилучшей скоростью. Даже с более ранними адаптерами без независимой синхронизации этот эффект применяется только к фазе передачи данных операции чтения или записи. [36] Это вызвано отсутствием как перекрывающихся, так и поставленных в очередь наборов функций в большинстве параллельных продуктов ATA. Только одно устройство на кабеле может выполнять операцию чтения или записи одновременно; поэтому быстрое устройство на том же кабеле, что и медленное устройство при интенсивной нагрузке, обнаружит, что ему приходится ждать, пока медленное устройство первым выполнит свою задачу. Однако большинство современных устройств будут сообщать об операциях записи как о завершенных, как только данные будут сохранены в их встроенной кэш-памяти, до того, как данные будут записаны на (медленное) магнитное хранилище. Это позволяет отправлять команды на другое устройство по кабелю, уменьшая влияние ограничения «одна операция за раз». Влияние этого на производительность системы зависит от приложения. Например, при копировании данных с оптического привода на жесткий диск (например, во время установки программного обеспечения) этот эффект, вероятно, не будет иметь значения. Такие задания обязательно ограничены скоростью оптического привода, независимо от того, где он находится. Но если от рассматриваемого жесткого диска также ожидается хорошая пропускная способность для других задач в то же время, он, вероятно, не должен находиться на том же кабеле, что и оптический привод.
Режим привода, называемый выбором кабеля, был описан как необязательный в ATA-1 и стал довольно широко использоваться с ATA-5 и более поздними версиями. Привод, установленный в режим «выбор кабеля», автоматически настраивается как Устройство 0 или Устройство 1 в зависимости от его положения на кабеле. Выбор кабеля управляется контактом 28. Хост-адаптер заземляет этот контакт; если устройство видит, что контакт заземлен, оно становится устройством Device 0 (главным); если оно видит, что контакт 28 открыт, устройство становится устройством Device 1 (ведомым).
Эта настройка обычно выбирается с помощью перемычки на приводе, называемой «выбор кабеля», обычно обозначенной как CS , которая отделена от настройки устройства 0/1 .
Если два привода настроены как Устройство 0 и Устройство 1 вручную, эта конфигурация не должна соответствовать их положению на кабеле. Контакт 28 используется только для того, чтобы приводы знали свое положение на кабеле; он не используется хостом при взаимодействии с приводами. Другими словами, ручная настройка главного/ведомого устройства с помощью перемычек на приводах имеет приоритет и позволяет свободно размещать их на любом разъеме ленточного кабеля.
С 40-жильным кабелем было очень распространено реализовывать выбор кабеля, просто разрезая провод 28-го контакта между двумя разъемами устройств; помещая подчиненное устройство Device 1 на конец кабеля, а главное устройство Device 0 на средний разъем. Такое расположение в конечном итоге было стандартизировано в более поздних версиях. Однако у него был один недостаток: если на кабеле с 2 дисками есть только одно главное устройство, то при использовании среднего разъема получается неиспользуемый отрезок кабеля, что нежелательно с точки зрения физического удобства и электрических причин. Этот отрезок вызывает отражения сигнала , особенно при более высоких скоростях передачи данных.
Начиная с 80-жильного кабеля, определенного для использования в ATAPI5/UDMA4, главное устройство Device 0 подключается к дальнему от хоста концу 18-дюймового (460 мм) кабеля на черном разъеме, подчиненное устройство Device 1 подключается к серому среднему разъему, а синий разъем подключается к хосту (например, разъему IDE материнской платы или IDE-карте). Таким образом, если на двухдисковом кабеле есть только одно устройство ( Device 0 ), использующее черный разъем, нет заглушки кабеля, вызывающей отражения (неиспользуемый разъем теперь находится в середине ленты). Кроме того, выбор кабеля теперь реализован в сером среднем разъеме устройства, обычно просто путем исключения контакта 28-го контакта из корпуса разъема.
