硬盘接口技术详解

　　１、ｉｄｅ／ａｔａ

　　１．１　概述

　　ｉｄｅ即ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｄｒｉｖｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，它的本意是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器，我们常说的ｉｄｅ接口，也叫ａｔａ（ａｄｖａｎｃｅｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ）接口，现在ｐｃ机使用的硬盘大多数都是ｉｄｅ兼容的，只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。　＜ｂｒ＞ｉｄｅ接口是由ｗｅｓｔｅｒｎ　ｄｉｇｉｔａｌ与ｃｏｍｐａｑ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ两家公司所共同发展出来的接口。因为技术不断改进，新一代ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｉｄｅ（加强型ｉｄｅ，简称为ｅｉｄｅ）最高传输速度可高达１００ｍｂ／秒（ｕｌｔｒａ　ａｔａ／１００）。

　　ｉｄｅ接口有两大优点：易于使用与价格低廉，问世后成为最为普及的磁盘接口。但是随着ｃｐｕ速度的增快以及应用软件与环境的日趋复杂，ｉｄｅ的缺点也开始慢慢显现出来。ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｉｄｅ就是ｗｅｓｔｅｒｎ　ｄｉｇｉｔａｌ公司针对传统ｉｄｅ接口的缺点加以改进之后所推出的新接口。ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｉｄｅ使用扩充ｃｈｓ（ｃｙｌｉｎｄｅｒ－ｈｅａｄ－ｓｅｃｔｏｒ）或ｌｂａ（ｌｏｇｉｃａｌ　ｂｌｏｃｋ　ａｄｄｒｅｓｓｉｎｇ）寻址的方式，突破５２８ｍｂ的容量限制，可以顺利地使使用容量达到数十ｇｂ等级的ｉｄｅ硬盘。

　　在ｐｃ中，ｉ／ｏ设备，如硬盘驱动，不是直接与系统中央总线连接的（ａｔ总线在ａｔ系统，或ｐｃｉ总线在之后的系统）。而ｉ／ｏ设备与接口芯片相连，而接口芯片与系统总线连接。

　　接口芯片组成了ｉ／ｏ设备与系统总线的桥，在系统总线协议（ｐｃｉ或ａｔ）与ｉ／ｏ设备协议（如ｉｄｅ或ｓｃｓｉ）之间进行翻译。这使ｉ／ｏ设备可以独立于系统总线协议。

　　下图展示了ｐｃ工作站的基本系统结构，展示了ｉｄｅ设备与系统余下部分的关系。

　　１．２　ｉｄｅ传输模式

　　ｉｄｅ硬盘接口的几种传输模式有明显区别。ｉｄｅ接口硬盘的传输模式，经历过三个不同的技术变化，由ｐｉｏ（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ　ｉ／ｏ）模式，ｄｍａ（ｄｉｒｅｃｔ　ｍｅｍｏｒｙ　ａｃｃｅｓｓ）模式，直至现今的ｕｌｔｒａ　ｄｍａ模式（简称ｕｄｍａ）。

　　ｐｉｏ（ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ　ｉ／ｏ）模式的最大弊端是耗用极大量的中央处理器资源，在以前还未有ｄｍａ模式光驱的时候，光驱都是以ｐｉｏ模式运行。大家可能还记得，当时用光驱播放ｖｃｄ光盘，再配以软件解压，就算使用ｐｅｎｔｉｕｍ　１６６，其流畅度也不理想，这就是处理器被长期大量占用的缘故。以ｐｉｏ模式运行的ｉｄｅ接口，数据传输率达３．３ｍｂ／秒（ｐｉｏ　ｍｏｄｅ　０）至１６．ｍｂ／秒（ｐｉｏ　ｍｏｄｅ　４）不等。后来随着ｆａｓｔ　ａｔａ／ｄｍａ模式的出现，ｉｄｅ接口及装置都开始有了ｄｍａ的支持，ｄｍａ模式分为ｓｉｎｇｌｅ－ｗｏｒｄ　ｄｍａ及ｍｕｌｔｉ　－　ｗｏｒｄ　ｄｍａ两种，跟ｐｉｏ模式的最大区别是：ｄｍａ模式并不用过分依赖ｃｐｕ的指令而运行，可达到节省处理器运行资源的效果。不过，后来由于ｕｌｔｒａ　ｄｍａ模式的出现和决速普及。这两个模式也只会是昙花一现，不久即被ｕｄｍａ所取代。ｓｉｎｇｌｅ－ｗｏｒｄ　ｄｍａ模式的最高传输率达８．３３ｍｂ／秒，ｍｕｌｔｉ－ｗｏｒｄ　ｄｍａ（ｄｏｕｂｌｅ　ｗｏｒｄ）则可达１６．６６ｍｂ／秒。

　　由于ｕｌｔｒａ　ｄｍａ模式（ｕｌｔｒａ　ａｔａ制式下所引用的一个标准）的普及，ｕｄｍａ模式就全以１６－ｂｉｔ　ｍｕｌｔｉ－ｗｏｒｄ　ｄｍａ模式作为基准。ｕｄｍａ其中一个优点是它除已拥有ｄｍａ模式的优点外，更应用了ｃｒｃ（ｃｙｃｌｉｃ　ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　ｃｈｅｃｋ）技术，加强了资料在传送过程中侦错及除错方面的效能。在最初ｕａｔａ／３３规格制定时，为了保留ｉｄｅ系统的最高兼容性，所以在硬件的设计上并没做出太大的修改，不仅能完全向下兼容旧式ａｔａ装置，也无需硬件生产商改变接头及讯号联接的设计。自ｕｌｔｒａ　ａｔａ标准推行以来，其接口便应用了ｄｄｒ（ｄｏｕｂｌｅ　ｄａｔａ　ｒａｔｅ　技术将传输的速度提升了一倍，目前已发展到ｕｌｔｒａ　ａｔａ／１００了，其传输速度高达１００ｍｂ／秒。

　　ｕｌｔｒａ　ｄｍａ／６６／１００专用的硬盘连接线和一般的４０芯连接线有所不同。ｑｕａｎｔｕｍ在制定ｕｌｔｒａ　ａｔａ／６６的同时，在旧有ｉｄｅ排线的规格上略作修改。除沿用４０芯的ｉｄｅ接头外，排线更换成８０芯，在原有４０芯排线的每条线芯之间，都多加一条线来相隔，并将这４０条新线跟原先４０芯排线之中原有的７条地线相连，把构成ｃｒｏｓｓｔａｌｋ现象的电磁波滤走而增加了数据传输的稳定性（在高速的电子讯号传输时，当一大堆带着高频讯