CFA LogoCFA Logo Computer
Загрузка поиска
Новости Компьютеры Прайс-лист [Новое] Прайс-лист [Б/У] Для ноутбуков Конфигуратор ПК Заказ, Оплата, Доставка Сервис объявления Драйвера Статьи Как нас найти Контакты
Новости
RSS канал новостей
Список материнских плат компании Biostar пополнился свежими моделями под поколения процессоров Intel ...
Похоже, что компания Gionee в эти дни очень сильно занята. Только недавно мы сообщали об анонсе ...
Компания Enermax в своем коротеньком пресс-релизе рассказала общественности о старте серии недорогих ...
SteelSeries представляет новую игровую клавиатуру APEX 150, которая дает игрокам высочайшую надежность ...
Пока в Сети живо обсуждают информацию о возможном выпуске компанией NVIDIA графического ускорителя ...
Самое интересное
Программаторы 25 SPI FLASH Адаптеры Optibay HDD Caddy Драйвера nVidia GeForce Драйвера AMD Radeon HD Игры на DVD Сравнение видеокарт Сравнение процессоров

АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2003 ГОД

PIOнеры АТА-интерфеса

Владимир СИРОТА

Если вам до сих пор кажутся загадочными надписи типа PIO Mode 4 при загрузке вашего ПК, то, надеюсь, после прочтения данной статьи завеса тайны над этими «непонятными» письменами :-) слегка приоткроется…

Многие из пользователей не раз пристально всматривались :-) в экранное сообщение об аппаратной конфигурации компьютера, выдаваемое BIOS при загрузке машины. И большинство из них мучил один и тот же вопрос. Что же это за такие загадочные надписи там приводятся касательно параметров работы приводов CD-ROM (а также иных накопителей, на старых платах — и жестких дисков): PIO Mode такой-то? Сие казалось тем более интересным, что в настройках BIOS Setup большинства материнских плат для устройств с интерфейсом IDE пользователю предоставлялась возможность выбирать, наряду с режимом UDMA, эти самые PIO Mode. В диапазоне значений от 0 до 4. Так что же это за «пио моде» такие, и какое они имеют отношение к находящемуся ныне на пике популярности UDMA? Вот именно на эти вопросы нам и предстоит сегодня найти ответ.

Модные PIO

Как известно, жесткие диски и иные накопители (CD/DVD-ROM/RW и проч.), установленные внутри подавляющего большинства массовых ПК, общаются по интерфейсу IDE (Integrated Drive Electronics). Последний также кличут АТА (Advanced Technology Attachment) — от перестановки названий суть общепринятого стандарта абсолютно не меняется :-). Первый коммерческий вариант такого интерфейса был разработан еще в 1989 году. Уточню, что подробную эволюцию IDE/ATA мы рассматривать не будем, так как это не тема данной статьи. В нашем повествовании мы коснемся лишь изменений стандартов, связанных с вариациями «скоростей» передачи данных по IDE-интерфейсу.

Понятно, что ход эволюции стандарта ATA, интенсивно прогрессировавшего вместе с ПК, сопровождался увеличением скоростей передачи данных по «одноименному» интерфейсу. Вот так плавно мы наконец и подобрались к интересующему нас вопросу. Различные режимы PIO Mode, DMA Mode, UDMA (UATA), можно сказать, «описывают» историческую эволюцию скорости передачи данных по интерфейсу IDE/ATA. («Модернизацией» данных режимов своевременно обеспечивалось удовлетворение возрастающих запросов нового аппаратного обеспечения ПК к скоростям передачи данных. Что в особенности было актуально для интенсивно прогрессировавших жестких дисков.) Таким образом, давайте определимся окончательно, что же такое «перечень» различных PIO Mode. Итак, это не что иное, как список возможных скоростных режимов работы интерфейса ATA, используемого на вашем ПК (чем старше компьютер, тех их может быть меньше). Если BIOS вашего ПК автоматически выбирает параметры работы каналов IDE, то применяя различные варианты PIO, устройства согласуют свою скорость работы на данном интерфейсе. Собственно PIO Mode(s) и расшифровывается как Programmed Input/Output Mode(s) (то есть программируемый(е) режим(ы) ввода-вывода).

Самый «младшенький» из них —PIO Mode 0. Такой режим передачи данных подразумевает, что при длительности одного интерфейсного такта в 30 наносекунд, осуществляется 20 тактов за один цикл передачи данных. Таким образом, время полного цикла передачи по интерфейсу ATA в данном режиме составляет 600 нс (600 нс = 30 нс х 20 тактов). Зная, что по интерфейсу IDE за один цикл передается 2 байта информации («ширина» интерфейса 16 бит), легко подсчитать, что максимальная скорость передачи данных для режима PIO Mode 0 составляет 3.3 Мб/с (1/(600х10-9) х 2 байта = 3333333.3(3) байт/с = 3.3 Мб/с).

