دعونا نلقي نظرة على الواجهات الأكثر شيوعًا للأجهزة الطرفية (الجدول 4.5).

الجدول 4.5.واجهات الأجهزة الخارجية

واجهه المستخدم	تعديل	السرعة (ميجابايت/ثانية)
وحدة تحكم القرص المرن للكمبيوتر		62.5 كيلو بايت/ثانية
	ساتا-150 - ساتا-600
	8 بت × 10 ميجا هرتز
سريع واسع SCSI 2	16 بت × 10 ميجا هرتز
الترا واسعة SCSI 40	16 بت × 20 ميجا هرتز
الترا 2 SCSI 80	16 بت × 40 ميجا هرتز
فائقة Z SCS1160	16 بت × 40 ميجا هرتز DDR
	16 بت × 80 ميجا هرتز DDR
	16 بت × 160 ميجا هرتز DDR
المسلسل المرفق SCSI
المسلسل المرفق SCSI 2	(في التطوير)
	1GFC (1.06 جيجا هرتز) - 4GFC (4.25 جيجا هرتز)

واجهة IDE وأنواعها

IDE (إلكترونيات الأجهزة المتكاملة)- واجهة الأجهزة المزودة بوحدة تحكم مدمجة (الشكل 4.21، 4.22). عند إنشاء هذه الواجهة، ركز المطورون على توصيل محرك الأقراص. نظرًا للمسافة الدنيا بين وحدة التحكم والقرص، يزداد الأداء بشكل ملحوظ.

تتكون مشكلة محرك الأقراص بالكمبيوتر من ثلاثة أجزاء. يجب أن يتفاعل الكمبيوتر مع وحدة التحكم (والعكس صحيح)، ويجب أن تعمل وحدة التحكم على البيانات وتتفاعل مع محرك الأقراص (والعكس صحيح).

في وقت واحد، تم النظر في المشكلة من جميع الجوانب الثلاثة، الأمر الذي أجبر الشركات المصنعة لمحركات الأقراص على تنفيذ كل العمل

حافلات EIDE أو PCI VL أو اللوحة الأم للكمبيوتر الشخصي

واجهة EIDE الأساسية

شريحة ذاكرة، قرص مضغوط أو محرك أقراص ثابتة، متوافق مع EIDE ومتوافق مع EIDE

أرز. 4.21. واجهة إيدي

أرز. 4.22. موصل ATA/1 DE المتوازي ( أ, ب); موصل تسلسلي

آتا ( الخامس); الموصلات على متن الطائرة (ز)

بوت. كان الكثير من الذكاء الخاص بنقل البيانات بين الكمبيوتر ومحرك الأقراص يتركز على لوحة التحكم والكمبيوتر، لذلك عند تثبيت محرك أقراص جديد أو استبدال محرك أقراص قديم، كان من الضروري التأكد من أن وحدة التحكم متوافقة تمامًا مع القرص الصلب الجديد يقود. لقد غيرت وحدات تحكم IDE الأمور بشكل كبير لأن المعيار جعل وحدة التحكم الموجودة على لوحة محرك الأقراص تلعب دورًا أكبر بكثير، لذلك أصبحت الواجهة الفعلية بين محرك الأقراص والكمبيوتر بسيطة نسبيًا.

تحل عائلة واجهات محرك الأقراص IDE (إلكترونيات محرك الأقراص المتكاملة) محل واجهات ST506 وESDI التي تم استخدامها لتوصيل محركات الأقراص الثابتة بوحدات التحكم المقابلة. قدم IDE لأول مرة ناقلًا قياسيًا للتبادل مع وحدة التحكم من خلال استخدام إلكترونيات خاصة مدمجة مع القرص للتحكم في القرص وهذا الناقل (ومن هنا اسم الواجهة). تتم ترجمة المعلمات المنطقية إلى المعلمات المادية بواسطة إلكترونيات القرص. يتم استخدام المصطلح ATA (AT Attachment) كمرادف لواجهة IDE.

ماديًا، يتم تنفيذ واجهة IDE باستخدام كبل مسطح ذو 40 نواة، والذي يحتوي على موصلات لتوصيل جهاز واحد أو جهازين. يجب ألا يتجاوز الطول الإجمالي للكابل 45 سم، ويجب أن تكون المسافة بين الموصلات 15 سم على الأقل.

تحتوي واجهة IDE على قناة أساسية وثانوية، يمكن لكل منها توصيل جهازين، أي قد يكون هناك أربعة في المجموع. قد يكون هذا محرك أقراص ثابتًا أو قرصًا مضغوطًا أو مفتاح محرك أقراص.

تدعم واجهة IDE العديد من طرق المشاركة. في البداية، كانت الطريقة الرئيسية للتبادل هي وضع PIO (الإدخال/الإخراج المبرمج)، حيث يتم تبادل البيانات من خلال سجلات المعالج الخاضعة لسيطرته المباشرة. ونتيجة لذلك، يكون هناك حمل كبير على المعالج أثناء عمليات الإدخال/الإخراج.

الطريقة الثانية هي استخدام وضع DMA (الوصول المباشر للذاكرة)، حيث تقوم وحدة التحكم بواجهة IDE ووحدة التحكم DMA باللوحة الأم بنقل البيانات بين القرص وذاكرة الوصول العشوائي دون تحميل المعالج المركزي.

هناك العديد من النكهات لواجهة IDE المتوافقة مع بعضها البعض.

مواصفات IDE المحسنة.ومن أجل تطوير قدرات واجهة IDE، اقترحت ويسترن ديجيتال مواصفات IDE المحسنة الموسعة (المرادفات: E-IDE، Fast ATA، ATA-2 وFast ATA-2)، والتي اكتسبت بعد ذلك مكانة معيار ANSI الأمريكي المسمى ATA-2 (الشكل 4.23، الجدول 4.6). يحتوي على عدد من الابتكارات: دعم IDE-on-drives بسعة تزيد عن 504 ميجابايت، ودعم وحدات تحكم IDE المتعددة في النظام وتوصيل ما يصل إلى أربعة أجهزة بوحدة تحكم واحدة، بالإضافة إلى دعم الأجهزة الطرفية بخلاف محركات الأقراص الثابتة (محركات الأقراص المضغوطة ومحركات الأقراص المضغوطة ومحركات أقراص DVD-ROM ومحركات الأقراص LS-120 ومحركات ZIP والبصريات المغناطيسية).

الجدول 4.6. ATA موصل واجهة متوازية

	غاية		غاية		غاية		غاية
					تسجيل الإدخال/الإخراج
	قراءة الإدخال/الإخراج
							غير مستعمل
			كشف GPIO DMA66
			رقاقة حدد ZR

نقل البيانات على حواف النبض الصاعدة والهابطة

أرز. 4.23. مخططات التوقيت لواجهات ATA-2 وATA-3 ( أ);

الترا آتا (ب)؛الترا أتا/66 (الخامس)

اللافتات، الخ). يُطلق على امتداد مواصفات IDE لدعم الأنواع الأخرى من محركات الأقراص ذات واجهة IDE أيضًا اسم ATAPI (واجهة ATA المعبأة). يقدم IDE المحسن أيضًا عناصر موازنة عمليات التبادل ومراقبة سلامة البيانات أثناء النقل.

أضافت مواصفات واجهة IDE المحسنة دعمًا لوضع RYU 3 و4، بالإضافة إلى وضع DMA لكلمة واحدة 2 ووضع DMA متعدد الكلمات 1 و2. الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات على الناقل في وضع RYU 3 هو 11.1 ميجابايت/ثانية، وفي وضع RYU 4 ووضع DMA للكلمة الواحدة 2 - 16.7 ميجابايت/ثانية. يتيح لك وضع Multi Word DMA 2 الحصول على سرعة نقل قصوى تزيد عن 20 ميجابايت/ثانية.

كانت الخطوة التالية في تطوير واجهة IDE/ATA هي معيار Ultra ATA (المعروف أيضًا باسم Ultra DMA وATA-33 وDMA-33 وATA-3). Ultra ATA هو المعيار الفعلي لاستخدام وضع DMA السريع - الوضع 3، مما يوفر سرعة نقل البيانات

نقل البيانات على الحافة الأمامية للنبض

تخصيص
المرادفات		إيد، آتا سريع، إيد سريع،				الترا أتا/100
عرض النطاق الترددي، ميغا بايت/ثانية
عدد الاتصالات				كابل 2 إلى 1	كابل 2 إلى 1	كابل 2 إلى 1	1 إلى 1 كابل
خصائص الكابل	40 دبابيس	40 دبابيس	40 دبابيس	40 جهة اتصال	40 جهة اتصال، 80 سلكًا	40 جهة اتصال، 80 سلكًا	7 اتصالات
خصائص جديدة		28 بت معالجة الكتل المنطقية (LBA)		واجهة ATAPI، ودعم الأقراص المضغوطة، وأجهزة البث، وما إلى ذلك.	80 سلك	48 بت LBA	SATA 1.0، يدعم الكتل المنطقية/المادية الطويلة
الحد الأقصى لحجم القرص	137 جيجابايت (128 جيجابايت)					144 بيتا (128 بي في آي)
السيطرة على اتفاقية حقوق الطفل
تاريخ المسألة
معيار أنسي

362 الفصل 4. واجهات

33.3 ميجابايت/ثانية. لضمان نقل البيانات بشكل موثوق عبر نفس الكابل، يتم استخدام دوائر خاصة للتحكم وتصحيح الأخطاء، مع الحفاظ على التوافق مع المعايير السابقة - ATA وATA-2.

وأخيرًا، تتيح واجهات Ultra ATA/66 وUltra ATA/100 وUltra ATA/133 نقل البيانات بسرعات 66 و100 و133-150 ميجابايت/ثانية على التوالي.

واجهة تسلسلية ATA (SATA).تشمل المزايا الرئيسية لـ Serial ATA مقارنة بـ Parallel ATA (PATA) ما يلي:

• تم تقليل عدد دبابيس الموصل (إلى 7 بدلاً من 40) وتم تقليل جهد الإشارة (إلى 500 مللي فولت، مقارنة بـ 5 فولت لـ PATA)؛
• كابل أصغر وأكثر ملاءمة للأسلاك، يصل طوله إلى 1 متر؛
• تم تحسين قدرات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها.

الجيل الأول (المعروف باسم SATA/150 أو SATA.1)

ظهرت في السوق في منتصف عام 2002 ودعمت معدلات نقل بيانات تصل إلى 1.5 جيجابت/ثانية. ساتا. 1 يستخدم نظام تشفير الطبقة المادية 8 فولت/10 فولت بكفاءة 80%، مما يؤدي إلى سرعة حقيقية تبلغ 1.2 جيجابت في الثانية أو 150 ميجابايت/ثانية.

