Hardware pro trochu znalé – díl XXI. – rozhraní disků

Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý první díl je věnován rozhraní disků a mechanik paměťových médií.
Série článků s titulem Hardware pro trochu znalé je určena všem, kteří se hardwarové problematice nevěnují naplno, nebo těm, kterým něco uniklo či některé věci zapomněli. Dvacátý první díl je věnován rozhraní disků a mechanik paměťových médií.

Jedním z prvních rozhraní pevných disků osobních počítačů bylo MFM. Jak již název napovídá, používalo se zde kódování MFM. Vlastní elektronika byla na řadiči mimo vlastní disk, se kterým byla spojena dvěma kabely s 34mi a 20ti vodiči. Konektory jsou dvouřadé s roztečí vývodů 2,54 mm.

Pro zvýšení kapacity i přenosové rychlosti se časem přešlo na RLL kódování, takže se celé rozhraní začalo označovat jako RLL. Kabely zůstaly shodné, tj. řídící 34vodičový kabel a doprovodný datový 20žilový kabel.

Vrcholem využití dvoukabelového řešení bylo rozhraní ESDI. Jeho výkon byl ještě vyšší, ovšem vyskytovalo se velmi zřídka (např. v prvních nejvýkonnějších modelech počítačů PS/2 firmy IBM).

Všechny tyto typy rozhraní umožňují na jeden 34pinový řídící kabel připojit až dva disky, kdežto datový kabel je jen pro jeden disk. Počet disků jednoho řadiče se pohyboval mezi jedním a dvěma. Vlastní data se přenáší sériově. Kromě pevných disků se tato rozhraní k ničemu nepoužívala a dnes se prakticky žádné z výše uvedených rozhraní nepoužívá.

Rozhraní IDE dnes tvoří nejběžnější typ rozhraní nejen pevných disků, ale i diskových výměnných mechanik. Jedná se o pokročilý RLL řadič, který je na rozdíl od předchozího řešení umístěn přímo do vlastního pevného disku. Data jsou přenášena přes dvouřadý 40vývodový konektor jediným kabelem opět s roztečí vývodů 2,54 mm. Datová šířka je 16 bitů.

Jeden kabel (někdy se označuje jako IDE kanál) umožňuje připojit až dvě IDE zařízení. Ty se označují jako master a slave podle toho, jestli jsou umístěna jako první nebo druhá (tj. řídící nebo řízená). To je dost sporné uspořádání, protože v praxi jsou ne každá dvě IDE zařízení na jednom IDE kanálu schopna provozu. Proto se doporučuje mít na jednom kanálu jen jedno IDE zařízení.

Parametry PIO módů

PIO mód doba cyklu přenosová rychlost standard
0 600 ns 3,3 MB/s ATA
1 383 ns 5,2 MB/s ATA
2 240 ns 8,3 MB/s ATA
3 180 ns 11,1 MB/s ATA-2, nutný signál IORDY
4 120 ns 16,6 MB/s ATA-2, nutný signál IORDY
5 90 ns 22,2 MB/s nestandardizováno

Přenosový protokol PIO přenáší data přes procesor, což jej zbytečně zatěžuje. Proto byly zavedeny tzv. DMA přenosy, které data z pevného disku zapisují přímo do RAM paměti bez účasti procesoru.

DMA přenosy typu Single word

DMA přenos doba cyklu přenosová rychlost standard
0 960 ns 2,1 MB/s ATA
1 480 ns 4,2 MB/s ATA
2 240 ns 8,4 MB/s ATA

DMA přenosy typu Multi word

DMA přenos doba cyklu přenosová rychlost standard
0 480 ns 4,2 MB/s ATA
1 150 ns 13,3 MB/s ATA-2
2 120 ns 16,6 MB/s ATA-2

Přenosový protokol Ultra DMA vyvolal ve světě IDE malou revoluci. V porovnání s SCSI bylo IDE rozhraní (potažmo diskům) vytýkány typické vlastnosti IDE (velké vytěžování procesoru, žádná ochrana dat proti chybám, nízká přenosová rychlost atd.). Protokol Ultra DMA však tyto vlastnosti zavedl i do IDE světa, tudíž počet nevýhod IDE se tak rapidně snížil.

DMA přenosy typu Ultra DMA

DMA přenos doba cyklu přenosová rychlost standard
0 120 ns 16,6 MB/s Ultra ATA
1 60 ns 33,3 MB/s Ultra ATA
2 30 ns 66,6 MB/s Ultra ATA/66
3 20 ns 100 MB/s Ultra ATA/100

Přenosové protokoly UltraDMA/66 a UltraDMA/100 vyžadují pro své vysoké kmitočty speciální 80žilový kabel, který však má stále jen 40pinové konektory. Těch 40 vodičů navíc je pouze rozvedený zemnící signál, který má od sebe lépe oddělovat jednotlivé signální vodiče v kabelu.

