Rady, Tipy a Triky na PC

Témata

Návšťěvnost

TOPlist

Osobní pomoc s PC

ICQ     385568425              -385-568-425

Telefon - 774 942 828 ONLINE

Řadiče na HDD

Řadič je zařízení, které rozhoduje o činnosti disku. Během existence disků jsme se setkali s několika typy řadičů.

ST506


První rozhraní pro pevné disky, které bylo třeba ručně nastavovat. Disk se připojoval dvacetivodičovým kabelem, který byl náchylný na šum. Tímto vodičem proudila data. Dále zde byl 34vodičový kabel sloužící pro vedení řdících signálů. Rozhraní bylo samozřejmě velmi pomalé. Lidí, kteří takové rozhraní viděli na vlastní oči je v dnešní době opravdu málo. Rozhraní bylo schopné přeskakovat pouze o jedinou stopu během jednoho příkazu.

ESDI


V osmdesátých letech bylo vyvinuto rozhraní ESDI (Enhanced Small Device Interface), které řadiči dokázalo zprostředkovat informace o geometrii disku (počet ploten, hlav (až 256), cylyndrů). Došlo ke zrychlení datového přenosu. Kabeláž zůstala zachována.

EIDE (Enhanced Integrated Drive Electronics)


EIDE vzniklo inovací původního IDE (které vzniklo roku 1986 jako náhražka ST506), které dokázalo adresovat pouhých 512 MB diskového prostoru. Bohužel, čeho se EIDE nezbavilo, je 16bitová sběrnice, která tak stále omezovala maximální adresovatelný prostor. Jistě si pamatujete, že když jste chtěli použít velký pevný disk, bylo třeba upgradovat starý BIOS, jinak nebyla akceptována jeho plná kapacita. Tyto problémy vznikaly kvůli různým koncepcím adresování:

CHS (Cylinder Head Sector) - první forma adresování fungovala na nejlogičtějším principu - řadič odeslal elektronice číslo hlavy, sektoru a cylindru, na kterém se nachází potřebná data. Maximálně šlo však adresovat 16 hlav, 64 sektorů a 1024 cylindrů To tedy znamená maximální adresovatelnou kapacitu 512 MB ((16*64*1024*512)/(1024*1024)).

Jenže 512 MB přestalo brzy stačit. Musel se tedy vymyslet nový způsob adresování. Vycházelo se z CHS a na světě bylo eXtended CHS (XCHS) . Jedinou změnou v adresování bylo, že BIOS začal podporovat 16x více, tedy 256 hlav. Kapacita se tudíž 16x zvedla na 8GB. Oněch 256 hlav bylo samozřejmě diskem předstíráno.

Tento způsob (LBA, Logical Block Adressing) byl převzat od SCSI disků a vychází z XCHS - každý sektor měl svou 28bitovou adresu, tudíž bylo možné adresovat 2 28 sektorů. To jest 268 435 456, tedy 128 GB. Nyní se přešlo na 48bitové adresy tudíž je maximální adresovatelná kapacita 144 000 000 GB. Starší OS (Win 3.x, DOS) ale neuměly LBA použít, a tak na pozadí běžel rezidentní program, který přepočítával adresy z (X)CHS na LBA. Disk za tímto účelem opět předstíral přítomnost 256 hlav. Další omezení bylo zakopáno v BIOSech, které uměly adresovat maximálně 8GB z dob XCHS. Postupně byly BIOSy upraveny, aby bylo dosaženo odpovídajících možností.
Rozhraní IDE přenáší data dvěma způsoby:

PIO - Programmed Input and Output . Tento způsob přenosu dat zatěžuje procesor, u starších kousků až na 99%. Nejen, že takové disky zdržovaly rychlostí své interní práce, ale také vytížením procesoru. Verzí samotného PIO bylo několik, lišily se především rychlostí přenosu dat. Všechny pevné disky PIO umí, ale dnes se tento režim většinou nepoužívá.