Параллельные протоколы ATA вплоть до ATA-3 требуют, чтобы после того, как команда была дана на интерфейсе ATA, она должна быть завершена, прежде чем может быть дана любая последующая команда. Операции на устройствах должны быть сериализованы — с выполнением только одной операции за раз — по отношению к интерфейсу хоста ATA. Полезная ментальная модель заключается в том, что интерфейс хоста ATA занят первым запросом в течение всего его времени, и поэтому не может быть проинформирован о другом запросе, пока первый не будет завершен. Функция сериализации запросов к интерфейсу обычно выполняется драйвером устройства в операционной системе хоста.
ATA-4 и последующие версии спецификации включали «перекрывающийся набор функций» и «очередной набор функций» в качестве дополнительных функций, обеим из которых было дано название « Очередь помеченных команд » (TCQ), ссылка на набор функций из SCSI, которые версия ATA пытается эмулировать. Однако поддержка этих функций крайне редка в реальных параллельных продуктах ATA и драйверах устройств, поскольку эти наборы функций были реализованы таким образом, чтобы поддерживать совместимость программного обеспечения с его наследием как изначального расширения шины ISA. Такая реализация привела к чрезмерной загрузке ЦП, что в значительной степени свело на нет преимущества очередности команд. Напротив, перекрывающиеся и поставленные в очередь операции были распространены в других шинах хранения; в частности, версия очередности помеченных команд SCSI не нуждалась в совместимости с API, разработанными для ISA, что позволяло ей достигать высокой производительности с низкими накладными расходами на шинах, которые поддерживали DMA первой стороны, например PCI. Это долгое время рассматривалось как главное преимущество SCSI.
Стандарт Serial ATA поддерживает собственную очередь команд (NCQ) с момента своего первого выпуска, но это необязательная функция как для хост-адаптеров, так и для целевых устройств. Многие устаревшие материнские платы ПК не поддерживают NCQ, но современные жесткие диски SATA и твердотельные накопители SATA обычно поддерживают NCQ, чего нельзя сказать о съемных дисках (CD/DVD), поскольку набор команд ATAPI, используемый для управления ими, запрещает операции с очередями.
Устройства ATA могут поддерживать дополнительную функцию безопасности, которая определена в спецификации ATA и, таким образом, не является специфичной для какой-либо марки или устройства. Функция безопасности может быть включена и отключена путем отправки специальных команд ATA на диск. Если устройство заблокировано, оно будет отказывать в любом доступе, пока не будет разблокировано. Устройство может иметь два пароля: пароль пользователя и главный пароль; можно установить любой из них или оба. Существует функция идентификатора главного пароля, которая, если поддерживается и используется, может идентифицировать текущий главный пароль (не раскрывая его). Главный пароль, если он установлен, может использоваться администратором для отмены двух паролей (главного и пользовательского), если конечный пользователь забыл пароль пользователя. На некоторых ноутбуках и некоторых бизнес-компьютерах их BIOS может управлять паролями ATA. [37]
Устройство может быть заблокировано в двух режимах: режим высокой безопасности или режим максимальной безопасности. Бит 8 в слове 128 ответа IDENTIFY показывает, в каком режиме находится диск: 0 = высокий, 1 = максимальный. В режиме высокой безопасности устройство можно разблокировать с помощью пароля пользователя или главного пароля с помощью команды ATA "SECURITY UNLOCK DEVICE". Существует ограничение на количество попыток, обычно равное 5, после чего диск необходимо выключить и включить или выполнить жесткий сброс, прежде чем можно будет снова попытаться разблокировать. Также в режиме высокой безопасности можно использовать команду SECURITY ERASE UNIT с паролем пользователя или главным паролем. В режиме максимальной безопасности устройство можно разблокировать только с помощью пароля пользователя. Если пароль пользователя недоступен, единственный оставшийся способ вернуть хотя бы голое оборудование в рабочее состояние — это выполнить команду SECURITY ERASE PREPARE, за которой сразу следует команда SECURITY ERASE UNIT. В режиме максимальной безопасности команда SECURITY ERASE UNIT требует главного пароля и полностью сотрет все данные на диске. Слово 89 в ответе IDENTIFY указывает, сколько времени займет операция. [38] Хотя предполагается, что блокировку ATA невозможно преодолеть без действительного пароля, существуют предполагаемые обходные пути для разблокировки устройства. [ необходима цитата ]
Для накопителей NVMe функции безопасности, включая пароли блокировки, были определены в стандарте OPAL . [39]
Для очистки целых дисков встроенная команда Secure Erase эффективна при правильной реализации. [40] Было зафиксировано несколько случаев сбоев при удалении некоторых или всех данных. [41] [42] [40] На некоторых ноутбуках и некоторых бизнес-компьютерах BIOS может использовать Secure Erase для удаления всех данных на диске.