PIO Mode 1 отличается от предшественника несколько уменьшенным количеством тактов в цикле передачи — их 13-ть. Соответственно, PIO Mode 1 может похвастаться увеличенной скоростью трансфера данных. После опыта предыдущих вычислений нам будет легко ее определить: 30 нс такта х 13 тактов в цикле = 383 нс (именно столько времени занимает в этом случае один цикл передачи данных). Вычисляем «скорость» работы: (1/(383 нс) х 2 байта) = 5.2 Мб/с.

Режим PIO Mode 2 позволяет еще более ускорить процесс передачи, благодаря сокращенному до 8-ми тактов циклу. Таким образом обеспечивается пересылка данных уже на уровне 8.2 Мб/с.

Все вышеперечисленные режимы PIO были присущи стандартизированному интерфейсу АТА-1, официально принятому в 1994 г. А в 1999 г. данный стандарт взяли и… «отменили», то есть убрали из списка стандартов ANSI (ну это в Америке что-то типа наших ГОСТов).

Тем временем IDE’шка жил и здравствовал и, конечно, «рос». В 1996 году появился стандарт АТА-2, внесший в список режимов передачи по интерфейсу нечто новое — режимы PIO Mode 3 и 4, а также DMA Mode 1 и 2. О последних чуть позже, а сейчас о «новых» PIO Mode. PIO Mode 3 предусматривал при том же времени такта в 30 нс лишь 6 тактов в цикле передачи, что позволило поднять производительность интерфейса АТА-2, по сравнению с самым быстрым режимом PIO для АТА-1, почти на 35% (на треть!). Скорость передачи данных при использовании PIO Mode 3 достигла 11.1 Мб/с. И наконец, PIO Mode 4 еще больше увеличивал быстродействие интерфейса, путем сокращения цикла обмена данными еще на два такта. Итого, скорость обмена данными с IDE-устройствами выросла до 16.6 Мб/с, что по тем временам было более чем впечатляюще (16.7 Мб/с = (1/(30нс х 4) х 2 байта)).

Гудбай, POI’несркое детство

Однако, пока АТА-интерфейс тихо «пионерили», прогресс не стоял на месте. И на пик популярности вышел Direct Memory Access (DMA) — прямой доступ к памяти. В режиме DMA обмен данными между устройством ввода/вывода и системной памятью управляется при помощи отдельного девайса — контроллера DMA. То есть такой обмен осуществляется без использования ресурсов центрального процессора (по крайней мере, без значительного задействования последнего). Применение режима прямого доступа к памяти значительно ускоряет обмен данными между устройствами в системе и в целом повышает ее быстродействие. Так как в данном случае отсутствуют «тормозящие» ПК процедуры отправки данных (предназначенных не непосредственно ЦПУ) к центральному процессору и от него. DMA «втиснулся» даже в интерфейс LPT-порта, стоит ли говорить, что и для каналов IDE в компьютере появление такого режима не заставило себя долго ждать.

Самым первым, еще в АТА-1, был принят режим DMA Mode 0. Он предусматривал 16 тех же 30 нс тактов в одном цикле передачи. Соответственно, скорость передачи данных при использовании DMA Mode 0 доходила до 4.17 Мб/с ((1/480 нс в цикле) х 2 байт = 4.166(6) Мб/с).

Появившиеся с приходом АТА-2 режимы DMA Mode 1 и 2 способствовали улучшению скоростных характеристик при DMA-передаче. В DMA Mode 1 количество тактов в цикле было сокращено до 5, а в DMA Mode 2 — до 4-х, что позволило в итоге добиться скоростей передачи данных по IDE-интерфейсу в 13.3 и 16.7 Мб/с в обоих режимах соответственно.

Нет DыMA без огня

1997 год ознаменовался рождением стандарта АТА-3, основным нововведением которого стало наличие S.M.A.R.T., но это опять же не является темой нашего обсуждения. Нас больше интересует 1998 год, который памятен выходом стандарта ATA/ATAPI-4. Стандарт ATAPI был разработан для того, чтобы «дешево», то есть без дополнительных контролеров, подключать к ПК все более набирающие популярность устройства СD-ROM и иные накопители (а вы, небось, думали, что сидюки прижились в компьютерах уже давно :-)?). Но нас опять же интересует вовсе не это. А то, что в стандарте появился принципиально новый режим передачи данных, называющийся Ultra DMA (UDMA). Принципиальное отличие режима UDMA в том, что он за один цикл передачи позволяет осуществить трансфер данных дважды (эдакий своеобразный DDR). «Старый» DMA Mode 2, эволюционировав до UDMA 33, смог обеспечить вдвое более высокую пропускную способность интерфейса ATA — до 33.3 Мб/с ((1/120 нс) х 2 байта = 33.3 Мб/с).