* PIO 0 - přenosová rychlost 3,3 MB/s
* PIO 1 - přenosová rychlost 5,2 MB/s
* PIO 2 - přenosová rychlost 8,3 MB/s
* PIO 3 - přenosová rychlost 11,1 MB/s
* PIO 4 - přenosová rychlost 16,6 MB/s
* PIO 5 - přenosová rychlost 22,2 MB/s (neoficiální)

DMA (Direct Memory Acces) - když přestaly výše uvedené přenosové rychlosti stačit, dostaly pevné disky jednu úžasnou výsadu - mohou samostatně přistupovat do operační paměti a číst si data, která potřebují. Procesor pak nepřijde s daty do styku a je tak mnohem méně vytížen (běžně 3 %). Procesor práci neřídí, využívá se busmasteringu - práci řídí sběrnice. Další výhodou jsou opravné mechanismy na bázi CRC.
- Single Word

* DMA 0 - přenosová rychlost 2,1 MB/s
* DMA 1 - přenosová rychlost 4,2 MB/s
* DMA 2 - přenosová rychlost 8,4 MB/s


- Multi Word

* DMA 0 - přenosová rychlost 4,2 MB/s
* DMA 1 - přenosová rychlost 13,3 MB/s
* DMA 2 - přenosová rychlost 16,6 MB/s


- Ultra DMA

* UDMA 0 - přenosová rychlost 16,6 MB/s
* UDMA 2 - přenosová rychlost 33,3 MB/s
* UDMA 4 - přenosová rychlost 66,6 MB/s
* UDMA 5 - přenosová rychlost 100 MB/s
* UDMA 6 - přenosová rychlost 133 MB/s

Verzí rozhraní ATA bylo několik:

* ATA-1 : kapacita 512 MB, módy: PIO 0-2, SW DMA 0-2, MW DMA 0
* ATA-2 (EIDE, Fast ATA, Fast IDE): 8 GB (24bit. LBA), PIO 0-4, MW DMA 0-2
* ATA-3 (EIDE): 128 GB (28bit LBA), S.M.A.R.T
* ATA-4 (ATAPI-4): UDMA 0-2, podpora ATAPI CD-ROM
* ATA-5 (ATAPI-5): UDMA 0-4, 80žilový kabel
* ATA-6 (ATAPI-6): 144 PB (144 000 000 GB - 48bit LBA)
* ATA-7 (ATAPI-7, SATA 150): UDMA 0-6, SATA
* ATA-8 : ve vývoji

K připojení IDE disku se používá 80žilový IDE kabel (tzv. kšandy), kde 40 vodičů vede signál, dalších 40 má za úkol stínit signál ostatních. Na jeden (E)IDE kabel lze připojit dvě jednotky. Musíme pak nastavit, která jednotka bude primární a která sekundární (MASTER a SLAVE - mistr a otrok). Pokud toto neprovedeme, řadič si se dvěma jednotkami nebude vědět rady. Další možností je nastavení hodnot Cable Select, kdy o MASTER a SLAVE rozhodne BIOS na základě polohy jednotky na kabelu.

Specifikace jednotlivých pinů ATA:
Pin Funkce Pin Funkce
1 Reset 2 Ground
3 Data 7 4 Data 8
5 Data 6 6 Data 9
7 Data 5 8 Data 10
9 Data 4 10 Data 11
11 Data 3 12 Data 12
13 Data 2 14 Data 13
15 Data 1 16 Data 14
17 Data 0 18 Data 15
19 Ground 20 Key
21 DDRQ 22 Ground
23 I/O Write 24 Ground
25 I/O Read 26 Ground
27 IOC HRDY 28 Cable Select
29 DDACK 30 Ground
31 IRQ 32 No Connect
33 Addr 1 34 GPIO_DMA66_Detect
35 Addr 0 36 Addr 2
37 Chip Select 1P 38 Chip Select 3P
39 Activity 40 Ground

Pokud je to možné, instalujte každou jednotku zvlášť - komunikace na jednom kanálu probíhá "na střídačku", tudíž pokud připojíte na jeden kanál disk a CD/DVD-RW mechaniku, bude přísun dat při vypalování nedostatečný a vypalování může selhat. Nikdy nekombinujte na jednom kanálu zařízení s PIO a DMA - může se stát, že váš starý PIO4 disk vnutí svůj mód novému ULTRA DMA 6 disku.