Из-за спецификации короткой длины кабеля и проблем с экранированием крайне редко можно найти внешние устройства PATA, которые напрямую используют PATA для подключения к компьютеру. Для внешнего устройства, подключенного снаружи, требуется дополнительная длина кабеля для формирования U-образного изгиба, чтобы внешнее устройство можно было разместить рядом или наверху корпуса компьютера, а стандартная длина кабеля слишком коротка, чтобы это обеспечить. Для удобства доступа от материнской платы к устройству разъемы, как правило, располагаются по направлению к переднему краю материнских плат для подключения к устройствам, выступающим из передней части корпуса компьютера. Такое положение на переднем крае еще больше затрудняет расширение сзади к внешнему устройству. Ленточные кабели плохо экранированы, и стандарт полагается на то, что кабели должны быть установлены внутри экранированного корпуса компьютера для соблюдения ограничений на радиочастотное излучение.
Внешние жесткие диски или оптические дисководы, имеющие внутренний интерфейс PATA, используют некоторые другие интерфейсные технологии для соединения внешнего устройства с компьютером. USB является наиболее распространенным внешним интерфейсом, за ним следует Firewire. Мостовая микросхема внутри внешних устройств преобразует интерфейс USB в PATA и обычно поддерживает только одно внешнее устройство без выбора кабеля или главного/подчиненного устройства.
В следующей таблице приведены названия версий стандартов ATA, а также режимы и скорости передачи, поддерживаемые каждым из них. Обратите внимание, что скорость передачи для каждого режима (например, 66,7 МБ/с для UDMA4, обычно называемого «Ultra-DMA 66», определенного ATA-5) дает максимальную теоретическую скорость передачи по кабелю. Это просто два байта, умноженные на эффективную тактовую частоту, и предполагает, что каждый тактовый цикл используется для передачи данных конечного пользователя. На практике, конечно, накладные расходы протокола уменьшают это значение.
Перегрузка хост-шины, к которой подключен адаптер ATA, также может ограничивать максимальную скорость передачи данных. Например, максимальная скорость передачи данных для обычной шины PCI составляет 133 МБ/с, и она распределяется между всеми активными устройствами на шине.
Кроме того, в 2005 году не существовало жестких дисков ATA , способных измерять устойчивые скорости передачи данных выше 80 МБ/с. Кроме того, тесты устойчивой скорости передачи данных не дают реалистичных ожиданий пропускной способности для большинства рабочих нагрузок: они используют нагрузки ввода-вывода, специально разработанные для того, чтобы не сталкиваться с задержками из-за времени поиска или задержки вращения. Производительность жесткого диска при большинстве рабочих нагрузок ограничивается в первую очередь этими двумя факторами; скорость передачи данных на шине занимает далеко третье место по важности. Таким образом, ограничения скорости передачи данных выше 66 МБ/с действительно влияют на производительность только тогда, когда жесткий диск может удовлетворить все запросы ввода-вывода, считывая данные из своего внутреннего кэша — очень необычная ситуация, особенно учитывая, что такие данные обычно уже буферизуются операционной системой.
