Первые винчестеры в PC XT имели интерфейс ST412/ST506; так как он ориентирован на метод записи MFM, его часто называют MFM–интерфейсом. Винчестер ST412/ST506 фактически представляет собой увеличенную копию обычного флоппи-дисковода: он содержит двигатель с автономной стабилизацией скорости вращения (обычно на индуктивном датчике или датчике Холла), усилитель записи–воспроизведения, коммутатор головок и шаговый привод позиционеpа с внешним управлением. Функции кодирования и декодирования данных, перемещения позиционеpа, форматирования поверхности и коррекции ошибок выполняет отдельный контроллер, к которому винчестер подключается двумя кабелями: 34–проводным кабелем управления и 20–проводным кабелем данных. Интерфейс поддерживает до восьми устройств; при этом кабель управления является общим, а кабели данных — отдельными для каждого винчестера. По кабелю управления передаются сигналы выбора накопителя, перемещения позиционеpа, выбора головки, включения режима записи, установки на нулевую дорожку и т.п. — так же, как и во флоппи–дисководах; по кабелям данных передаются считываемые и записываемые данные в дифференциальной форме (в точности в том виде, в каком они присутствуют на поверхности дисков), а также сигнал готовности накопителя.

Интерфейс ST412/ST506 используется также для работы с винчестерами при методе записи RLL/ARLL; в ряде случаев удается успешно подключить RLL–винчестеp к MFM–контpоллеpу и наоборот, однако покрытие поверхностей и параметры усилителей выбираются в расчете на конкретный метод записи, и максимальной надежности можно достичь только на нем.

Контроллер винчестеров с интерфейсами MFM/RLL/ESDI обычно содержит собственный BIOS, отображаемый в адрес C800 (MFM/RLL) или D000 (ESDI). По смещению 5 в сегменте MFM/RLL BIOS часто находится вход в программу обслуживания или форматирования накопителя, которую можно запустить командой "G=C800:5" отладчика DEBUG.

Интерфейс ESDI (Extended Small Device Interface — расширенный интерфейс малых устройств) также использует общий 34–пpоводной кабель управления и 20–пpоводные индивидуальные кабели данных, однако устроен принципиально иначе: часть контроллера, ответственная за управление записью/считыванием и кодирование/декодирование данных, размещена в самом накопителе, а по интерфейсным кабелям передаются только цифровые сигналы данных и управления в логике ТТЛ. переход на обмен чистыми данными позволил увеличить пропускную способность интерфейса примерно до 1.5 Мб/с и более эффективно использовать особенности накопителя (тип покрытия, плотность записи, резервные дорожки и т.п.). Из–за этих различий интерфейс ESDI несовместим с устройствами MFM/RLL.

Интерфейс SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем, произносится как «скази») является универсальным интерфейсом для любых классов устройств. В отличие от ST412/ST506 и ESDI, в SCSI отсутствует ориентация на какие-либо конкретные типы устройств – он лишь определяет протокол обмена командами и данными между равноправными устройствами; фактически SCSI является упрощенным вариантом системной шины компьютера, поддерживающим до восьми устройств. Такая организация требует от устройств наличия определенного интеллекта — например, в винчестерах SCSI все функции кодирования/декодирования, поиска сектора, коррекции ошибок и т.п. возлагаются на встроенную электронику, а внешний SCSI–контроллер выполняет функции обмена данными между устройством и компьютером — часто в автономном режиме, без участия центрального процессора (режимы DMA — прямого доступа к памяти, или Bus Mastering — задатчика шины). Шина базового SCSI представляет собой 50–пpоводной кабель в полном скоростном варианте, или 25–пpоводной — в упрощенном низкоскоростном.

Интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics — электроника, встроенная в привод), или ATA (AT Attachment - подключаемый к AT) — простой и недорогой интерфейс для PC AT. Все функции по управлению накопителем обеспечивает встроенный контроллер, а 40–пpоводной соединительный кабель является фактически упрощенным сегментом 16–разрядной магистрали AT–Bus (ISA). простейший адаптер IDE содержит только адресный дешифратор — все остальные сигналы заводятся прямо на разъем ISA. адаптеры IDE обычно не содержат собственного BIOS — все функции поддержки IDE встроены в системный BIOS PC AT. Однако интеллектуальные или кэширующие контроллеры могут иметь собственный BIOS, подменяющий часть или все функции системного.