Nástupcem (E)IDE (Parallel ATA) je v desktopové oblasti rozhraní SATA (Serial Advanced Technology Attachment) . Na jeden kanál tohoto rozhraní se připojuje pouze jedno zařízení. To tedy znamená, že dané zařízení může stále komunikovat, nic ho v jeho práci neruší. Tím pádem není nic třeba nastavovat. Zatímco PATA potřebovala ke svému chodu 40 pinů, u SATA je to nesrovnatelně méně, tedy 7 pinů. Méně někdy opravdu znamená více. SATA totiž umožňuje snadnější, rychlejší a bezkolizní komunikaci řadiče s jednotkou. SATA kabely navíc nejsou tak nepříjemné jako PATA a umožňují snadnější montáž.
Pin Funkce Pin Funkce
1 GND 2 TXP
3 TXN 4 GND
5 RXN 6 RXP
7 GND

SATA má již svou druhou verzi, tedy SATA-II. Ta přináší nativní podporu HotSwap a tolik diskutovaného NCQ. Zvýšena byla také maximálnímožná (to neznamená, že ji výrobce použije) přenosová rychlost - z původních 1,5Gbps na 3 Gbps.

HotSwap - možnost připojit pevný disk za chodu počítače. Tohoto se využívá především u řadičů, které mají vývod SATA konektoru ven z case. Kromě vyvedeného datového kabelu je třeba ještě napájecí SATA kabel. Zařízení, která mají obojí a dokážou vyvést SATA z case stojí cca. 500 korun. IDE podporuje HotSwap neoficiálně a lze na něj spoléhat jen u některých modelů.

NCQ (Native Command Queuing) - přirozené řazení příkazů. Technologie, která musí být podporována jak řadičem, tak i pevným diskem. NCQ dokáže sekvenčně snižovat latence při vstupu a výstupu dat, které běžně vznikají opakovanými mechanickými úkony (seek, rotary latency period). NCQ tak jednak může zrychlit (ale i zpomalit) práci disku, ale také snižuje dlouhodobé mechanické opotřebení jeho součástí. NCQ používá tři mechanismy:

Race-Free Satus Return Mechanism - dovoluje rozhodovat jednotce o pořadí příkazů bez komunikace se řadičem.

Interrupt Aggregation - při komunikaci bez NCQ kontaktuje po každém dokončení příkazu disk řadič, čímž přeruší (=> zpomalí) jeho práci. Disk s NCQ většinou kontaktuje řadič po provedení více jak jednoho příkazu.

First Party DMA (FPDMA) - klasické disky posílají DMA požadavky na řadič. Ty jsou následně zpracovány ovladači daného disku a řadiče. Díky NCQ je možné, aby disk vyslal DMA požadavek sám. Řadič mu pak zprostředkuje PRD tabulku, tak aby nebylo třeba použít software.

NCQ jako takové probíhá ve třech fázích:

  • Sestavení fronty příkazů v disku
  • Přenos dat pro jednotlivé příkazy
  • Vrácení stavu dokončených příkazů


Otázka NCQ je velmi ožehavá, postupně docházíme k tomu, že tato technologie je užitečná především v serverech (při databázových programech, malé PHP/ASP soubory, atd.).

Aby bylo možné vymoženosti standardu SATA používat, je nutné v BIOSu nastavit řadič jako AHCI, tedy Advanced Host Controller Interface . Disk se pak identifikuje jako IDE, ale má rozšířené moýžnosti. Na cestě již je specifikace SATA 2.5.

