Режим 3 PIO с периодом тактирования 180нсек. обеспечивает скорость обмена 11Мб/сек., превышающую скорость Fast-SCSI (10Мб/сек.). Управление потоком со стороны диска включается контроллером с помощью команды Set Features, в результате чего такой обмен поддерживается одновременно и диском, и контроллером. Винчестер AC2540 (540Мб) выпущенный в 1993 году фирмой Western Digital, поддерживал управление потоком с помощью IORDY, реализованное с помощью специализированной микросхемы-контроллера. Основные возможности этого контроллера позднее были включены в стандартные наборы микросхем IDE.
Хотя режимы программируемого ввода-вывода (PIO) являются стандартным методом, поддерживаемым в серийных устройствах IDE, и отличаются высокой совместимостью, существуют и другие способы повышения скорости обмена с винчестерами. Метод прямого доступа к памяти (DMA) основан на передаче данных между диском и памятью компьютера без использования центрального процессора CPU). Тип B для DMA определен в спецификации EISA и обеспечивает обмен со скоростью 4Мб/сек. Этот метод дает преимущество по сравнению со стандартной скоростью для шины ISA, но значительно уступает Fast-SCSI.
С развитием технологии локальных шин в спецификации PCI был предложен новый вариант обмена с использованием DMA (тип F), обеспечивающий скорость 8.33 и 6.67Мб/сек. В соответствии с возможностями существующих микросхем была предложена спецификация DMA Mode 1 с циклом 150нсек., обеспечивающая скорость обмена 13Мб/сек. за счет передачи нескольких слов за один запрос. Комплекты микросхем с поддержкой DMA типа B (EISA) и типа F (PCI) поставляются с конца 1993 года.
Режимы PIO в дисковых контроллерах IDE получили более широкое распространение по сравнению с режимами DMA. По этой причине прерывание BIOS Int 13 и драйверы устройств операционных систем поддерживают режим PIO, а не DMA. Это означает, что для использования режимов DMA потребуется замена BIOS и драйверов устройств.
Технология Enhanced IDE компании Western Digital обеспечивает возможность выбора между режимами PIO с управлением потоком через IORDY (mode 3) и DMA (тип B или F), реализованными с помощью драйверов.
Увеличение числа устройств
В оригинальном IBM PC AT была зарезервирована поддержка двух контроллеров для работы с винчестерами и каждый из этих контроллеров позволял подключить два диска. Однако BIOS и драйверы операционных систем не поддерживали использование второго контроллера, что ограничивало возможности дисковой подсистемы ПК. Сегодняшние операционные системы предоставляют возможность использовать в компьютере все четыре устройства IDE (два порта). Добавление второго порта IDE на плату хост-адаптера почти не увеличивает стоимости последнего. Большинство микросхем, используемых для изготовления контроллеров уже содержат второй порт и устройство декодирования адреса, поэтому стоимость расширения возможностей контроллера фактически сводится к стоимости установке на плате дополнительного 40-контактного разъема для подключения кабеля ($1). Расширение дисковой системы компьютера до 4 устройств с помощью новых контроллеров IDE экономически более эффективно по сравнению с использованием устройств SCSI.
Технология Enhanced IDE компании Western Digital позволяет BIOS определить второй контроллер по номеру диска, переданному прерыванию Int 13. DOS версии 3.30 и выше позволяет использовать в компьютере до семи устройств, поэтому для поддержки дополнительных дисков IDE требуется лишь изменить BIOS, чтобы обеспечить возможность использования второго канала IDE. Операционные системы типа OS/2 и Windows NT позволяют использовать четыре устройства IDE и со старыми BIOS; Novell NetWare позволяет устанавливать в компьютер четыре контроллера IDE, к которым можно подключить восемь устройств.
Подключение устройств ATAPI
Второй порт IDE не только позволяет увеличить число дисков, но и обеспечивает возможность подключения устройств, не являющихся винчестерами - например, приводов CD-ROM или стриммеров. Подключение медленных устройств типа CD-ROM ко второму порту обеспечивает возможность работы винчестера без задержек даже при отсутствии раздельного тактирования устройств (при отсутствии раздельного тактирования скорость обмена с подключенными к одному порту устройствами определяется более медленным из них).