С появлением нового стандарта ATA/ATAPI-5 появился «мертворожденный» Ultra DMA Mode 3 со скоростью передачи 44 Мб/с, так и не увидевший свет ни в одном из массовых решений. Но помимо него, стандарт предусматривал режим UDMA Mode 4, ставший весьма популярным и обзаведшийся «громкими именами» UDMA 66 и UATA 66 (или просто АТА66). Как нетрудно догадаться, скорость передачи согласно стандарту возросла до 66.7 Мб/с. Это было достигнуто как за счет удвоения пересылки данных за цикл передачи, так и за счет сокращения количества интерфейсных тактов (стробов) в цикле до 2-х. При этом длительность одного строба осталась без изменений — 30 нс. ((1/(2х30х10-9) х 2 байта х 2 транзакции) = 66.7 Мб/с). Для сохранения надежности связи при такой скорости передачи уже потребовался 80-жильный IDE-кабель (все предшествующие режимы нормально функционировали при использовании 40-жильного шлейфа).

Последние из параллельных

Но «на пике производительности» UDMA 66 продержался недолго — его сверг оттуда набравший еще большую популярность вариант UATA 100, обеспечивший IDE-интерфейсу пропускную способность в 100 Мб/с. Достигнуто это было за счет сокращения периода интерфейсного такта до 20 нс, при сохранении остальных параметров ATA 66 (20 нс х 2 такта = 40 нс — это время одного цикла ATA 100. Скорость передачи: ((1/40 нс) х 2 байта х 2 трансфера = 100 Мб/с).

Но и на этом популяризаторы интерфейса IDE решили не останавливаться — ими был разработан самый быстрый на сегодня и, судя по всему, последний из параллельных ATA-интерфейсов — с поддержкой режима UDMA 133. Данный 133-Мб/с режим, «праправнук» старенького PIO Mode 0, превосходит своего далекого предка по скорости передачи данных более чем в 40 раз! Вот как интенсивно эволюционировал АТА-интерфейс за каких-то без малого десять лет. Кстати, проследить этапы «большого пути» вы можете с помощью таблицы 1.

Таблица 1

Но увы, время параллельных интерфейсов уже подходит к концу. На смену им идет последовательный интерфейс Serial ATA (SATA), уже первый вариант которого предусматривает скорость передачи данных в 150 Мб/с. Пройдет немного времени, и эта скорость возрастет на порядок. Но это уже совсем другая история, а мы же вернемся к параллельному АТА-интерфейсу, благо, пару лет он еще проживет. Думается, завершая статью, было бы неплохо дать по поводу настройки PIO- и UDMA-режимов пару общих, но полезных советов.

Ultra Mod’ные настройки

Здесь мы обсудим возможности по настройке параметров PIO и UDMA с помощью «подручных средств», то бишь системной BIOS. Конечно, в настройках BIOS Setup, в опциях, отвечающих за определение режимов работы IDE-устройств, рекомендуется оставлять значения Auto. Это позволит системе автоматически определить, поддерживают ли размещенные на IDE-канале устройства режим Ultra DMA, или какому именно из вариантов PIO соответствуют скоростные характеристики подключенного девайса. Используя автоматическую настройку, вы избежите многих проблем, связанных с незнанием вами конкретных характеристик аппаратной части ПК. Поэтому определять в BIOS для IDE-устройств скоростной режим Auto — правило хорошего тона. Однако и из всякого правила бывают исключения — «автопилот» работает не всегда :-).

Вручную параметры скорости передачи по ATA-интерфейсу следует изменять в нескольких случаях. Конечно же, ручную настройку придется проводить, если при работе в автоматическом режиме будут возникать какие-либо сбои в работе подключенных устройств. Что касается изменения режима UDMA, то, как правило, возможно только включение/отключение «ультра»-прямого :-) доступа к памяти для каждого из 4-х девайсов, находящихся на обоих каналах IDE.

С настройками PIO возможностей побольше. Например, если вы точно уверены, что BIOS автоматически некорректно определяет режим PIO для вашего СD-ROM, выставляя его слишком заниженным, то в данном случае параметр можно подкорректировать вручную. Также «повышение» PIO допустимо, если у вас есть желание испытать свой девайс в «разогнанном» режиме. Однако имейте в виду, что назначая более «высокоскоростной» режим PIO какому-либо устройству, можно столкнуться с неприятным фактом потери данных при передаче, если девайс окажется неспособным аппаратно поддержать более быстрый режим. Что в конечном итоге чревато сбоями системы со всеми вытекающими. Понижать же уровень PIO в определенных случаях тоже бывает необходимо. К таким определенным случаям относятся оверклокерские эксперименты пользователей. Если «раскочегарив» системную шину, а с ней и шину PCI, вы столкнулись с проблемой, что некоторые IDE-устройства работают неустойчиво, со сбоями, то можно попытаться исправить положение, принудительно установив более «медленный» режим PIO «тихоходному» девайсу. И очень рекомендую ограничивать оверклокинг системы частотами, на которых жесткий диск сохраняет работоспособность в UDMA-режиме. В противном случае, производительность дисковой подсистемы ПК падает настолько, что такой «разгон» просто перестает себя оправдывать.

Рекомендуем ещё прочитать:






Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить





Хостинг на серверах в Украине, США и Германии. © www.sector.biz.ua 2006-2015 design by Vadim Popov