يستخدم الإصدار التالي (SATA، 3.0 جيجابت في الثانية) أيضًا دائرة 8 فولت/10 فولت، وبالتالي فإن الحد الأقصى لسرعة النقل هو 2.4 جيجابت في الثانية أو 300 ميجابايت/ثانية. ومع ذلك، فإن أجهزة الأقراص الصلبة الحالية لا تدعم مثل هذه السرعات، وبالتالي فإن الأداء الفعلي للنظام محدود بقدرات محرك الأقراص. غالبًا ما تسمى مواصفات 3.0 جيجابت/ثانية "Serial ATA II" ("SATA II")، بالإضافة إلى SATA 3.0 أو SATA/300، استمرارًا لخط ATA/100 وATA/133 وSATA/150.

آتا (مرفق) - واجهة متوازية لتوصيل محركات الأقراص بجهاز الكمبيوتر. في التسعينيات، كان معيارًا مبنيًا على منصة IBM للكمبيوتر الشخصي. حاليًا، يتم استبداله بسرعة في السوق بخليفته - SATA. منذ تقديم SATA، تمت إعادة تسمية ATA باتا(آتا الموازي).

قصة

في البداية، تلقت الواجهة اسمًا أوليًا مرفق الكمبيوتر/AT("اتصال PC/AT") لأنه كان مخصصًا للاتصال بناقل ISA 16 بت (المعروف باسم في الحافلة). في النسخة النهائية تم تغيير العنوان إلى في المرفقلتجنب مشاكل العلامات التجارية.

تم تطوير الإصدار الأول من المعيار في عام 1986 بواسطة Western Digital وكان يسمى بيئة تطوير متكاملة (إلكترونيات القيادة المتكاملة- "الإلكترونيات المدمجة في محرك الأقراص"). يعكس الاسم ابتكارًا مهمًا: كانت وحدة التحكم في محرك الأقراص موجودة في محرك الأقراص نفسه، وليس في شكل بطاقة توسيع منفصلة، ​​كما هو الحال في معيار ST-506 السابق وواجهات SCSI وST-412 الموجودة في ذلك الوقت. بفضل هذا الابتكار، تم تحسين أداء محركات الأقراص. مسافة أقصر إلى وحدة التحكم، مما يسهل التحكم بها، نظرًا لأن وحدة التحكم في قناة IDE تم استخلاصها من تفاصيل محرك الأقراص، مما يجعل الإنتاج أرخص.

الاسم الصحيح لوحدة تحكم قناة IDE هو محول المضيفلأنه انتقل من التحكم المباشر في محرك الأقراص إلى التواصل معه عبر البروتوكول.

يتم تعريف الواجهة بين وحدة التحكم ومحرك الأقراص في معيار ATA. تم تجهيز الواجهة بـ 8 سجلات، والتي تشغل 8 عناوين في مساحة الإدخال/الإخراج. عرض ناقل البيانات هو 16 بت. يمكن أن يتجاوز عدد القنوات في النظام 2. ومن المهم ألا تتداخل عناوين القنوات مع عناوين أجهزة الإدخال/الإخراج الأخرى. تسمح لك كل قناة بتوصيل جهازين (الرئيسي والتابع)، ولكن يمكن لجهاز واحد فقط العمل في نفس الوقت.

مبدأ معالجة CHS هو كما يلي: أولاً، يتم تثبيت كتلة الرأس بواسطة محدد الموضع على المسار المطلوب، وبعد ذلك يتم تحديد الرأس المطلوب، ثم تتم قراءة المعلومات من القطاع المطلوب.

معيار إيدي (بيئة تطوير متكاملة مُحسّنة- "IDE الممتد") ظهر مباشرة بعد IDE. سمح باستخدام محركات الأقراص ذات السعات الأكبر من 528 ميجابايت (504 ميجابايت)، حتى 8.4 جيجابايت.

على الرغم من أن هذه الاختصارات نشأت كعلامات تجارية وليست أسماء رسمية للمعيار، إلا أن المصطلحات بيئة تطوير متكاملةو إيديعادة ما تستخدم بدلا من هذا المصطلح آتا.

بعد إصدار المعيار آتا التسلسلي("تسلسل ATA")، الذي حدث في عام 2003، أصبح يعرف باسم ATA التقليدي آتا الموازية، وهو ما لا يعني أكثر من طريقة لنقل البيانات عبر كابل متوازي 40 أو 80 نواة.

في البداية، تم استخدام الواجهة مع محركات الأقراص الثابتة، ولكن بعد ذلك تم توسيع المعيار للعمل مع الأجهزة الأخرى، وخاصة مع الوسائط القابلة للإزالة. حتى FDD كان متصلاً بحافلة ATAPI. ويسمى هذا المعيار الموسع واجهة حزم المرفقات التكنولوجية المتقدمة(ATAPI)، ويبدو الاسم الكامل للمعيار أتا/أتابي. يكاد يكون ATAPI مطابقًا تمامًا لـ SCSI على مستوى الأوامر.

في البداية، لم تكن واجهات توصيل محركات الأقراص المضغوطة موحدة، حيث كانت عبارة عن تطويرات خاصة حصريًا لمصنعي محركات الأقراص. لهذا السبب، لتوصيل قرص مضغوط، كان من الضروري تثبيت بطاقة توسيع منفصلة، ​​مخصصة لمصنع معين. تم تجهيز بعض إصدارات بطاقات الصوت، على سبيل المثال Sound Blaster، بمثل هذه المنافذ. أتاح دخول سوق ATAPI توحيد جميع الأجهزة الطرفية وتمكين توصيلها بأي وحدة تحكم.

مرحلة أخرى مهمة في تطوير ATA كانت الانتقال من PIO ( الإدخال/الإخراج المبرمج- إدخال/إخراج البرنامج) إلى DMA ( الوصول المباشر للذاكرة- الوصول المباشر للذاكرة). عند استخدام PIO، كان المعالج المركزي مسؤولاً عن إدارة البيانات المقروءة من القرص، وهذا بدوره أدى إلى زيادة الحمل على المعالج وانخفاض أدائه. ولهذا السبب، تقوم أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم واجهة ATA بتنفيذ العمليات المتعلقة بالقرص بشكل أبطأ من أجهزة الكمبيوتر التي تستخدم SCSI والواجهات الأخرى. أدى إدخال DMA إلى تقليل مقدار وقت وحدة المعالجة المركزية المستغرق في عمليات القرص بشكل كبير.

يتم التحكم في تدفق البيانات في هذه التقنية بواسطة محرك الأقراص نفسه. فهو يقرأ البيانات من الذاكرة تقريبًا دون مشاركة المعالج، والذي بدوره يصدر أوامر لتنفيذ هذا الإجراء أو ذاك. في هذه الحالة، يصدر القرص الصلب إشارة طلب DMARQ لعملية DMA إلى وحدة التحكم. إذا كان تشغيل DMA ممكنًا، ترسل وحدة التحكم إشارة DMACK ويقوم القرص الصلب بإخراج البيانات إلى السجل الأول (DATA)، الذي تقرأه وحدة التحكم منه. لذلك، المعالج غير مشارك عمليا في هذه السلسلة.

لا يكون تشغيل DMA ممكنًا إلا إذا كان الوضع مدعومًا في وقت واحد بواسطة BIOS ووحدة التحكم ونظام التشغيل. وبخلاف ذلك، يمكن استخدام وضع PIO فقط. مع تطوير المعيار (ATA-3)، قدم المهندسون وضعًا إضافيًا UltraDMA 2 (UDMA 33)، والذي يتميز بخصائص توقيت وضع DMA 2. ومع ذلك، يتم نقل البيانات على كل من الحواف الأمامية والخلفية لـ DIOR/ إشارة DIOW، والتي تضاعف سرعة نقل البيانات عبر الواجهة. بالإضافة إلى ذلك، تم إدخال فحص التكافؤ CRC، مما يزيد من موثوقية الإرسال.

تضمن تاريخ تطوير ATA عددًا من العوائق (على وجه الخصوص، القيود المفروضة على الحد الأقصى لحجم القرص وهو 504 ميجا بايت، وحوالي 8 جيجا بايت، وحوالي 32 جيجا بايت، و128 جيجا بايت) المرتبطة بتنظيم الوصول إلى البيانات. وقد تم التغلب على معظم هذه العوائق بفضل أنظمة العنونة الحديثة. ومع ذلك، كانت هناك عوائق أخرى، تتعلق بشكل أساسي ببرامج تشغيل الأجهزة وتنظيم الإدخال/الإخراج في نظام التشغيل الذي لم يعمل في ATA.

قدمت مواصفات ATA الأصلية وضع عنونة 28 بت، مما سمح بمعالجة 228 (268,435,456) قطاعًا يبلغ حجم كل منها 512 بايت. أعطى هذا سعة قصوى تبلغ 137 جيجابايت (128 جيجابايت). على أجهزة الكمبيوتر القياسية، يدعم BIOS ما يصل إلى 7.88 جيجا بايت (8.46 جيجا بايت)، مما يسمح بحد أقصى 1024 أسطوانة و256 رأسًا و63 قطاعًا. أدى هذا القيد على عدد الأسطوانات/الرؤوس/القطاعات CHS (قطاع رأس الأسطوانة)، جنبًا إلى جنب مع معيار IDE، إلى تقييد المساحة القابلة للعنونة بمقدار 504 ميجابايت (528 ميجابايت). للتغلب على هذا القيد، تم تقديم نظام العنونة LBA (عنوان الكتلة المنطقية)، مما جعل من الممكن معالجة ما يصل إلى 7.88 جيجا بايت. ومع مرور الوقت، تم رفع هذا القيد. هذا جعل من الممكن معالجة أول 32 جيجا بايت، ثم 128 جيجا بايت، باستخدام جميع البتات الـ 28 (في ATA-4) لمعالجة القطاع. يتم تنظيم تسجيل رقم 28 بت عن طريق كتابة أجزائه في السجلات المقابلة لمحرك الأقراص (من 1 إلى 8 بت في السجل الرابع، و9-16 في السجل الخامس، و17-24 في السجل السادس، و25-28 في السجل السابع). ) .

يتم تنظيم عنونة التسجيل بواسطة ثلاثة أسطر عنوان DA0-DA2. السجل الأول بالعنوان 0 هو 16 بت. يتم استخدامه لغرض نقل البيانات بين القرص ووحدة التحكم. السجلات المتبقية هي 8 بت وتستخدم للتحكم.

تتطلب أحدث مواصفات ATA معالجة 48 بت، مما يؤدي إلى توسيع الحد المحتمل إلى 128 PiB (144 بيتابايت).

