Аппаратные средства персональных компьютеров

IDE/ATA

IDE - так обозначается типа  диска, который использует интерфейс  ATA. IDE - не дорогая электроника,  которая использует ATA для подключения  c помощью параллельного шлейфа, и создана для подключения  устройств внутри компьютера. Т.е.  для подключения внешнего или  переносного устройства к компьютеру  он плохо подходит: шлейф как правило имеет только 2 разъема и, по нашему опыту не более двух футов (один метр) длиной. Конечно же существуют и длинные шлейфы с большим количеством разъемов, но мы бы не рекомендовали пользоваться такими.

Как уже говорилось, ATA канал  поддерживает до двух устройств - "master" и "slave". Обычно жесткий диск используется первым, и называется "master", "slave" используется для вторичного устройства, например, CD-ROM. По такому кабелю за один рабочий такт может работать только одно устройство, поэтому использование "slave"-устройства не рекомендуется. На современных материнских платах существует два разъема для подключения IDE устройств, поэтому мы рекомендуем  установить жесткий диск как "master" на одном разъеме, а CD-ROM, или DVD-ROM как "master" на втором.

В настоящее время доступны три основных варианта IDE дисков: это ATA/33, ATA/66, и ATA/100 (или UDMA/33, UDMA/66, UDMA/100). Цифра  в этой записи означает пиковое (максимальное) пропускную способность, измеряемую в Мб/с. ATA/66 и ATA/100 требуют специальный 80-контактнцый разъем для работы в полную силу (такой кабель обычно поставляется с материнской платой, поддерживающей такие режимы). Если же такой кабель не поставляется, то такие диски работают как через интерфейс ATA/33 и скорость передачи не превышает 33 Мб/с. Как уже говорилось выше, эти варианты так же называют как UDMA. Но, с другой стороны, неправильно приравнивать под одно значение такие понятия, как UDMA, ATA и IDE.

Все IDE диски ДОЛЖНЫ работать со всеми вариантами ATA. Т.е. любой ATA/100 диск будет работать с контроллером ATA/33, а диск ATA/33 - с контроллером ATA/100. Сигнал будет подаваться на уровне компонента низшего класса. В вышеописанном  примере оба диска будут работать на ATA/33, это значит они будут передавать данные со скоростью 33Мб/с. Не исключено, что вы можете столкнуться с проблемой несовместимости IDE, когда определенный диск не будет работать с определенным шлейфом, или когда два диска от разных производителей не будут работать на одном канале IDE, но такого рода проблемы редкость в наше время.

Различие между производительностью ATA/33, 66 и 100, как правило, очень малы. На сегодняшний день не существует дисков ATA/100, способных работать со скоростью 66 Мб/с, и очень мало дисков, полностью использующих частоту ATA/33. Только дисковый кэш может улучшить частоту работы диска, при этом работа диска увеличивается, но не намного.

Главный недостаток дисков IDE: они не считаются профессиональными, т.е. диски для SCSI всегда быстрее. К  примеру, можно приобрести IDE диск с 7200 об/мин, который является быстрейшим IDE диском… но для SCSI доступен диск с 15000 об/мин, который, все же, быстрее. Еще один недостаток - это относительно низкое значение MTBF у IDE, чем у SCSI.

Немного о перспективах. Жизнь ATA продлится при широком  распространении последовательного ATA (Serial ATA). Этот интерфейс будет использовать только два провода (один для приема, другой для передачи) для обмена данными со скоростью 1.5 Гб/с и быстрее. Это более, чем в два раза быстрее, нежели у сегодняшних ATA/100 дисков! Недостаток - на один канал может быть помещено только одно устройство, но и он легко решаем - введением дополнительных каналов.

Плюсы

· Превосходная производительность за низкую цену · Большое распространение

Минусы

· Сейчас не доступны более  быстрые диски · Маленькая  длина кабеля · Только для внутреннего использования

SCSI

SCSI - это стандартный интерфейс  для жестких дисков, которые чаще  всего устанавливаются на рабочие  станции и сервера. Диски с  этим интерфейсом более дорогие,  чем IDE. Это параллельный интерфейс,  по которому обмен данных происходит  быстрее, который поддерживает  больше устройств и может работать  на больших расстояниях (до 12 метров  в известных SCSI устройствах), а  также является многозадачным.

Узкая шина SCSI имеет 8 адресов, а широкая шина имеет 16 адресов. Сам  контроллер резервирует один адрес, а остальные 15(7) доступны для устройств. Чем выше адрес у устройства, тем  выше приоритет устройства, следовательно, благодаря этому каждое устройство имеет свой приоритет доступа  к шине. Это позволяет более  корректно настроить систему, но и вызывает некоторые сложности  для неподготовленных пользователей.

Почему же UDMA со своей  довольно неплохой пропускной способностью - 66Мб/с не может тягаться со SCSI. Одно из важных отличий SCSI от IDE - эффективность пропускной способности SCSI, которая была достигнута увеличением тактовых частот и небольшим изменением протокола.

