Rozhraní pevných disků

Rozhraní pevných disků jsou zařízení, která zprostředkovávají komunikaci mezi pevným diskem a ostatními částmi počítače. Rozhraní pevného disku určuje způsob komunikace a tím typ disku, který je možné k němu připojit.



Rozhraní ST506

Rozhraní ST506 bylo vyrobeno firmou Shutgart Technologies s původním označením ST506/412 a jedná se o první ve větší míře používané rozhraní pevných disků pro počítače PC. Pevné disky pracující s tímto rozhraním posílají kompletně modulovaný signál včetně synchronizačních impulsů, které je nutné potom oddělit od datových bitů. Toto rozhraní bylo určeno pro 5 mil. impulsů za sekundu. To při kódování MFM znamená 5 Mb/s a u 2,7 RLL 7,5 Mb/s.

Toto rozhraní dokázalo pracovat s disky, které měly maximálně 16 hlav, a bylo možné k němu připojit maximálně dva disky. Rozhraní ST506 nebylo konstruováno pro připojování jiných zařízení než pevné disky (CD ROM, Páskové mechaniky apod.). Jednalo se o rozhraní, které bylo poměrně náchylné na rušení a vyžadovalo tedy co možná nejkratší a kvalitní kabeláž. ST506 bylo s disky spojeno dvěma kabely:

Zapojení disků na rozhraní ST506

Další nevýhodou tohoto rozhraní je jeho poměrně komplikovaná komunikace s diskem. Rozhraní totiž neumí přikázat disku, aby vystavil hlavy na nějaký konkrétní cylindr. Je možné vysílat pouze příkazy pro přesunutí hlav na následující popř. předcházející cylindr. U rozhraní ST506 také není možné programově zjistit informace o geometrii připojených pevných disků.

Informace o tom, který z disků je první (a zavádí se z něj OS) a který disk ja zapojen jako druhý, byla nastavena pomocí propojek na rozhraní ST506. Rozhraní ST506 bylo nejčastěji používáno pro disky s kódováním MFM a odtud pochází také jeho nesprávný název - rozhraní MFM.



Rozhraní ESDI

Rozhraní ESDI (Enhanced Small Device Interface) vzniká začátkem 80. let jako snaha o standardní rozhraní pro připojovaní periferií, které by nahradilo rozhraní ST506. Jedná se o výrazně zlepšené rozhraní ST506, u kterého jsou data přenášena sériově a řídící informace paralelně. Mezi hlavní zlepšení oproti svému předchůdci patří: Rozhraní ESDI zachovává stejnou kabeláž jako rozhraní ST506 a dovoluje také připojit maximálně dvě zařízení.



Rozhraní IDE

Rozhraní IDE (Integrated Device Electrocnics) nazývané též nesprávně AT-Bus bylo navrženo v roce 1986 firmami Western Digital a Compaq jako následník rozhraní ST506. Cílem bylo navrhnout levné rozhraní, které by poskytovalo vyšší výkon než předcházející dvě rozhraní. Jedním z limitujících faktorů jak u rozhraní ST506, tak u rozhraní ESDI byl propojující kabel. Čím je delší kabel, tím nižší je maximální přenosová rychlost a tím vyšší je hladina šumu. Tato úvaha vedla k závěru, že hlavní řídící jednotka disku byla umístěna přímo na pevný disk (tím se zkrátil kabel na minimum) a vlastní rozhraní už slouží pouze jako prostředník mezi diskem a sběrnicí. Díky tomuto řešení se podstatně snížila hladina šumu a je možné umístit na jednu stopu vyšší počet sektorů (26 až 35). Teoretická hranice přenosové rychlosti je 8 MB/s a prakticky se pohybuje asi v rozmezí od 700 kB/s do 1400 kB/s. Zapojení diskových jednotek IDE se provádí pomocí jednoho 40 žilového kabelu.

Jednotka IDE disku
Propojovací kabely pro IDE

Zapojení 1 disku na rozhraní IDE
Zapojení 2 disků na rozhraní IDE

Rozhraní IDE podobně jako ESDI dovoluje programově zjistit informace o geometrii připojených disků a je možné k němu připojit maximálně dva pevné disky. Protože každý z disků má svou řídící jednotku umístěnu přímo u sebe, je nutné v případě zapojení dvou disků tyto disky nastavit pomocí propojek (jumperů) tak, aby jeden z nich byl jako master (hlavní) a druhý jako slave (podřízený). Operační systém se pak bude zavádět z disku označeného jako master. Doporučuje se, aby jako master byl nastaven novější disk, protože je možné předpokládat, že jeho elektronika bude lepší než elektronika staršího disku. V případě zapojení jednoho disku je nutné tento disk nastavit jako single (jediný). Toto nastavení bývá někdy shodné jako nastavení pro master. Připojování jiných zařízení než jsou pevné disky není oficiálně podporováno.