تتجلى قيود الحجم في حقيقة أن النظام يحدد حجم القرص على أنه أقل من قيمته الحقيقية، أو أنه يرفض التمهيد على الإطلاق ويتوقف في مرحلة تهيئة محركات الأقراص الثابتة. في بعض الأحيان يمكن حل المشكلة عن طريق تحديث BIOS. الحل الآخر الممكن هو استخدام برامج خاصة (على سبيل المثال، Ontrack DiskManager)، والتي تقوم بتحميل برنامج التشغيل الخاص بها في الذاكرة قبل تحميل نظام التشغيل. عيب هذه الحلول هو استخدام قسم قرص غير قياسي (لا يمكن الوصول إلى أقسام القرص في حالة التمهيد من قرص مرن تمهيد DOS عادي). ومع ذلك، يمكن لمعظم أنظمة التشغيل الحديثة التعامل مع أحجام الأقراص الكبيرة، حتى لو لم يكتشف نظام BIOS الخاص بالكمبيوتر الحجم المطلوب.

لتوصيل محرك الأقراص الثابتة بواجهة PATA، عادةً ما يتم استخدام كابل خاص - كابل ذو 40 سلكًا. عادةً ما يكون كل كابل مزودًا بموصلين أو ثلاثة موصلات، يتصل أحدها بموصل وحدة التحكم الموجود على اللوحة الأم، بينما يتصل الآخران بمحركات الأقراص. في وقت ما، ينقل كابل P-ATA 16 بت من البيانات. في بعض الأحيان توجد كبلات IDE تسمح لك بتوصيل ما يصل إلى ثلاثة محركات أقراص بقناة IDE واحدة، ومع ذلك، في هذه الحالة، يعمل أحد محركات الأقراص في وضع القراءة فقط.

دبوس ATA الموازي

اتصال	غاية	اتصال	غاية
			GPIO_DMA66_Detect

لفترة طويلة، كان كابل ATA يحتوي على 40 موصلًا، ولكن مع ظهور تقنية ATA الترا دما/66 (UDMA4) ظهرت نسخته المكونة من 80 سلكًا. جميع الموصلات الإضافية هي فقط موصلات تأريض، والتي تتناوب مع موصلات المعلومات. لذلك، بدلاً من سبعة موصلات أرضية، هناك 47 موصلاً. هذا التناوب للموصلات يقلل من الاقتران السعوي بينها، وبالتالي يقلل من التداخل المتبادل. يعد الاقتران بالسعة مشكلة كبيرة عند سرعات النقل العالية. ولهذا السبب كان الابتكار ضروريًا لضمان التشغيل العادي للمواصفات المحددة UDMA4سرعة النقل 66 ميجابايت/ثانية. فيما يتعلق بالأوضاع الأسرع UDMA5و UDMA6، ثم همتتطلب أيضًا كابل 80 سلكًا.

على الرغم من تضاعف عدد الموصلات، إلا أن عدد الاتصالات يظل كما هو، كما هو الحال مع مظهر الموصلات. لكن الأسلاك الداخلية مختلفة. يجب أن تقوم موصلات الكبل المكون من 80 سلكًا بتوصيل عدد كبير من الموصلات الأرضية بعدد صغير من المسامير الأرضية، بينما يقوم الكبل المكون من 40 سلكًا بتوصيل الموصلات بدبوس أرضي مختلف. تحتوي الكابلات ذات 80 سلكًا على موصلات مرمزة بالألوان (الأزرق والرمادي والأسود)، على عكس الكابلات ذات 40 سلكًا، والتي عادةً ما تحتوي على جميع الموصلات بنفس اللون (غالبًا أسود).

في معيار ATA، يبلغ الحد الأقصى لطول الكابل 46 سم، وهذا القيد يجعل من الصعب توصيل الأجهزة في الحالات الكبيرة، أو توصيل محركات أقراص متعددة بجهاز كمبيوتر واحد، ويزيل تمامًا إمكانية استخدام محركات أقراص PATA كمحركات أقراص خارجية. ومع ذلك، فإن الكابلات الأطول التي لا تستوفي المعايير متاحة على نطاق واسع في السوق. ويمكن قول الشيء نفسه عن الكابلات "المستديرة" المستخدمة على نطاق واسع. يصف معيار ATA فقط الكابلات المسطحة ذات خصائص المعاوقة والسعة المحددة. هذا لا يعني أن الكابلات الأخرى لن تعمل، ولكن على أي حال، من الأفضل توخي الحذر عند استخدام الكابلات غير القياسية.

إذا تم توصيل جهازين بحلقة واحدة، فسيتم تسمية أحدهما بـ "رئيسي"، والآخر يسمى بـ "التابع". عادةً ما يظهر الجهاز الرئيسي قبل الجهاز التابع في قائمة محركات الأقراص المدرجة بواسطة BIOS. في أنظمة BIOS الأقدم (486 والإصدارات الأقدم)، تم تحديد محركات الأقراص غالبًا على أنها "C" للمفتاح الرئيسي و"D" للتابع. من الصحيح استدعاء الأقراص "الرئيسية" و"التابعة" على التوالي الجهاز 0 (الجهاز 0) و الجهاز 1 (الجهاز 1).

إذا كان هناك محرك أقراص واحد فقط في الحلقة، فهو في معظم الحالات هو المحرك الرئيسي. تحتوي بعض الأقراص على وظيفة إضافية خاصة تسمى أعزب(قرص واحد على الكابل). في معظم الحالات، يمكن أيضًا أن يعمل محرك أقراص واحد على كابل كعبد.

يوجد أيضًا إعداد يسمى "تحديد الكابل" وهو اختياري في مواصفات ATA-1 وكان شائعًا منذ ATA-5. وبفضل ذلك، ليست هناك حاجة لإعادة ترتيب وصلات العبور على محركات الأقراص أثناء أي عمليات إعادة توصيل. لذا، إذا تم ضبط محرك الأقراص على وضع تحديد الكابل، فسيتم تعيينه تلقائيًا كرئيسي أو تابع، اعتمادًا على موقعه في الحلقة.

في أيام الكابلات ذات 40 سلكًا، كان من الممارسات الشائعة ضبط وضع اختيار الكابل عن طريق قطع موصل مكون من 28 سلكًا بين الموصلين. في هذه الحالة، كان محرك الأقراص التابع في نهاية الكابل، وكان محرك الأقراص الرئيسي في المنتصف. تم توحيد هذا الموضع في الإصدارات الأحدث من المواصفات. كانت الكابلات ذات الـ 80 سلكًا المستخدمة في UDMA4 خالية من هذه العيوب. يوجد فيها الجهاز الرئيسي دائمًا في نهاية الحلقة. لذلك، إذا تم توصيل جهاز واحد فقط، فلن يكون هناك قسم كابل غير ضروري. يتم تثبيت اختيار الكابل الخاص بهم في المصنع. نظرًا لأن الحلقات المكونة من 80 سلكًا تتطلب موصلات خاصة بها، فإن اعتمادها على نطاق واسع لم يستغرق وقتًا طويلاً. يتطلب المعيار استخدام موصلات بألوان مختلفة لتسهيل التعرف عليها. الأزرق للاتصال بوحدة التحكم، والأسود للسيد، والرمادي للعبد.

إصدارات آتا

معيار	اسماء اخرى	أوضاع النقل المضافة (ميجابايت/ثانية)	الحد الأقصى لسعة القرص المدعومة	خصائص أخرى	مرجع أنسي
		بيو 0,1,2 (3.3, 5.2, 8.3) DMA بكلمة واحدة 0,1,2 (2.1, 4.2, 8.3) متعدد الكلمات DMA 0 (4.2)			X3.221-1994 (عفا عليه الزمن منذ عام 1999)
	بيئة تطوير متكاملة سريعة، Ultra ATA	بيو 3.4: (11.1، 16.6) متعدد الكلمات DMA 1.2 (13.3، 16.6)			X3.279-1996 (عفا عليه الزمن منذ عام 2001)
				حماية ذكية	X3.298-1997 (عفا عليه الزمن منذ عام 2002)
	ATAPI-4، ATA-4، الترا ATA/33	الترا دي ام ايه 0,1,2 (16.7, 25.0, 33.3) ويعرف أيضًا باسم Ultra-DMA/33		دعم الأقراص المضغوطة، وما إلى ذلك، عبر أوامر حزمة ATAPI	نسيتس 317-1998
	ATA-5، الترا ATA/66	الترا دي ام ايه 3.4 (44.4، 66.7) ويعرف أيضًا باسم Ultra DMA 66			نسيتس 340-2000
	ATA-6، الترا ATA/100	ويعرف أيضًا باسم Ultra DMA 100		الإدارة الصوتية التلقائية	نسيتس 347-2001
	ATA-7، الترا ATA/133	ويعرف أيضًا باسم Ultra DMA 133		SATA 1.0، مجموعة ميزات البث، مجموعة ميزات القطاع المنطقي/المادي الطويلة للأجهزة التي لا تحتوي على حزم	نسيتس 361-2002
					في تَقَدم

(من الانجليزية ATA الموازي، ATA، IDEاستمع)) هي واجهة متوازية كانت قياسية في أجهزة كمبيوتر IBM الشخصية في التسعينيات. لقد أصبح الآن قديمًا وتم استبداله بالكامل بالواجهة التسلسلية SATA (Serial ATA). لا تزال معظم اللوحات الأم الجديدة تحتوي على هذه الميزة، ولكن فقط من أجل التوافق مع الأجهزة القديمة. يستخدم لتوصيل محركات الأقراص الصلبة (محركات الأقراص الصلبة) ومحركات أقراص CDDVD الضوئية.

أصل ATA

تم تطوير النموذج الأولي لمحرك ATA IDE، أو موصل IDE ذو 40 سنًا، بشكل مشترك بواسطة CDC وWestern Digital وCompaq. كان أول جهاز ATA IDE عبارة عن محرك أقراص ثابتة مقاس 5.25 بوصة بسعة 40 ميجابايت تم إصداره بواسطة مركز السيطرة على الأمراض. واستخدمت وحدة التحكم المدمجة في Western Digital، وتم تثبيت محركات الأقراص هذه في أول أجهزة كمبيوتر Compaq 386 (1986).

بعد مرور بعض الوقت، تم تقديم الموصل ذو 40 سنًا وطريقة إنشاء واجهة القرص إلى لجنة معايير ANSI وفي مارس 1989 تم نشر معيار الواجهة المعروف باسم CAM ATA بحلول أوائل التسعينيات. لقد قامت معظم الشركات المصنعة لمحركات الأقراص الثابتة بجعل أجهزتها متوافقة مع المعيار الرسمي، مما أدى إلى حل جميع مشاكل التوافق. إن ناقل PATA القياسي عبارة عن واجهة متوازية 16 بت، أي. يتم نقل 16 بت من البيانات (بتات) في وقت واحد عبر كابل الواجهة.