Основной режим работы устройств IDE — программный обмен (PIO) под управлением центрального процессора, однако все современные винчестеры EIDE поддерживают обмен в режиме DMA, а большинство контроллеров — режим Bus Mastering.

Модификации IDE–интеpфейса

На данный момент их насчитывается четыре: обычный IDE, или ATA; EIDE (Enhanced IDE — расширенный IDE), или ATA–2 (Fast ATA в варианте Seagate); ATA–3 и Ultra ATA.

В ATA–2 были введены дополнительные сигналы (IORDY, CSEL и т.п.), режимы PIO 3–4 и DMA, команды остановки двигателя. Был также расширен формат информационного блока, запрашиваемого из устройства по команде Identify.

В ATA–3 увеличена надежность работы в скоростных режимах (PIO 4 и DMA 2), введена технология S.M.A.R.T. (Self Monitoring Analysis And Report Technology — технология самостоятельного следящего анализа и отчета), позволяющая устройствам сообщать о своих неисправностях.

Стандарт Ultra ATA (называемый также ATA–33 и Ultra DMA–33) предложен фирмами Intel и Quantum. В нем повышена скорость передачи данных (до 33 Мб/с), предусмотрено стpобиpование передаваемых данных со стороны передатчика (в прежних ATA стpобиpование всегда выполняется контроллером) для устранения проблем с задержками сигналов, а также введена возможность контроля передаваемых данных (метод CRC).

Все четыре разновидности имеют одинаковую физическую реализацию — 40–контактный разъём, но поддерживают разные режимы работы, наборы команд и скорости обмена по шине. Все интерфейсы совместимы снизу вверх (например, винчестер ATA–2 может работать с контроллером ATA, но не все режимы контроллера ATA–2 возможны для винчестера ATA).

Отдельно стоит стандарт ATAPI (ATA Packet Interface — пакетный интерфейс ATA), представляющий собой расширение ATA для подключения устройств прочих типов (CDROM, стримеров и т.п.). ATAPI не изменяет физических характеристик ATA — он лишь вводит протоколы обмена пакетами команд и данных, наподобие SCSI.

Модификации SCSI–интерфейса

Базовый SCSI (Small Computer System Interface — интерфейс малых компьютерных систем), иногда называемый SCSI–1: универсальный интерфейс для подключения внешних устройств (до восьми, включая контроллер). Содержит развитые средства управления, в то же время не ориентирован на какой-либо конкретный тип устройств. Имеет 8–разрядную шину данных, максимальная скорость передачи — до 1.5 Мб/с в асинхронном режиме (по методу «запрос–подтверждение»), и до 5 Мб/с в синхронном режиме (метод «несколько запросов — несколько подтверждений»). Может использоваться контроль четности для обнаружения ошибок. Электрически реализован в виде 24 линий (однополярных или дифференциальных), кабель должен быть согласован терминаторами (нагрузочными резисторами) с обоих концов. Наибольшую популярность получил 50–пpоводной SCSI–кабель с 50–контактными разъёмами, однако используется и 25–пpоводной/25–контактный с одним общим проводом — для подключения низкоскоростных устройств. SCSI широко используется во многих моделях компьютеров, в студийном музыкальном оборудовании, системах управления технологическими процессами и т.п.

SCSI–2: существенное развитие базового SCSI. Сжаты временные диаграммы режима передачи (до 3 Мб/с в асинхронном и до 10 Мб/с в синхронном) – Fast SCSI, добавлены новые команды и сообщения, поддержка контроля четности сделана обязательной. Введена возможность расширения шины данных до 16 разрядов (Wide SCSI, 68–контактный разъём), что обеспечивает скорость до 20 Мб/с.

Ultra SCSI: введены еще более скоростные режимы передачи – до 20 Мб/с по 8–разрядному каналу и, соответственно, 40 Мб/с — по 16–разрядному (Ultra Wide SCSI).

Plug-and-play SCSI: добавлены средства поддержки технологии PnP — автоматическое опознание типа и функционального назначения устройств, настройка без помощи пользователя или при минимальном его участии, возможность замены устройств во время работы и т.п.