Vzhledem k jednoduchosti rozhraní IDE bývá velmi často toto rozhraní integrováno na jedné desce společně s I/O porty.

Při komunikaci s pevným diskem má rozhraní IDE následující omezení:

Při zápisu 512 B do jednoho sektoru je takto kapacita omezena na 512 MB (0,5 GB).



Rozhraní EIDE

Rozhraní EIDE (Enhanced Integrated Device Eelectronics) je stejně jako jeho předchůdce navrženo firmou Western Digital. Vychází ze standardu IDE, zachovává kompatibilitu zdola a odstraňuje následující nedostatky rozhraní IDE: Jednotlivá zařízení připojená k EIDE rozhraní jsou zapojena na dva kanály:

EIDE rozhraní s jedním zařízením EIDE rozhraní se dvěmi zařízeními
EIDE rozhraní se dvěmi zařízeními Plně EIDE zapojené rozhraní

Na každý kanál je možné připojit maximálně dvě zařízení pomocí 40 žilového kabelu, který je shodný s kabelem IDE. Na obou kanálech je potom u jednotlivých zařízení nutné nastavit správným způsobem propojky do pozic master/slave/single. Nastavování se provádí podle stejných pravidel jako u IDE rozhraní. Operační systém se standardně zavádí ze zařízení master (single) na primárním kanálu. Při zapojování zařízení se nedoporučuje na jednom kanále kombinovat rychlé zařízení (např. pevný disk) s pomalejším zařízením (např. CD-ROM), protože pak dochází ke zpomalování celého kanálu a tím i pevného disku.



Rozhraní SCSI

Rozhraní SCSI (Small Computer Systems Interface) bylo vyvíjeno zhruba ve stejné době jako rozhraní ESDI. Cílem SCSI bylo vytvořit standardní rozhraní poskytující sběrnici pro připojení dalších zařízení. SCSI dovoluje připojit ke své sběrnici až 8 různých zařízení, z nichž jedno musí být vlastní SCSI rozhraní. Mezi další velké výhody patří možnost připojení nejen interních zařízení, jako tomu bylo u všech předchozích rozhraní, ale i zařízení externích. SCSI není pevně vázáno na počítač řady PC, ale je možné se s ním setkat i u jiných počítačů (např.: MacIntosh, Sun, Sillicon Graphics).

Jednotlivá zařízení jsou propojená pomocí 50 vodičové sběrnice a nesou jednoznačnou identifikaci v podobě ID čísla (v rozmezí 0-7). ID 7 bývá většinou nastaveno na SCSI rozhraní a ID 0 bývá zařízení, ze kterého se zavádí operační systém. Sběrnice musí být na posledních zařízeních ukončena tzv. terminátory (zakončovací odpory), které ji impedančně přizpůsobují a zabraňují tak odrazu signálů od konce vedení. Tyto terminátory jsou buď součástí zařízení, nebo lze použít externí terminátory.

Zapojení zařízení na rozhraní SCSI
Zapojení SCSI rozhraní

V prvních verzích (SCSI-1) byla data i příkazy přenášeny po 8 bitové datové sběrnici a rychlost přenosu byla asi 2-4 MB/s. SCSI rozhraní existuje ve formě:

Interně montované karty mají zpravidla dva konektory: K SCSI rozhraní je možné připojovat celou řadu různých zařízení, jako jsou např. pevné disky, CD-ROM mechaniky, páskové jednotky (streamery), scannery, magnetooptické disky, Bernooliho disky atd. Externí zařízení mají dva koneketory : Délka celé sběrnice by u SCSI-1 neměla přesáhnout 25 m.

Jako rozšíření předchozího SCSI-1 vzniká rozhraní SCSI-2, které je též komerčně nazýváno jako Fast SCSI. SCSI-2 je zdola kompatibilní s původním SCSI-1, má však vyšší přenosovou rychlost (až 10 MB/s) a přísnější nároky na kabeláž (celá délka sběrnice může být maximálně 3 m). Dalším rozšířením rozhraní SCSI je rozhraní označované jako SCSI-3, které dovoluje připojit až 32 zařízení s ID v rozmezí 0-31.

Rozhraní pevných disků: strana 1