معايير ATA

حاليًا، يتم تطوير واجهة ATA بواسطة مجموعة مستقلة تضم ممثلين عن العديد من الشركات التي تعمل على تطوير أجهزة الكمبيوتر الشخصية ومحركات الأقراص الثابتة والمكونات. هذه المجموعة، التي تسمى اللجنة الفنية T13 (www.t13.org)، مسؤولة عن تطوير جميع معايير واجهة مرفقات AT التسلسلية والمتوازية.

معيار ATA1 (1986-1999)

يحدد معيار ATA1 واجهة AT Attachment الأصلية (واجهة ناقل متكاملة بين أجهزة القرص ومحول ناقل ISA). تم تعريف وتوثيق الخصائص الأساسية التالية في مواصفات ATA1:

موصل وكابل 40/44 سنًا؛

معلمات اختيار تكوين القرص (الرئيسي/التابع)؛

معلمات الإشارة لأوضاع PIO الرئيسية (مخرج الإدخال القابل للبرمجة) وDMA (الوصول المباشر إلى الذاكرة).

يحول معلمات محرك الأقراص CHS (قطاع رأس الأسطوانة) وLBA (عنوان الكتلة الكبيرة) للأجهزة بسعة تصل إلى 267386880 قطاعًا (136.9 جيجابايت).

معيار ATA2 (1996-2001)

الإضافات الرئيسية:

القدرة على العمل في أوضاع الإدخال/الإخراج السريعة للبرامج (Faster PIO) والوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)؛

دعم نظام إدارة الطاقة المتقدم.

دعم الأجهزة القابلة للإزالة.

دعم جهاز PCMCIA (بطاقة الكمبيوتر)؛

دعم أمر تحديد محرك الأقراص، والذي يمكن استخدامه للحصول على معلومات إضافية حول محرك الأقراص؛

تم تحديد معيار CHS/LBA لمحركات الأقراص التي تصل سعتها إلى 8.4 جيجابايت.

معيار ATA3 (1997-2002)

الإضافات الرئيسية:

القضاء على بروتوكول نقل البيانات 8 بت عبر قنوات DMA؛

تقنية المراقبة الذاتية مع تحليل S.M.A.R.T (تحليل المراقبة الذاتية وتقنية التقرير) للتنبؤ بتدهور أداء الجهاز؛

أصبح دعم وضع LBA إلزاميًا (في السابق لم يكن كذلك)؛

تمت إضافة وضع Security ATA، والذي يسمح لك بحماية الوصول إلى الجهاز بكلمة مرور؛

الإضافات الرئيسية:

وضع نقل البيانات Ultra-DMA، مما يوفر سرعات تصل إلى 33 ميجابايت/ثانية؛

دعم ATAPI المتكامل؛

دعم إدارة الطاقة المتقدمة؛

كابل جديد ذو 80 نواة و40 سنًا مع مناعة متزايدة للضوضاء؛

دعم المنطقة المحمية للقرص الصلب (HPA)؛

دعم محول الفلاش المدمج (CFA)؛

تحسين نظام BIOS مع دعم محركات الأقراص ذات السعة العالية (أكثر من 9.4 تريليون جيجابايت)، على الرغم من أن معيار ATA لا يزال محدودًا بسعة قصوى تبلغ 136.9 جيجابايت.

الإضافات الرئيسية:

وضع نقل Ultra-DMA (UDMA)، المصمم لسرعات تصل إلى 66 ميجابايت/ثانية (مواصفات UDMA/66 أو Ultra-ATA/66)؛

مطلوب كابل 80 مركزًا للتشغيل في وضع UDMA/66؛

الكشف التلقائي عن الكابلات - 40 أو 80 سلكًا؛

إمكانية استخدام أوضاع أعلى من UDMA/33 (فقط مع كابل ذو 80 مركزًا).

الإضافات الرئيسية:

الوضع 5 Ultra-DMA (UDMA)، يسمح بنقل البيانات بسرعات تصل إلى 100 ميجابايت/ثانية (ما يسمى بمواصفات UDMA/100، أو Ultra-ATA/100، أو ATA/100)؛

زاد عدد القطاعات لكل أمر من أرقام 8 بت (256 قطاعًا، أو 131 كيلو بايت) إلى أرقام 16 بت (65536 قطاعًا، أو 33.5 ميجابايت)؛

معالجة LBA للتوسع من 228 إلى 248 قطاعًا (281474976710656)، مما يسمح بدعم محركات الأقراص التي تصل سعتها إلى 144.12 جيجابايت؛

لقد تم إهمال عنونة CHS ويجب أن تستخدم محركات الأقراص فقط عنونة LBA 28 بت أو 48 بت.

الإضافات الرئيسية:

تمت إضافة الوضع 6 Ultra-DMA، مما يزيد من معدل نقل البيانات إلى 133 ميجابايت/ثانية، كما هو الحال في الوضعين 5 (100 ميجابايت/ثانية) و4 (66 ميجابايت/ثانية)، يعد استخدام كابل 80 نواة أمرًا إلزاميًا؛

تمت إضافة الدعم للقطاعات المادية الطويلة. يتيح ذلك تهيئة الأجهزة بحيث يحتوي القطاع الفعلي الواحد على قطاعات منطقية متعددة. يقوم كل قطاع مادي بتخزين حقل رمز تصحيح الخطأ (ECC)، لذا فإن زيادة سعة القطاع المادي جعلت من الممكن زيادة كفاءة رموز تصحيح الخطأ (ECC)، والتي أصبحت الآن أقل عددًا.

تمت إضافة دعم للقطاعات المنطقية الطويلة. سمح هذا لتطبيقات الخادم باستخدام بايتات إضافية في كل قطاع (520 أو 528 بايت بدلاً من 512 بايت). الأجهزة التي تستخدم قطاعات منطقية طويلة غير متوافقة مع الأجهزة والتطبيقات التي تستخدم قطاعات قياسية بحجم 512 بايت (مثل أنظمة سطح المكتب والكمبيوتر المحمول القياسية).

يتضمن معيار ATA7 متطلبات واجهة Serial ATA (SATA).

ينقسم مستند ATA7 القياسي إلى ثلاثة مجلدات. تضمن المجلد الأول مجموعة التعليمات والسجلات المنطقية. المجلد الثاني مخصص لبروتوكولات نقل البيانات المتوازية، والمجلد الثالث مخصص لبروتوكولات نقل البيانات التسلسلية.

موصل الإدخال/الإخراج باتا

لمنع الاتصالات غير الصحيحة، يتم عادةً ربط موصل واجهة ATA ذو 40 سنًا. عادة ما يكون هذا المفتاح الموجود على قابس الكابل على شكل نتوء، بالإضافة إلى دبوس مسدود برقم 20. عادةً لا يسبب الاتصال غير الصحيح لكابل IDE ضررًا كبيرًا، ولكنه قد يؤدي إلى قفل النظام، مما يؤدي إلى تجميده أو تجعل من المستحيل البدء. هناك قاعدة يجب بموجبها وضع الطرف 1 على جانب موصل الطاقة بالجهاز المتصل، والذي يتوافق عادةً مع الشريط الأحمر الموجود على الكابل. يتم تحديد حالة محرك الأقراص الثابتة من خلال موضع وصلة العبور أو المفتاح الموجود عليها: Master أو Slave أو Cable Select.

كابل الإدخال/الإخراج باتا

يتم استخدام كابل شريطي ذو 40 سنًا لنقل الإشارات بين محول الناقل والقرص الصلب (وحدة التحكم). وفقًا للمعيار، يجب ألا يتجاوز طول الكابل 46 سم.

يجب توصيل محرك الأقراص الثابتة الذي يعمل في وضع UDMA 4 (66 ميجابايت/ثانية)، أو الوضع 5 (100 ميجابايت/ثانية)، أو الوضع 6 (133 ميجابايت/ثانية) بكابل يحتوي على 80 موصلًا. تستخدم الكابلات ذات 40 و80 سلكًا موصلات ذات 40 سنًا، ويتم تأريض الموصلات المتبقية في الكابل المكون من 80 سلكًا. يعمل حل التصميم هذا على تقليل مستوى التداخل في واجهات UltraATA/66 عالية السرعة أو الواجهات الأحدث.

توصيل اثنين من محركات الأقراص الصلبة PATA

يوفر معيار ATA طريقة لتنظيم التعاون بين محركي أقراص ثابتة متصلين بشكل تسلسلي. يتم تحديد حالة محرك الأقراص الثابتة (الرئيسي أو التابع) إما عن طريق ضبط وصلة العبور التي يحتوي عليها على الأوضاع: Master أو Slave أو Cable Select.

في حالة تكوين قرص واحد، يجب عليك تحديد الوضع: Master أو Cable Select.

في حالة التكوين متعدد الأقراص: يجب أن يكون أحد الأقراص في الوضع الرئيسي، والثاني في الوضع التابع، أو كليهما في تحديد الكابل.

المصادر المستخدمة

1.en.wikipedia.org

IDE (إلكترونيات الأجهزة المتكاملة) - واجهة الأجهزة المزودة بوحدة تحكم مدمجة. عند إنشاء هذه الواجهة، ركز المطورون على توصيل محرك الأقراص. نظرًا لصغر مسافة وحدة التحكم من القرص، يزداد الأداء بشكل ملحوظ.

تحتوي واجهة EIDE على قناة أساسية وثانوية، يمكن لكل منهما توصيل جهازين، بحيث يمكن أن يكون هناك أربعة أجهزة في المجمل. قد يكون هذا محرك أقراص ثابتًا أو قرصًا مضغوطًا أو مفتاح محرك أقراص.

ماديًا، يتم تنفيذ واجهة IDE باستخدام كبل مسطح ذو 40 نواة، والذي يمكن أن يحتوي على موصلات لتوصيل جهاز واحد أو جهازين. يجب ألا يتجاوز الطول الإجمالي للكابل 45 سم، ويجب أن تكون هناك مسافة لا تقل عن 15 سم بين الموصلات.

• أ - كبل الواجهة المتوازي ATA/IDE (PATA)؛
• ب - موصل PATA ذو 40 سنًا؛
• ج - موصلات PATA الموجودة على اللوحة؛
• د - موصل ATA التسلسلي (SATA)؛
• د - موصلات SATA الموجودة على اللوحة.