Компания Western Digital разработала спецификацию ATAPI (ATA Packet Interface) для подключения к контроллеру IDE новых устройств хранения, подобных приводам CD-ROM и стриммерам. В традиционной компьютерной архитектуре использовался механизм переноса данных, основанный на регистрах. Современные варианты архитектуры используют механизм передачи на основе пакетов. ATAPI является расширением стандарта IDE, обеспечивающим возможность работы с пакетами. Спецификация ATAPI добавляет к IDE единственную новую команду, расширяющую функции контроллера, и две новых команды адресации.
EIDE в сравнении со стандартным ATA
Современные технологии устройств и контроллеров IDE обеспечивают им возможность успешной конкуренции со стандартом SCSI. IDE обеспечивает хорошую совместимость и простоту использования наряду с невысокой ценой. Кроме того, современные варианты IDE обеспечивают не менее высокую скорость, чем SCSI (проигрывая только Fast/Wide SCSI). Существенна также возможность подключения недисковых устройств к современным контроллерам ATA/IDE.
В таблице 3 приведены сравнительные данные интерфейсов IDE и Enhanced IDE:
Таблица 3.
| Стандартный ATA | Enhanced IDE |
| Поддерживает только два диска | Поддерживает четыре диска при двухканальном контроллере и допускает дальнейшее расширение |
| Может использоваться только для подключения винчестеров. | Обеспечивает возможность подключения устройств ATAPI (CD-ROM и стриммеры) |
| Емкость диска не может превышать 528Мб в результате совместного использования BIOS Int 13 и спецификации IDE. | Адресация LBA (Linear Block address) позволяет использовать диски размером до 8.4Гб |
| Скорость обмена не может превышать 2-3 Мб/сек. | В режиме 3 PIO и режиме 1 DMA скорость обмена может достигать 13.3Мб/сек. |
Сравнение Fast ATA и EIDE
Режимы быстрого обмена данными (PIO 1-4 и DMA 0-2) являются краеугольным камнем технологий Fast ATA и EIDE.
Термин Fast ATA был введен компанией Seagate и поддерживается ею совместно с фирмой Quantum; термин Enhanced IDE использует компания Western Digital.
EIDE поддерживает режимы ускоренного обмена наряду с:
· режимом LBA;
· возможностью использования четырех устройств ATA (второй
порт);
· трансляцией, позволяющей использовать диски с числом цилиндров, превышающим 1024 (WD EBIOS);
· поддержкой приводов CD-ROM и стриммеров через контроллер ATA (ATAPI).
Fast ATA и Fast ATA-2 также поддерживают быстрый обмен вместе с:
· командами множественного чтения/записи;
· режимом LBA.
Различие между этими двумя схемами заключается главным образом в возможностях EIDE. Эта спецификация включает множество аспектов технологии дисков и драйверов, которые еще не полностью реализованы "в железе". Многие устройства могут называть "Enhanced", даже если они не поддерживают всех возможностей EIDE. Это может привести к затруднениям при покупке.
Термин Fast ATA-2 также определен недостаточно четко. Эта спецификация предполагает использование PIO mode 4 и DMA mode 2 (16MB/s), тогда как Fast ATA использует только PIO mode 3 (11MB/s) и DMA mode 1 (13MB/s). Обе спецификации полностью совместимы со стандартом ATA-2, и Fast ATA-2 следует понимать как [Fast ATA]-2, а не Fast [ATA-2].
Сравнение дисковых интерфейсов
В таблице приведены сравнительные характеристики различных интерфейсов, используемых для подключения дисковых устройств. Интерфейсы ST506/412 и ESDI в современных компьютерах уже практически не используются; информация о них приведена лишь для сравнения их возможностей со SCSI и IDE.
Таблица 4.
| Параметр | ST506/412 MFM | ST506/412 RLL | ESDI | SCSI | IDE/ATA |
| Максимальная скорость обмена | 5Мбит/сек | 7.5Мбит/сек | 10/24Мбит/сек | 24/40МБайт/сек | 10МБайт/сек |
| Максимальное количество устройств | 4 | 4 | 7 | 56 | 2 |
| Максимальное количество устройств в DOS | 2 | 2 | 2 | 36 | 2 |
| Подключение других устройств | - | - | - | + | - |
| Число секторов на дорожке | 17 | 26 | 32-36 | Не определено | Не определено |
| Загрузка процессора | Все операции ввода-вывода осуществляются с использованием процессора | Частичное использование | |||
| Многозадачный ввод-вывод | - | + | + - [Современные расширения IDE/ATA поддерживают многозадачный ввод-вывод] | ||
| Автоматическая коррекция ошибок | - | - | + | + | + |
| Низкоуровневое форматирование | + | + | + | - | - |