SCSI


Nakonec si ještě řekneme něco málo o převážně serverovém rozhraní SCSI (Small Computer System Interface) . Hlavním rozdílem mezi SCSI a EIDE je ten, že na SCSI může najednou pracovat několik zařízení. Zatímco disk nastavuje hlavičky, mohou po datovém kabelu proudit data od jiného zařízení. Tím se zkracují určité prodlevy. V praxi je toto zrychlení minimální. Rozhraní bylo vyvinuto ve stejném časovém období jako ESDI.

Na základní desce je hostitelský adaptér, od kterého vede SCSI datový kabel. Na ten lze připojit až 15 zařízení (dle verze rozhraní). Důležité je, že na konci každého kabelu musí být terminátor - odpor, který ukončuje sběrnici. Ten se zpravidla integruje do všech SCSI zařízení, zapíná se pouze u posledního.

SCSI je univerzální sběrnice, která umožňuje připojení mnoha typů komponent. Dnes však tuto úlohu přebírá sběrnice USB. Výhodou SCSI je, že zařízení nejsou nijak omezována - neexistují např. limity v kapacitě pevných disků. Samotný přenos dat je pak zprostředkován hostitelským adaptérem, procesor není pro interní komunikaci po SCSI potřeba. Každé zařízení SCSI má svoje vlastní ID, aby spolu všechna zařízení mohla navzájem komunikovat. Hostitelský adaptér má většinou ID7, dále se čísluje od nuly. Aby se sběrnice SCSI mohla domluvit s vnějším světem, je třeba, aby bylo hostitelskému adaptéru přiřazeno IRQ (přerušení) a kanál DMA.

Rozeznáváme několik standardů SCSI (počet připojených zařízení je včetně hostitelského adaptéru):

  • SCSI 1 - originální verze rozhraní z roku 1986. Jedná se o paralelní sběrnici se šířkou 8 bitů. Přenosová rychlost 3,5 nebo 5 MB/s. Maximální délka kabelu byla 6 metrů, což je oproti maximu ATA (45 cm) opravdu mnoho. Varianta HVD (High-Voltage Differential) dovolovala kabel délky 25 metrů. Maximálně jsme mohli připojit 8 zařízení. Frekvence sběrnice byla 5 MHz.
  • SCSI 2 , varianty Fast SCSI a Wide SCSI. Fast SCSI bylo stále 8bitovou sběrnicí, jejíž frekvence byla zvýšena na 10MHz. Tím pádem došlo k nárůstu datové propustnosti na 10 MB/s. Maximální délka kabelu se zkrátila na 3 metry. Wide SCSI bylo dvoukabelovou variantou Fast SCSI. Datová šířka se tedy zvedla na 16 bitů, čímž se zdvojnásobila datová propustnost. Na WideSCSI bylo možné připojit 16 zařízení.
  • SCSI 3 - první opravdové paralelní SCSI. Datová šířka 8 bitů, datová propustnost 20 MB/s, Frekvence 20 MHz, na kabel délky 1,5 metru bylo možné připojit 8 zařízení. Další varianty SCSI 3 střídaly šířku sběrnice 8 a 16 bitů, frekvence postupně narostla na 40 MHz. Datová propustnost dosáhla 160 MB/s, na dvanáctimetrový kabel můžeme připojit 16 zařízení. Názvy standardů se poté začaly kombinovat se slovem ultra. Vznikly tak standardy Ultra 2, Ultra 3, Ultra 160, Ultra 320 a Ultra 640. Čísla u posledních tří standardů značí maximální přenosovvou rychlost.
  • iSCSI - standard umožňující komunikaci SCSI diskových polí prostřednictvím sítě LAN.
  • Serial SCSI - návrat k sériové verzi SCSI. Přínosem je vysoká přenosová rychlost a oficiální podpora HotSwap. Jednobitová varianta FC-AL podporuje přenosovou rychlost 400 MB/s. Na 3Gbps SAS můžeme připojit 16 256 zařízení (128 na jeden hostitelský adaptér).


Existují různé druhy kabelů SCSI s různým početm pinů. Původní verze měla 50 pinů, pevné disky jich mají 68 a 80. Před nákupem SCSI zařízení si tedy zkontrolujte jeho kompatibilitu.