جدول موصل ATA المتوازي

اتصال	غاية	اتصال	غاية	اتصال	غاية	اتصال	غاية
1	إعادة ضبط	2	أرض	3	البيانات 7	4	البيانات 8
5	البيانات 6	6	البيانات 9	7	البيانات 5	8	البيانات 10
9	البيانات 4	10	البيانات 11	11	البيانات 3	12	البيانات 12
13	البيانات 2	14	البيانات 13	15	البيانات 1	16	البيانات 14
17	البيانات 0	18	البيانات 15	19	أرض	20	مفتاح
21	DDRQ	22	أرض	23	تسجيل الإدخال/الإخراج	24	أرض
25	قراءة الإدخال/الإخراج	26	أرض	27	10ج هردي	28	اختيار الكبل
29	داداك	30	أرض	31	IRQ	32	غير مستعمل
33	العنوان 1	34	كشف GPIO DMA66	35	العنوان 0	36	العنوان 2
37	رقاقة حدد 1P	38	رقاقة حدد ZR	39	نشيط	40	أرض

هناك العديد من النكهات لواجهة IDE المتوافقة مع بعضها البعض.

مواصفات IDE المحسنة

ومن أجل تطوير قدرات واجهة IDE، اقترحت ويسترن ديجيتال مواصفات IDE المحسنة الموسعة (المرادفات: E-IDE، Fast ATA، ATA-2 وFast ATA-2)، والتي اكتسبت بعد ذلك مكانة معيار ANSI الأمريكي المسمى أتا-2. يحتوي على عدد من الابتكارات: دعم محركات أقراص IDE بسعة تزيد عن 504 ميجابايت، ودعم وحدات تحكم IDE المتعددة في النظام وتوصيل ما يصل إلى أربعة أجهزة بوحدة تحكم واحدة، بالإضافة إلى دعم الأجهزة الطرفية بخلاف محركات الأقراص الثابتة ( محركات الأقراص المضغوطة، وCD-R، وDVD) -ROM، وLS-120، ومحركات ZIP، والبصريات المغناطيسية، وأجهزة البث، وما إلى ذلك). يُطلق على امتداد مواصفات IDE لدعم الأنواع الأخرى من محركات الأقراص ذات واجهة IDE أيضًا اسم ATAPI (واجهة ATA المعبأة). يقدم IDE المحسن أيضًا عناصر موازنة عمليات التبادل ومراقبة سلامة البيانات أثناء النقل.

• أ- ATA 2 و ATA 3.
• ب - الترا أتا.
• ج - الترا ATA/66.

تضيف مواصفات واجهة IDE المحسنة دعمًا لوضع PIO 3 و4، بالإضافة إلى وضع DMA Single Word 2 ووضع Multi Word DMA 1 و2. الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات على الناقل في وضع PIO 3 هو 4.1 ميجابايت/ثانية، و وضع PIO 4 ووضع DMA للكلمة الواحدة 2 - 16.7 ميجابايت/ثانية. يتيح لك وضع Multi Word DMA 2 الحصول على سرعة نقل قصوى تزيد عن 20 ميجابايت/ثانية.

كانت الخطوة التالية في تطوير واجهة IDE/ATA هي معيار Ultra ATA (المعروف أيضًا باسم Ultra DMA وATA-33 وDMA-33 وATA-3). Ultra ATA هو المعيار الفعلي لاستخدام وضع DMA السريع - الوضع 3، مما يوفر معدل نقل بيانات يبلغ 33.3 ميجابايت/ثانية. لضمان نقل البيانات بشكل موثوق عبر نفس الكابل، يتم استخدام دوائر خاصة للتحكم وتصحيح الأخطاء، مع الحفاظ على التوافق مع المعايير السابقة - ATA وATA-2.

جدول خصائص واجهات IDE/ATA

تخصيص	أتا-1	أتا-2	أتا-3	آتا/ATAPI-4	آتا/ATAPI-5	آتا/ATAPI-6	آتا/ATAPI-7
المرادفات	آتا، إيد	EIDE، ATA السريع، IDE السريع، Ultra ATA	إيدي	أتا-4، ألترااتا/33	أتا-5، ألترااتا/66	ATA-6، الترا ATA/100	ATA-7، الترا ATA/133
عرض النطاق الترددي، ميغا بايت/ثانية	3.3-8.3	11.1-16.6	16	16.7-33.3	44.4-66.7	100	133-150
عدد الاتصالات	2	2	2	2 لكل كابل	2 لكل كابل	2 لكل كابل	1 لكل كابل
خصائص الكابل	40 جهة اتصال	40 جهة اتصال	40 جهة اتصال	40 جهة اتصال	40 جهة اتصال، 80 سلكًا	40 جهة اتصال، 80 سلكًا	7 اتصالات
خصائص جديدة		عنونة الكتلة المنطقية 28 بت (LBA)	ذكي.	واجهة ATAPI ودعم الأقراص المضغوطة وأجهزة البث والمزيد.	كابل 80 النواة	48 بت LBA	SATA 1.0، يدعم الكتل المنطقية/المادية الطويلة
الحد الأقصى لحجم القرص	137 جيجابايت (128 جيجابايت)					144 بيتا بايت (128 بي بي)
لا يوجد تحكم CRC	لا	لا	لا	يأكل	يأكل	يأكل
تاريخ المسألة	1981	1994	1996	1997	1999	2000	2003
1 معيار أنسي	X3.221-1994	هرتز. 279-1996	X3.298-1997	نسيتس 317-1998	نسيتس 340-2000	نسيتس 361-2002	نسيتس 397-2005 1

أخيرًا - واجهات Ultra ATA/66، وUltra ATA/100، وUltra ATA/133، مما يسمح بنقل البيانات بسرعة 66.100 و133-150 ميجابايت/ثانية، على التوالي.

واجهة تسلسلية ATA (SATA). المزايا الرئيسية لـ Serial ATA مقارنة بـ Parallel ATA (PATA):

• تم تقليل عدد دبابيس الموصل (إلى 7 بدلاً من 40)؛
• يتم تقليل جهد الإشارة (إلى 500 مللي فولت مقارنة بـ 5 فولت لـ PATA)؛
• كابل أصغر وأكثر ملاءمة لتوصيل الأسلاك بطول يصل إلى 1 متر؛
• تم تحسين قدرات اكتشاف الأخطاء وتصحيحها.

ظهر الجيل الأول (المعروف باسم SATA/150 أو SATA 1) في السوق في منتصف عام 2002 ودعم معدلات نقل البيانات التي تصل إلى 1.5 جيجابت/ثانية. يستخدم SATA 1 نظام تشفير الطبقة المادية 8 فولت/10 فولت بكفاءة تصل إلى 80%، مما يؤدي إلى سرعات فعلية تبلغ 1.2 جيجابت في الثانية أو 150 ميجابايت/ثانية.

يستخدم الإصدار التالي (SATA 3.0 جيجابت في الثانية) أيضًا دائرة 8 فولت/10 فولت، وبالتالي فإن الحد الأقصى لسرعة النقل هو 2.4 جيجابت في الثانية أو 300 ميجابايت/ثانية. ومع ذلك، فإن أجهزة الأقراص الصلبة الحالية لا تدعم مثل هذه السرعات، وبالتالي فإن الأداء الفعلي للنظام محدود بقدرات محرك الأقراص. غالبًا ما تسمى مواصفات 3.0 جيجابت/ثانية "Serial ATA 2" ("SATA 2")، بالإضافة إلى SATA 3.0 أو SATA/300، استمرارًا لخط ATA/100 وATA/133 وSATA/150.

تم تطوير واجهة SCSI في أواخر السبعينيات بواسطة Shugart Associates. كانت تعرف في البداية باسم SASI (واجهة نظام Shugart Associates)، بعد توحيدها في عام 1986، تحت اسم SCSI (تنطق "قصة")، أصبحت واحدة من معايير الصناعة لتوصيل الأجهزة الطرفية - محركات الأقراص الثابتة، ومحركات الأشرطة، والأجهزة الصلبة القابلة للإزالة والمغنطة. - محركات الأقراص الضوئية، والماسحات الضوئية، والأقراص المضغوطة، والأقراص المضغوطة، وأقراص الفيديو الرقمية (DVD-ROM) وما شابه يمكن توصيل ما يصل إلى ثمانية أجهزة بناقل SCSI، بما في ذلك وحدة تحكم SCSI الرئيسية (أو المحول المضيف).

واجهة SCSI متوازية وهي عبارة عن كبل مسطح فعليًا مزود بموصلات ذات 25 و50 و68 سنًا لتوصيل الأجهزة الطرفية. يحتوي ناقل SCSI على ثمانية خطوط بيانات، يليها خط التكافؤ، وتسعة خطوط تحكم. يحدد معيار SCSI طريقتين لنقل الإشارة: أحادية الطرف، أو غير متماثلة (طرفية واحدة)، وتفاضلية (تفاضلية). في الحالة الأولى، يوجد سلك واحد ذو إمكانات صفرية ("أرضي")، بالنسبة إلى الإشارات التي يتم إرسالها عبر خطوط البيانات ذات مستويات الإشارة المقابلة لمنطق TTL. مع نقل الإشارة التفاضلية، يتم تخصيص سلكين لكل خط بيانات، ويتم الحصول على الإشارة الموجودة على هذا الخط عن طريق طرح الإمكانات عند مخرجاتها. وهذا يحقق مناعة أفضل للضوضاء، مما يسمح لك بزيادة طول الكابل.

• أ - الهندسة المعمارية العامة.
• ب - محول SCSI.

تتطلب واجهة SCSI أجهزة إنهاء (مقاومات مطابقة تمتص الإشارات الموجودة في نهايات الكبل وتمنع تكوين الصدى).

تتصل أجهزة SCSI أيضًا في سلسلة ديزي، حيث يكون لكل جهاز SCSI عنوانه الخاص (معرف SCSI) في النطاق من 0 إلى 7 (أو من 0 إلى 15). عادةً ما يتم استخدام أعلى قيمة لمعرف SCSI كعنوان لوحة التحكم - 7(15)، وعنوان معرف SCSI لقرص التمهيد هو 0، والقرص الثاني هو 1. يتم تحديد التبادل بين الأجهزة على ناقل SCSI بواسطة قائمة موحدة من الأوامر (مجموعة الأوامر المشتركة، CCS). لا يعمل برنامج واجهة SCSI على الخصائص الفيزيائية لمحرك الأقراص (أي عدد الأسطوانات والرؤوس وما إلى ذلك)، ولكنه يتعامل فقط مع كتل البيانات المنطقية، على سبيل المثال، الماسح الضوئي، والقرص الصلب ويمكن وضع محرك الأقراص المضغوطة في سلسلة SCSI واحدة -R.