Snad největší rozmanitost vládne na poli SCSI rozhraní. To jako jediné je natolik univerzální, že umožňuje připojit i jiná zařízení (například scannery). Výhoda SCSI vůči předchozím rozhraním je především počet zařízení a sběrnicový charakter práce. Ten umožňuje, aby se zařízení připojovala jen v případě, že komunikují. Tento způsob práce umožňuje větší vytížení kabelu.

rodina druh SCSI maximální rychlost počet zařízení maximální délka kabelu
SCSI-1 SCSI-1 4 MB/s 8 6 m
SCSI-2 Fast SCSI 10 MB/s 8 3 m
SCSI-2 Wide SCSI 20 MB/s 16 3 m
SCSI-3 Ultra SCSI 20 MB/s 8 1,5 m
SCSI-3 Wide Ultra SCSI 40 MB/s 16 1,5 m
SCSI-3 Ultra2 SCSI 40 MB/s 8 12 m
SCSI-3 Wide Ultra2 SCSI 80 MB/s 16 12 m
SCSI-3 Ultra3 SCSI 80 MB/s 8 12 m
SCSI-3 Wide Ultra3 SCSI 160 MB/s 16 12 m
SCSI-3 Ultra320 SCSI 320 MB/s

Jednotlivá zařízení jsou označena identifikačním číslem ID0 až ID7 (případně ID15) s tím, že nejvyšší patří samotnému řadiči. Vysoký počet zařízení na jednom kabelu (kanálu) však přináší nevýhodu v podobě nutnosti ukončování SCSI kanálu. K tomu slouží tzv. terminátor.

SCSI konektory

Speciálním druhem rozhraní je SSA (Serial Storage Architecture), které vyvinula firma IBM. Přenosová rychlost je 20až 40 MB/s pro jednosměrný provoz, při obousměrném (duplex) se rychlosti sčítají, takže celková přenosová kapacita při duplexním provozu je 40 až 80 MB/s. Maximální délka je 25 metrů (přesněji řečeno jednoho segmentu) a maximální počet zařízení je 128. Jako konektor se používá standardní 9pinový konektor DB9, který je rozložením vývodů shodný se sériovým portem.

Posledním typem diskového rozhraní je FC-AL (Fibre Channel). Na první pohled připomíná SSA, jen dociluje vyšších rychlostí, a to 100 nebo 200 MB/s jednosměrně, 200 nebo 400 MB/s obousměrně. Při použití optického vlákna umožňuje maximální délku prodloužit z 30 metrů na 10 kilometrů. Maximální počet zařízení je 126. Jako konektor se používá standardní 9pinový konektor DB9, který je rozložením vývodů shodný se sériovým portem. Protože jsou využity jen čtyři krajní vývody, prostřední nedůležité se vypouštějí.

Váš názor Další článek: Comdex slovem i obrazem potřetí – Trek Thumbdrive Pro neboli další balíček žvýkaček

Témata článku: Hardware, Datový signál, Díl, Rozhraní, Maximální rychlost, Maximální vytížení, Nejběžnější typ, Duplex, Datový vodič, Atos, Přenosová rychlost, Jediný kabel, Kabel, Maximální počet, FAST SCSI, Konektor


Určitě si přečtěte

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

3D tisk pro naprosté zelenáče: Co vyrobíte na laciném stroji za pár tisíc korun

** Domácí 3D tisk je dnes už finančně dostupný prakticky všem ** Lacinou tiskárnu pořídíte za pár tisíc korun ** Jak vlastně tisk probíhá a jak navrhnout, co vytisknout

Jakub Čížek | 67

Google Coral: Raspberry Pi s čipem, který zpracuje 4 biliony operací za sekundu

Google Coral: Raspberry Pi s čipem, který zpracuje 4 biliony operací za sekundu

** Je to velké jako Raspberry Pi ** Ale je to až o několik řádů rychlejší ** Dorazil nám exotický Google Coral s akcelerátorem Edge TPU

Jakub Čížek | 18

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

Že by konečně revoluce? Nové chytré hodinky od Garminu mají průhledný solární panel

** Chytré hodinky mají relativně malou výdrž ** Sportovní fénixy od Garminu jsou na tom ale lépe ** Poslední verze nabízí dokonce transparentní solární panel

Jakub Čížek | 56


Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 20 procesorů

Srovnání 15 True Wireless sluchátek

Vyplatí se tisknout fotografie doma?

Vybíráme nejlepší základní desky