По состоянию на июль 2021 года [обновлять]механические жесткие диски могут передавать данные со скоростью до 524 МБ/с, [43] что намного превышает возможности спецификации PATA/133. Высокопроизводительные твердотельные накопители могут передавать данные со скоростью до 7000–7500 МБ/с. [44]
Только режимы Ultra DMA используют CRC для обнаружения ошибок при передаче данных между контроллером и диском. Это 16-битный CRC, и он используется только для блоков данных. Передача команд и блоков состояния не использует быстрые методы сигнализации, которые требуют CRC. Для сравнения, в Serial ATA 32-битный CRC используется как для команд, так и для данных. [45]
Устройства ATAPI со сменными носителями, кроме приводов CD и DVD, классифицируются как ARMD (устройство съемных носителей ATAPI) и могут отображаться в операционной системе как супер-дискета (носитель без разделов) или как жесткий диск (носитель с разделами) . Они могут поддерживаться в качестве загрузочных устройств BIOS, соответствующим спецификации ATAPI Removable Media Device BIOS [50] , первоначально разработанной Compaq Computer Corporation и Phoenix Technologies . Она определяет положения в BIOS персонального компьютера , позволяющие загружать компьютер с таких устройств, как приводы Zip , приводы Jaz , приводы SuperDisk (LS-120) и аналогичные устройства.
Эти устройства имеют сменные носители, такие как дисководы , но емкость более соизмерима с жесткими дисками , а требования к программированию отличаются от них. Из-за ограничений в интерфейсе контроллера дисководов большинство этих устройств были устройствами ATAPI , подключенными к одному из интерфейсов ATA хост-компьютера, аналогично жесткому диску или устройству CD-ROM . Однако существующие стандарты BIOS не поддерживали эти устройства. BIOS, совместимый с ARMD, позволяет загружать эти устройства и использовать их в операционной системе без необходимости в специфичном для устройства коде в ОС.
BIOS, реализующий ARMD, позволяет пользователю включать устройства ARMD в порядок поиска загрузки. Обычно устройство ARMD настраивается раньше в порядке загрузки, чем жесткий диск. Подобно дисководу, если загрузочный носитель присутствует в дисководе ARMD, BIOS выполнит загрузку с него; если нет, BIOS продолжит в порядке поиска, обычно с жестким диском в конце.
Существует два варианта ARMD: ARMD-FDD и ARMD-HDD. Первоначально ARMD заставлял устройства выглядеть как своего рода очень большой дисковод, либо как основное устройство дисковод 00h, либо как вторичное устройство 01h. Некоторые операционные системы требовали изменения кода для поддержки дискет с емкостью, намного превышающей емкость любого стандартного дисковода. Кроме того, эмуляция стандартного дисковода оказалась непригодной для некоторых дисководов большой емкости, таких как приводы Iomega Zip . Позже был разработан вариант ARMD-HDD, ARMD-"Hard disk device", чтобы решить эти проблемы. В ARMD-HDD устройство ARMD отображается в BIOS и операционной системе как жесткий диск.
В августе 2004 года Сэм Хопкинс и Брэнтли Коил из Coraid разработали облегченный протокол ATA over Ethernet для передачи команд ATA через Ethernet вместо их прямого подключения к хост-адаптеру PATA. Это позволило повторно использовать установленный блочный протокол в приложениях сетей хранения данных (SAN).
Compact Flash в режиме IDE по сути является миниатюрным интерфейсом ATA, предназначенным для использования на устройствах, использующих флэш-память. Не требуется никаких интерфейсных микросхем или схем, кроме как для прямой адаптации меньшего гнезда CF к большему разъему ATA. (Хотя большинство карт CF поддерживают только режим IDE до PIO4, что делает их намного медленнее в режиме IDE, чем их скорость, поддерживаемая CF [51] )
Спецификация разъема ATA не включает контакты для подачи питания на устройство CF, поэтому питание вставляется в разъем из отдельного источника. Исключением является случай, когда устройство CF подключено к 44-контактной шине ATA, предназначенной для 2,5-дюймовых жестких дисков, обычно встречающихся в ноутбуках, поскольку эта реализация шины должна обеспечивать питание стандартного жесткого диска.
Устройства CF могут быть обозначены как устройства 0 или 1 на интерфейсе ATA, хотя, поскольку большинство устройств CF предлагают только один сокет, нет необходимости предлагать этот выбор конечным пользователям. Хотя CF может быть горячо подключаемым с дополнительными методами проектирования, по умолчанию при прямом подключении к интерфейсу ATA он не предназначен для горячего подключения.
{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\atapi\Parameters\EnableBigLba = 1.