يتم استقصاء الأجهزة بواسطة وحدة تحكم SCSI مباشرة بعد تشغيل الطاقة. في الوقت نفسه، بالنسبة لأجهزة SCSI، يتم تنفيذ التكوين التلقائي للجهاز (التوصيل والتشغيل) باستخدام بروتوكول SCAM (SCSI Configured AutoMagically)، حيث يتم تخصيص قيم معرف SCSI تلقائيًا. بالنسبة للإدارة الموحدة لأجهزة SCSI، فإن واجهة البرنامج الأكثر استخدامًا هي ASPI (واجهة برمجة SCSI المتقدمة).

مواصفات SCSI

هناك أكثر من عشرة إصدارات مختلفة من واجهة SCSI. وأهمها SCSI-1، Fast SCSI، Fast Wide SCSI، Ultra SCSI، Ultra 2 SCSI.

الخصائص الرئيسية لحافلة SCSI هي:

• العرض - 8 أو 16 بت ("ضيق" أو "واسع")؛
• التردد الذي تعمل به الحافلة؛
• النوع المادي للواجهة (أحادية القطب، التفاضلية، البصريات).

تتأثر السرعة بشكل أساسي بالمعلمتين الأوليين. تتم كتابتها عادةً كبادئات لكلمة SCSI.

يمكن حساب الحد الأقصى لسرعة النقل لوحدة التحكم في الجهاز عن طريق أخذ تردد الناقل، وإذا كان "عريض" متاحًا، فاضربه في 2 (على سبيل المثال، FastSCSI - 10 ميجابايت/ثانية، Ultra2WideSCSI -80 ميجابايت/ثانية).

واجهات SCSI التسلسلية

أربعة إصدارات حديثة من SCSI، وهي SSA (بنية التخزين التسلسلي)، FC-AL وSerial Attached SCSI (SAS)، ابتعدت عن معيار SCSI الموازي التقليدي وركزت على نقل البيانات عبر الاتصالات التسلسلية. المزايا الرئيسية للواجهة التسلسلية هي معدلات نقل البيانات العالية؛ "ساخن" على الخروج. مناعة أفضل للضوضاء.

جدول إصدار (جيل) واجهة SCSI

نوع الاطارات	الأعلى. السرعة، ميجابايت/ثانية	عرض الناقل (عرض البت)	الحد الأقصى لطول الاتصال (حسب نوع الإشارات) بالأمتار			الحد الأقصى لعدد الاتصالات
			جنوب شرق.	لفد	HVD
SCSI-1	5	8 (ضيق)	6	-	25	8
SCSI سريع	10	8	3	-	25	8
SCSI سريع وواسع	20	16 (واسع)	3	-	25	16
الترا SCSI	20	8	1.5	-	25	8
الترا SCSI	20	8	3	-	-	4
واسعة الترا SCSI	40	16	-	-	25	16
واسعة الترا SCSI	40	16	1.5	-	-	8
واسعة الترا SCSI	40	16	3	-	-	4
Ultra2 SCSI	40	8	غير محدد للسرعات الأعلى من Ultra	12	25	8
واسعة Uitra2 SCSI	80	16	-	12	25	16
Ultra3 SCSI أو Ultra 160 SCSI	160	16		12	غير محدد للسرعات التي تزيد عن Ultra2	16
Ultra320 SCSI	320	16	-	12	-	16
S.S.A.	40	1	25			96(192)
SSA40	80	1	25			96(192)
FC-AL 1 جيجابايت	100	1	500-3000			127
FC-AL 2 جيجا بايت	200	1	500-3000			127
FC-AL4Gb	400	1	500-3000			127
ساس 3 جيجابت/ثانية	300	1	6			16 256
قناة ليفية	2000	لم يحدد	10 000-100 000			غير معرف

الإنهاء، الموصلات

بناءً على نوع الإشارات، هناك إصدارات خطية (أحادية الطرف) وتفاضلية (تفاضلية) من SCSI؛ كابلاتها وموصلاتها متطابقة، ولكن لا يوجد توافق كهربائي بين الأجهزة.

يستخدم الإصدار التفاضلي زوجًا ملتويًا من الموصلات وأجهزة إرسال واستقبال خاصة لكل إشارة، مع السماح بطول إجمالي أكبر للكابل مع الحفاظ على تردد اتصال عالي. تُستخدم الواجهة التفاضلية في أنظمة أقراص الخادم القوية، ولكنها ليست شائعة في أجهزة الكمبيوتر الشخصية العادية.

في النسخة الخطية، يجب أن تنتقل الإشارة عبر موصل واحد، ملتوي (أو على الأقل منفصل عن الآخر في كابل مسطح) بسلك محايد (رجوع).

يتم توصيل أجهزة SCSI بواسطة كبلات في سلسلة؛ ويتم توصيل أجهزة الإنهاء على الأجهزة الخارجية. غالبًا ما يكون أحد الأجهزة المتطرفة هو المحول المضيف. يمكن أن يحتوي على موصل داخلي وخارجي لكل قناة.

بناءً على خصائصها الكهربائية، يتم تمييز الأنواع التالية من أجهزة الإنهاء:

• سلبي (SCSI-1) بمقاومة 132 أوم (المقاومات العادية). هذه الإنهاءات غير مناسبة لأوضاع SCSI-2 عالية السرعة؛
• نشط (110 أوم) - أجهزة إنهاء خاصة لضمان التشغيل بتردد 10 ميجاهرتز في SCSI-2؛
• FPT (Forced Perfect Terminator) هو نسخة محسنة من أدوات الإنهاء النشطة مع محددات الانبعاثات.

تتطلب أجهزة الإنهاء النشطة طاقة، ولهذا الغرض توجد خطوط واجهة TERMPWR خاصة.

الكابلات

نطاق كابلات SCSI واسع جدًا. الكابلات القياسية الرئيسية:

• كابل A: قياسي لواجهة SCSI 8 بت، أو كبل داخلي مكون من 50 سلكًا (موصلات IDC-50) أو كابل خارجي محمي (موصلات Centronics-50).
• كابل B: موسع SCSI-2 16 بت، غير متوفر على نطاق واسع.
• كابل P: سلك SCSI-2/3.68 16 بت مع موصلات محمية مصغرة محسنة، عالمي للكابلات الداخلية والخارجية لإصدارات 8 و16 و32 بت من SCSI (في الإصدار 8 بت، الدبابيس 1- 5.31-39.65- 68 لا تستخدم)؛ تبدو موصلات الاتصالات الخارجية وكأنها نسخة مصغرة من Centronics مع جهات اتصال مسطحة، بينما تحتوي الموصلات الداخلية على جهات اتصال دبوس.
• كابل Q: امتداد مكون من 68 سلكًا إلى 32 بت، يستخدم مع كابل P.
• كبل موصل D-25P: 8 بت، قياسي لنظام التشغيل Macintosh، يُستخدم في بعض الأجهزة الخارجية (Iomega ZIP Drive).

جدول معدلات نقل البيانات وأطوال وأنواع الكابلات SCSI-1، SCSI-2

من الممكن وجود أشكال مختلفة من كابلات المحول.

يظهر في الجدول تعيين جهات اتصال الموصل باستخدام مثال كبل A الشائع.

جدول موصل كابل SCSI A

دبوس الموصل	الإشارة	دبوس الموصل	الإشارة
1	أرض	26	DB0 #
2	أرض	27	DB1#
3	أرض	28	DB2#
4	أرض	29	DB3#
5	أرض	30	DB4#
6	أرض	31	DB5#
7	أرض	32	DB6#
8	أرض	33	DB7 #
9	أرض	34	DBparity#
10	أرض	35
11	أرض	36
12	GND/محجوزة	37	محجوز
13	يفتح	38	مصطلح
14	محجوز	39	محجوز
15	أرض	40
16	أرض	41	رقم ايه تي ان
17	أرض	42	أرض
18	أرض	43	بسي #
19	أرض	44	إقرار #
20	أرض	45	رقم RST
21	أرض	46	رسالة #
22	أرض	47	رقم سيل
23	أرض	48	ج/د #
24	أرض	49	رقم الطلب
25	أرض	50	الإدخال/الإخراج

إطار العجلة. مثل ناقل PCI، يفترض ناقل SCSI القدرة على تبادل المعلومات بين أي زوج من الأجهزة. بالطبع، يتم التبادل في أغلب الأحيان بين المحول المضيف والأجهزة الطرفية. يمكن إجراء نسخ البيانات بين الأجهزة دون الوصول إلى ناقل نظام الكمبيوتر. تتمتع محولات المضيف الذكي المزودة بذاكرة تخزين مؤقت مدمجة بإمكانات كبيرة هنا. في كل تبادل على متن الحافلة، يشارك البادئ (Initiator) والجهاز المستهدف (Target). ويبين الجدول الغرض من إشارات الحافلة.

جدول تعيين إشارة حافلة SCSI

الإشارة	المصدر: أنا = البادئ، T = الهدف	غاية
DBx#	-	ناقل البيانات العكسي مع بتات التكافؤ
مصطلح	-	إمدادات الطاقة للإنهاء
رقم ايه تي ان	أنا	انتباه
بسي #	هو - هي	الحافلة مشغولة
رقم الطلب	ت	طلب نقل البيانات
إقرار #	أنا	الرد على السؤال#
رقم RST	هو - هي	إعادة ضبط
رسالة #	ت	الهدف ينقل رسالة
رقم سيل	هو - هي	تحديد جهاز مستهدف بواسطة البادئ أو إعادة تحديد البادئ بواسطة الجهاز المستهدف
ج/د #	ت	التحكم (0) / البيانات (1) في الحافلة
لتر/0#	ت	اتجاه الإرسال بالنسبة إلى البادئ أو اختيار المرحلة (1) / إعادة الاختيار (0)

خيارات تكوين جهاز SCSI

يجب تكوين جميع الأجهزة الموجودة على الناقل بشكل متسق. بالنسبة لهم، تحتاج إلى تعيين المعلمات الأساسية التالية برمجيًا أو باستخدام وصلات العبور.

معرف الجهاز- معرف SCSI - العنوان 0-7 (أو 0-15)، فريد لكل جهاز على الناقل. عادةً، يتم تعيين المعرف 7 للمحول المضيف الذي يجب أن يتمتع بالأولوية العليا. ويظهر في الجدول تعيين المصنع لمعرفات الجهاز، على الرغم من أنه ليس مطلوبًا. تتم معالجة الأجهزة بواسطة رمز موضعي (على الرغم من تحديد المعرف بواسطة رمز 3-4 بت)، مما يضمن توافق العنونة بين الأجهزة 8 و16 بت على نفس الناقل. عادةً ما يتم تعيين رقم معرف SCSI باستخدام وصلات العبور (على الرغم من وجود معايير جديدة في SCSI، تشبه التوصيل والتشغيل، والتي لا تتطلب وصلات وصل).