Все типы SCSI теоретически совместимы между собой (устройства самостоятельно устанавливают приемлемый протокол обмена). Однако на практике это не всегда так, и для согласования устройств может понадобиться ручная настройка при помощи перемычек или программ.

Несмотря на кажущееся засилье устройств с интерфейсом IDE/EIDE, по объемам выпуска за SCSI жесткими дисками все-таки остается около 27% рынка. Обычно это объясняют тем, что эти интерфейсы рассчитаны на разные сегменты рынка — IDE для «популярных и дешевых систем», а SCSI для «высокопроизводительных рабочих станций». Однако многие могут возразить, что в последнее время жесткие диски IDE достигли производительности SCSI и стоят значительно дешевле. И IDE контроллер, причем уже самый быстрый, обычно находится на материнской плате и не требует дополнительных материальных затрат, тогда как на хороший SCSI контроллер нужно потратить минимум $100. Однако на популярность SCSI это никак не сказывается.

SCSI или IDE

Спор «Что лучше: IDE или SCSI» входит в число самых распространенных во многих телеконференциях. Число сообщений и статей на эту тему очень велико. Однако этот вопрос, как и знаменитое «Windows NT or OS/2 or Unix», в такой постановке является неразрешимым. Наиболее частая и правильная реакция на них «А для чего?». Рассмотрев этот вопрос подробнее, Вы сможете принять для себя решение о необходимости SCSI для себя.

В таблице приведены данные о том, что может дать простой SCSI контроллер по сравнению с IDE и за что его нужно выбирать или не выбирать.

^* Стоит заметить, что в случае использования интерфейса Ultra или Ultra Wide SCSI на качество соединительных кабелей и их длину накладываются дополнительные ограничения, в результате чего максимальная длина соединения может быть существенно снижена.

Чтобы не складывалось впечатление, что IDE это очень плохо, отметим и положительные качества IDE интерфейса, частично в свете выше приведенной таблицы:

1. Цена. Бесспорно иногда это очень важно.

2. Не всем нужно подключать 4 HDD и 3 CDD. Часто двух каналов IDE более чем достаточно, а многие сканеры идут со своими карточками.

3. В корпусе minitower сложно использовать шлейф, длиннее 80см.

4. IDE HDD установить гораздо проще, там всего один jumper, а не 4–16 как на SCSI.

5. IDE контроллер уже есть у большинства материнских плат.

6. У IDE устройств шина всегда 16 бит и для моделей, сравнимых по цене, IDE выигрывает по скорости.

Теперь о цене. Самый простой SCSI на шину ISA стоит около $20. Следующий вариант это контроллер на шине PCI. Простейший вариант FastSCSI стоит около $40. Однако сейчас появилось множество материнских плат, на которых всего за дополнительные $70 может быть установлен Adaptec 7880 UltraWideSCSI. Даже у знаменитых ASUS P55T2P4 и P2L97 есть варианты со SCSI. Для UWSCSI–карточки цена варьируется от $100 до $600. Также бывают двухканальные (как IDE на Intel Triton HX/VX/TX) контроллеры. Цена их естественно выше. Заметим, что в случае SCSI, в отличие от IDE, где что–то новое придумать сложно, за дополнительные деньги контроллеры могут быть расширены функциями кэш–контроллера, RAID–0¸5, hotswap и т.д., поэтому говорить о верхней границе стоимости контроллера не совсем корректно.

И наконец о скорости. Как известно, сегодня максимальная скорость передачи информации по шине IDE составляет 33Мб/с. Для UWSCSI аналогичный параметр достигает 40Мб/с. Основные преимущества SCSI проявляются при работе в мультизадачных средах (ну и в Windows95 немного). Многие тесты, приведенные под Windows NT показывают несомненное преимущество SCSI. Пожалуй это самая популярная на сегодня ОС, для которой применение SCSI более чем оправдано. Также могут быть конкретные задачи (связанные, например, с обработкой видео) в которых просто невозможно использование IDE. Существуют и отличия внутренних архитектур, также влияющих на производительность. Однако, наблюдая за развитием IDE замечаем, что он приобретает многие черты SCSI, но, будем надеяться, все-таки совсем они не сольются.