جدول إعدادات المصنع لمعرفات الجهاز

التحكم بالتكافؤ - تكافؤ SCSI

إذا كان هناك جهاز واحد على الأقل على الناقل لا يدعم التكافؤ، فيجب تعطيله على كافة الأجهزة الموجودة على هذا الناقل. يعد التحكم في التكافؤ، خاصة بالنسبة لأجهزة الأقراص، وسيلة للحماية من تلف البيانات أثناء النقل.

تمكين الإنهاء - الإنهاء

يمكن تشغيل أجهزة الإنهاء النشطة بواسطة وصلة واحدة أو حتى التحكم فيها بواسطة إشارة البرنامج. يجب تمكين أجهزة الإنهاء فقط على الأجهزة المتطرفة في السلسلة.

قوة المنهي - قوة المنهي

يجب تشغيل مصدر الطاقة لأجهزة الإنهاء عن طريق وصلة العبور أو عن طريق البرنامج على جهاز واحد على الأقل عند استخدام أجهزة الإنهاء النشطة.

التفاوض المتزامن SCSI

يتم تمكين وضع التبادل المتزامن، الذي يوفر أداءً عاليًا، من خلال الاتفاق المتبادل بين الأجهزة. ومع ذلك، إذا كان جهاز واحد على الأقل على الناقل لا يدعم ذلك، فيجب تعطيل التفاوض على المحول المضيف. علاوة على ذلك، إذا تم بدء التبادل بواسطة جهاز متزامن، فسيدعم المضيف هذا الوضع.

البدء عند الأمر - البدء عند الأمر، أو البدء المؤجل - البدء المؤجل

عند تمكين هذا الخيار، يبدأ تشغيل محرك الجهاز فقط بناءً على أمر من المحول المضيف، مما يسمح لك بتقليل الحمل الأقصى لمصدر الطاقة في لحظة التشغيل. سيقوم المضيف بتشغيل الأجهزة بالتسلسل.

تمكين قطع الاتصال

يتيح تحديد هذا الخيار للأجهزة قطع الاتصال بالناقل عندما لا تكون البيانات جاهزة، وهو أمر فعال للغاية في وضع المهام المتعددة مع العديد من الأجهزة الطرفية الموجودة بالناقل.

محول المضيف

يعد محول مضيف SCSI بمثابة عقدة واجهة مهمة تحدد أداء النظام الفرعي لجهاز SCSI. هناك مجموعة واسعة من المحولات، بدءًا من أبسطها، والتي يمكنك فقط توصيل الأجهزة التي لا تمثل أهمية كبيرة للأداء بها.

لا يختلف تكوين محولات مضيف SCSI من وجهة نظر ناقل SCSI عن تكوين الأجهزة الأخرى (انظر سابقًا). بالنسبة للمحولات الحديثة، يتم استخدام تكوين البرامج بدلاً من وصلات العبور. عادةً ما يتم تضمين أداة التكوين المساعدة في ملحق BIOS (على بطاقة المحول) ويُطلب منها تشغيلها أثناء التهيئة أثناء POST.

سنتحدث في هذه المقالة عما يسمح لك بتوصيل القرص الصلب بالكمبيوتر، وهي واجهة القرص الصلب. بتعبير أدق، حول واجهات القرص الصلب، لأنه تم اختراع عدد كبير من التقنيات لتوصيل هذه الأجهزة طوال فترة وجودها، ووفرة المعايير في هذا المجال يمكن أن تربك مستخدمًا عديم الخبرة. ومع ذلك، أول الأشياء أولا.

تم تصميم واجهات محرك الأقراص الثابتة (أو واجهات محرك الأقراص الخارجية بالمعنى الدقيق للكلمة، حيث إنها لا يمكن أن تكون محركات أقراص فحسب، بل أيضًا أنواعًا أخرى من محركات الأقراص، على سبيل المثال، محركات الأقراص الضوئية) لتبادل المعلومات بين أجهزة الذاكرة الخارجية هذه واللوحة الأم. تؤثر واجهات محرك الأقراص الثابتة، بما لا يقل عن المعلمات الفيزيائية لمحركات الأقراص، على العديد من خصائص تشغيل محركات الأقراص وأدائها. على وجه الخصوص، تحدد واجهات محرك الأقراص معلمات مثل سرعة تبادل البيانات بين القرص الصلب واللوحة الأم، وعدد الأجهزة التي يمكن توصيلها بالكمبيوتر، والقدرة على إنشاء مصفوفات القرص، وإمكانية التوصيل السريع، ودعم NCQ وتقنيات AHCI، الخ. يعتمد ذلك أيضًا على واجهة القرص الصلب، أي كابل أو سلك أو محول ستحتاجه لتوصيله باللوحة الأم.

SCSI - واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة

تعد واجهة SCSI واحدة من أقدم الواجهات المصممة لتوصيل أجهزة التخزين في أجهزة الكمبيوتر الشخصية. ظهر هذا المعيار في أوائل الثمانينات. وكان أحد مطوريها هو آلان شوجارت، المعروف أيضًا باسم مخترع محرك الأقراص المرنة.

ظهور واجهة SCSI على اللوحة والكابل المتصل بها

معيار SCSI (تقليديًا يُقرأ هذا الاختصار في النسخ الروسي باسم "skazi") كان مخصصًا في الأصل للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الشخصية، كما يتضح من اسم التنسيق - واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة، أو واجهة النظام لأجهزة الكمبيوتر الصغيرة. ومع ذلك، فقد حدث أن تم استخدام محركات الأقراص من هذا النوع بشكل أساسي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية من الدرجة الأولى، ثم في الخوادم لاحقًا. كان هذا بسبب حقيقة أنه على الرغم من الهندسة المعمارية الناجحة ومجموعة واسعة من الأوامر، كان التنفيذ الفني للواجهة معقدًا للغاية ولم يكن في متناول أجهزة الكمبيوتر الجماعية.

ومع ذلك، كان لهذا المعيار عدد من الميزات التي لم تكن متوفرة لأنواع أخرى من الواجهات. على سبيل المثال، يمكن أن يصل طول سلك توصيل أجهزة واجهة نظام الكمبيوتر الصغيرة إلى 12 مترًا بحد أقصى، ويمكن أن تصل سرعة نقل البيانات إلى 640 ميجابايت/ثانية.

مثل واجهة IDE التي ظهرت بعد ذلك بقليل، فإن واجهة SCSI متوازية. وهذا يعني أن الواجهة تستخدم الناقلات التي تنقل المعلومات عبر عدة موصلات. كانت هذه الميزة أحد العوامل المقيدة لتطوير المعيار، وبالتالي تم تطوير معيار SAS أكثر تقدمًا واتساقًا (من SCSI المرفق التسلسلي) كبديل له.

SAS - SCSI المرفق التسلسلي

هذا ما تبدو عليه واجهة قرص خادم SAS

تم تطوير Serial Attached SCSI كتحسين لواجهة نظام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة القديمة لتوصيل محركات الأقراص الثابتة. على الرغم من حقيقة أن SCSI المرفق التسلسلي يستخدم المزايا الرئيسية لسابقه، إلا أنه يتمتع بالعديد من المزايا. ومن بينها تجدر الإشارة إلى ما يلي:

• استخدام حافلة مشتركة من قبل جميع الأجهزة.
• يسمح بروتوكول الاتصال التسلسلي الذي تستخدمه SAS باستخدام عدد أقل من خطوط الإشارة.
• ليست هناك حاجة لإنهاء الحافلة.
• عدد غير محدود تقريبًا من الأجهزة المتصلة.
• إنتاجية أعلى (تصل إلى 12 جيجابت في الثانية). من المتوقع أن تدعم التطبيقات المستقبلية لبروتوكول SAS معدلات نقل بيانات تصل إلى 24 جيجابت/ثانية.
• إمكانية توصيل محركات الأقراص ذات واجهة Serial ATA بوحدة التحكم SAS.

كقاعدة عامة، يتم إنشاء أنظمة SCSI التسلسلية المرفقة على أساس عدة مكونات. المكونات الرئيسية تشمل:

• الأجهزة المستهدفة. تتضمن هذه الفئة محركات الأقراص الفعلية أو صفائف الأقراص.
• البادئون عبارة عن شرائح مصممة لإنشاء طلبات للأجهزة المستهدفة.
• نظام توصيل البيانات - كابلات تربط الأجهزة المستهدفة والمبادرين

تأتي موصلات SCSI التسلسلية المرفقة بأشكال وأحجام مختلفة، اعتمادًا على النوع (خارجي أو داخلي) وإصدارات SAS. يوجد أدناه الموصل الداخلي SFF-8482 والموصل الخارجي SFF-8644 المصمم لـ SAS-3:

على اليسار يوجد موصل SAS داخلي SFF-8482؛ يوجد على اليمين موصل SAS SFF-8644 خارجي مزود بكابل.

بعض الأمثلة على ظهور أسلاك ومحولات SAS: سلك HD-Mini SAS وسلك محول SAS-Serial ATA.

على اليسار يوجد كابل HD Mini SAS؛ يوجد على اليمين كابل محول من SAS إلى Serial ATA.

فاير واير - IEEE 1394

اليوم يمكنك غالبًا العثور على محركات أقراص ثابتة مزودة بواجهة Firewire. على الرغم من أن واجهة Firewire يمكنها توصيل أي نوع من الأجهزة الطرفية بالكمبيوتر، وهي ليست واجهة متخصصة مصممة حصريًا لتوصيل محركات الأقراص الثابتة، إلا أن Firewire يحتوي على عدد من الميزات التي تجعله مناسبًا للغاية لهذا الغرض.

FireWire - IEEE 1394 - عرض على جهاز كمبيوتر محمول

تم تطوير واجهة Firewire في منتصف التسعينيات. بدأ التطوير مع شركة Apple المعروفة، والتي كانت بحاجة إلى ناقل خاص بها، مختلف عن USB، لتوصيل الأجهزة الطرفية، وخاصة الوسائط المتعددة. المواصفات التي تصف تشغيل ناقل Firewire تسمى IEEE 1394.

يعد Firewire أحد تنسيقات الناقلات الخارجية التسلسلية عالية السرعة الأكثر استخدامًا اليوم. وتشمل السمات الرئيسية للمعيار ما يلي:

• إمكانية الاتصال الساخن للأجهزة.
• بنية الحافلات المفتوحة.
• طوبولوجيا مرنة لتوصيل الأجهزة.
• تختلف سرعات نقل البيانات بشكل كبير – من 100 إلى 3200 ميجابت/ثانية.
• إمكانية نقل البيانات بين الأجهزة دون مشاركة جهاز كمبيوتر.
• إمكانية تنظيم الشبكات المحلية باستخدام الحافلة.
• نقل الطاقة عبر الحافلة.
• عدد كبير من الأجهزة المتصلة (حتى 63).

لتوصيل محركات الأقراص الثابتة (عادةً عبر حاويات محركات الأقراص الثابتة الخارجية) عبر ناقل Firewire، كقاعدة عامة، يتم استخدام معيار SBP-2 خاص، والذي يستخدم مجموعة أوامر بروتوكول واجهة نظام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة. من الممكن توصيل أجهزة Firewire بموصل USB عادي، لكن هذا يتطلب محولًا خاصًا.

IDE - إلكترونيات المحرك المتكاملة

لا شك أن الاختصار IDE معروف لدى معظم مستخدمي الكمبيوتر الشخصي. تم تطوير معيار الواجهة لتوصيل محركات الأقراص الثابتة IDE بواسطة شركة تصنيع محركات أقراص ثابتة معروفة - Western Digital. كانت ميزة IDE مقارنة بالواجهات الأخرى التي كانت موجودة في ذلك الوقت، ولا سيما واجهة نظام أجهزة الكمبيوتر الصغيرة، بالإضافة إلى معيار ST-506، هي أنه لم تكن هناك حاجة لتثبيت وحدة تحكم القرص الصلب على اللوحة الأم. يتضمن معيار IDE تثبيت وحدة تحكم محرك الأقراص على محرك الأقراص نفسه، ولم يبق على اللوحة الأم سوى محول واجهة مضيف لتوصيل محركات أقراص IDE.

واجهة IDE على اللوحة الأم

لقد أدى هذا الابتكار إلى تحسين معلمات التشغيل لمحرك IDE نظرًا لحقيقة تقليل المسافة بين وحدة التحكم ومحرك الأقراص نفسه. بالإضافة إلى ذلك، أدى تثبيت وحدة تحكم IDE داخل علبة القرص الصلب إلى تبسيط كل من اللوحات الأم وإنتاج محركات الأقراص الصلبة نفسها إلى حد ما، حيث أعطت التكنولوجيا الحرية للمصنعين من حيث التنظيم الأمثل لمنطق محرك الأقراص.

كانت التكنولوجيا الجديدة تسمى في البداية إلكترونيات القيادة المتكاملة. وفي وقت لاحق، تم تطوير معيار لوصفه، يسمى ATA. هذا الاسم مشتق من الجزء الأخير من اسم عائلة أجهزة الكمبيوتر PC/AT عن طريق إضافة كلمة "مرفق".

يتم استخدام كبل IDE لتوصيل محرك الأقراص الثابتة أو أي جهاز آخر، مثل محرك الأقراص الضوئية الذي يدعم تقنية Integrated Drive Electronics، باللوحة الأم. نظرًا لأن ATA تشير إلى واجهات متوازية (وبالتالي تسمى أيضًا Parallel ATA أو PATA)، أي الواجهات التي توفر نقلًا متزامنًا للبيانات عبر عدة خطوط، فإن كابل البيانات الخاص به يحتوي على عدد كبير من الموصلات (عادةً 40، وفي الإصدارات الحديثة من بروتوكول كان من الممكن استخدام كابل 80 النواة). يكون كابل البيانات النموذجي لهذا المعيار مسطحًا وعريضًا، ولكن تتوفر أيضًا كابلات مستديرة. يحتوي كبل الطاقة الخاص بمحركات Parallel ATA على موصل ذي 4 سنون ومتصل بمصدر طاقة الكمبيوتر.

فيما يلي أمثلة لكابل IDE وكابل بيانات PATA الدائري:

مظهر كابل الواجهة: على اليسار - مسطح، على اليمين في جديلة مستديرة - PATA أو IDE.

بفضل التكلفة المنخفضة نسبيًا لمحركات Parallel ATA، وسهولة تنفيذ الواجهة على اللوحة الأم، فضلاً عن سهولة تثبيت وتكوين أجهزة PATA للمستخدم، فقد تم طرح محركات الأقراص من نوع Integrated Drive Electronics لفترة طويلة. أجهزة من أنواع الواجهة الأخرى من سوق محركات الأقراص الثابتة لأجهزة الكمبيوتر الشخصية ذات مستوى الميزانية.

ومع ذلك، فإن معيار PATA له أيضًا عدد من العيوب. بادئ ذي بدء، هذا هو الحد من الطول الذي يمكن أن يحتوي على كابل بيانات Parallel ATA - لا يزيد عن 0.5 متر، بالإضافة إلى ذلك، يفرض التنظيم الموازي للواجهة عددا من القيود على الحد الأقصى لسرعة نقل البيانات. وهو لا يدعم معيار PATA والعديد من الميزات المتقدمة التي تتمتع بها أنواع الواجهات الأخرى، مثل التوصيل السريع للأجهزة.

ساتا - آتا التسلسلي

عرض واجهة SATA على اللوحة الأم

تعد واجهة SATA (Serial ATA)، كما يوحي الاسم، بمثابة تحسين مقارنة بـ ATA. يتكون هذا التحسين، أولاً وقبل كل شيء، من تحويل ATA المتوازي التقليدي (Parallel ATA) إلى واجهة تسلسلية. ومع ذلك، فإن الاختلافات بين معيار Serial ATA والمعيار التقليدي لا تقتصر على هذا. بالإضافة إلى تغيير نوع نقل البيانات من المتوازي إلى التسلسلي، تم أيضًا تغيير موصلات البيانات والطاقة.

يوجد أدناه كابل بيانات SATA:

كابل بيانات لواجهة SATA

هذا جعل من الممكن استخدام سلك أطول بكثير وزيادة سرعة نقل البيانات. ومع ذلك، كان الجانب السلبي هو أن أجهزة PATA، التي كانت موجودة في السوق بكميات هائلة قبل ظهور SATA، أصبح من المستحيل الاتصال مباشرة بالموصلات الجديدة. صحيح أن معظم اللوحات الأم الجديدة لا تزال تحتوي على موصلات قديمة وتدعم توصيل الأجهزة القديمة. ومع ذلك، فإن العملية العكسية - توصيل نوع جديد من محرك الأقراص باللوحة الأم القديمة عادة ما يسبب المزيد من المشاكل. لهذه العملية، يحتاج المستخدم عادةً إلى محول Serial ATA إلى PATA. عادةً ما يكون لمحول كابل الطاقة تصميم بسيط نسبيًا.

محول الطاقة التسلسلي ATA إلى PATA:

على اليسار منظر عام للكابل؛ يوجد على اليمين عرض موسع لموصلات PATA وSerial ATA

ومع ذلك، يكون الوضع أكثر تعقيدًا مع جهاز مثل المحول لتوصيل جهاز واجهة تسلسلية بموصل واجهة متوازي. عادة، يتم إجراء محول من هذا النوع في شكل دائرة كهربائية صغيرة.

ظهور محول عالمي ثنائي الاتجاه بين واجهات SATA - IDE

حاليًا، استبدلت واجهة Serial ATA عمليًا Parallel ATA، ويمكن الآن العثور على محركات أقراص PATA بشكل أساسي فقط في أجهزة الكمبيوتر القديمة إلى حد ما. ميزة أخرى للمعيار الجديد، والتي ضمنت شعبيته الواسعة، هي الدعم.

نوع المحول من IDE إلى SATA

يمكنك أن تخبرنا المزيد عن تقنية NCQ. الميزة الرئيسية لـ NCQ هي أنه يسمح لك باستخدام الأفكار التي تم تنفيذها منذ فترة طويلة في بروتوكول SCSI. على وجه الخصوص، يدعم NCQ نظامًا لتسلسل عمليات القراءة/الكتابة عبر محركات أقراص متعددة مثبتة في النظام. وبالتالي، يمكن لـ NCQ تحسين أداء محركات الأقراص بشكل كبير، وخاصة صفائف محركات الأقراص الثابتة.

نوع المحول من SATA إلى IDE

لاستخدام NCQ، يلزم وجود دعم تقني على جانب محرك الأقراص الثابتة، وكذلك على محول مضيف اللوحة الأم. تدعم كافة المحولات التي تدعم AHCI تقريبًا NCQ. بالإضافة إلى ذلك، تدعم بعض المحولات الخاصة القديمة أيضًا NCQ. أيضًا، لكي يعمل NCQ، فإنه يتطلب دعمًا من نظام التشغيل.

يساتا - ساتا خارجي

تجدر الإشارة بشكل منفصل إلى تنسيق eSATA (SATA الخارجي)، والذي بدا واعدًا في ذلك الوقت، لكنه لم ينتشر على نطاق واسع. كما يمكنك تخمين الاسم، فإن eSATA هو نوع من Serial ATA مصمم لتوصيل محركات الأقراص الخارجية حصريًا. يوفر معيار eSATA معظم إمكانيات المعيار للأجهزة الخارجية، أي. Serial ATA الداخلي، على وجه الخصوص، نفس نظام الإشارات والأوامر ونفس السرعة العالية.

موصل eSATA على جهاز كمبيوتر محمول

ومع ذلك، لدى eSATA أيضًا بعض الاختلافات عن معيار الناقل الداخلي الذي أدى إلى إنشائه. على وجه الخصوص، يدعم eSATA كابل بيانات أطول (يصل إلى 2 متر) ويتطلب أيضًا طاقة أعلى لمحركات الأقراص. بالإضافة إلى ذلك، تختلف موصلات eSATA قليلاً عن موصلات Serial ATA القياسية.

بالمقارنة مع الناقلات الخارجية الأخرى، مثل USB وFirewire، فإن eSATA لديها عيب واحد مهم. في حين أن هذه الناقلات تسمح بتشغيل الجهاز عبر كابل الناقل نفسه، فإن محرك eSATA يتطلب موصلات خاصة للطاقة. لذلك، على الرغم من سرعة نقل البيانات العالية نسبيًا، فإن eSATA لا يحظى حاليًا بشعبية كبيرة كواجهة لتوصيل محركات الأقراص الخارجية.

خاتمة

لا يمكن أن تصبح المعلومات المخزنة على القرص الصلب مفيدة للمستخدم أو متاحة لبرامج التطبيقات حتى يتم الوصول إليها بواسطة وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. توفر واجهات محركات الأقراص الثابتة وسيلة اتصال بين محركات الأقراص هذه واللوحة الأم. يوجد اليوم العديد من الأنواع المختلفة لواجهات القرص الصلب، ولكل منها مزاياه وعيوبه وميزاته المميزة. نأمل أن تكون المعلومات المقدمة في هذه المقالة مفيدة إلى حد كبير للقارئ، لأن اختيار القرص الصلب الحديث يتم تحديده إلى حد كبير ليس فقط من خلال خصائصه الداخلية، مثل السعة وذاكرة التخزين المؤقت والوصول وسرعة الدوران، ولكن أيضًا من خلال الواجهة التي تم تطويرها من أجلها.