Тип диска	Скорость шины (Мб/с)	Кол-во адресов	Макс. Кол-во устройств
SCSI-1 (узкий)	5	8	8
Fast SCSI (узкий)	10	8	8
Fast Wide SCSI (широкий)	20	16	16
Ultra SCSI (узкий)	20	8	8
Wide Ultra SCSI (широкий)	40	16	16
Ultra2 SCSI (узкий)	40	8	8
Wide Ultra2 SCSI (широкий)	80	16	16
Ultra3 SCSI (широкий)	160	16	16

Как видите, существует большое  количество SCSI вариантов. Остановимся  поподробней на самых распространенных: Ultra, Ultra2, Ultra160. Ultra SCSI работает со скоростью 20 Мб/с и поддерживает 8 адресов. Ultra2 - это расширенная версия Ultra, основное улучшение - скорость 40 Мб/с. Еще Ultra2 SCSI называют LVD (Low Voltage Differential) - Дифференциал Низкого потребления. Wide Ultra2 SCSI - работает со скоростью 80 Мб/с. Ultra160 SCSI (или Ultra3 SCSI) - это самая последняя широко распространенная версия SCSI, работающая со скоростью 160 Мб/с. Есть и более быстрые интерфейсы SCSI, но пока они представляют интерес лишь для профессионалов.

Устройства SCSI в основном совместимы с контроллерами и  дисками, которые используют другой вариант SCSI, но 100% гарантии в совместимости  нет. Может случиться так, что  со старым диском на новом контроллере  все остальные диски автоматически  работают со скоростью старого. Это  зависит от используемого контроллера. А так же при использовании  шлейфа узкого типа на шине приводит к  тому, что все устройства работают на скорости работы узкого шлейфа.

Со всеми нововведениями SCSI можно запутаться, особенно с  кабелями. Что в них больше всего  сбивает с толку, так это то, что они называются не по типу шины. Существуют два типа внутренних SCSI кабелей и четыре типа внешних, не включая LVD (у которого просто-напросто больше проводов). Смущает то, что  любой внутренний SCSI кабель имеет 68 контактов и является "SCSI-3" кабелем. Это вовсе не означает, что  диски на этом шлейфе являются устройствами "SCSI-3" или то, что он будет  работать только с устройствами Ultra3. 68-контактный разъем "SCSI-3" может  быть LVD и нормально соединять UltraWide или Ultra2Wide устройства.

SCSI часто называют "черной  магией", т.к. грамотная настройка  может обеспечить просто колдовскую  производительность! Или наоборот, длина кабеля, или адресные конфликты  могут быть источником головной  боли. А вообще, SCSI - это проверенный,  способ соединения жестких дисков  для обеспечения высокой скорости.

Главное преимущество SCSI - это  то, что этот стандарт разработан для  высококачественных и высокопроизводительных жестких дисков. Это означает, что  все быстрые и объемные диски  проектируются для него. К примеру, жесткий диск от Seagate Cheetah, со скоростью  вращения 15000 об/мин не доступен для IDE. Плюс ко всему, на одной шине может находиться 15 устройств при минимальных потерях в скорости.

Будущие SCSI устройства будут  еще быстрее. Следующий шаг - это Ultra320, а в планах Ultra640.

Плюсы

· Масштабируемая производительность · Масштабируемый объем · Используется как для внешних, так и для внутренних устройств

Минусы

· Большая цена как контроллеров, так и устройств · Сложности в настройке

Fibre Channel

Оптический канал - это  интерфейс, сильно отличающийся от IDE и SCSI. Его устройство напоминает устройство Ethernet и InfiniBand. Этот интерфейс в одинаковой мере предназначен для жестких дисков, для сети, и для другой периферии. Оптический канал часто используется для присоединения SCSI RAID (или просто RAID) к сети рабочих станций, или  серверов.

Оптический канал на сегодняшний  момент имеет реальную скорость 100 Мб/с  и выше, но его теоретическая скорость составляет 1.06 Гб/с. Несколько компаний предлагают оптические каналы следующего поколения, со скоростью 2.12 Гб/с. Некоторые  из супер-современных высококачественных решений на оптическом канале (кстати, даже самый слабый оптический канал является высококачественным и профессиональным решением) на рынке используют множество оптических каналов как один, за счет чего достигается большая пропускная способность.

В отличие от SCSI, оптический канал довольно гибкий. И если длина SCSI ограничена 12 метрами, то его длина  оптического канала может достигать 10 километров, и даже значительно  больше при использовании специальных  дорогостоящих медных кабелей.

Плюсы · Высокая масштабируемость · Очень большая длина кабеля · Высокая скорость · Различное его применение · Множество компьютеров в сети могут иметь один RAID

Минусы · Высокая стоимость · Очень высокая стоимость · Постоянно растущая стоимость

IEEE 1394

IEEE 1394, или FireWire (название Apple), или iLink (название Sony), становится  стандартом для передачи цифрового  видео, но может использоваться  для присоединения жестких дисков, сканеров, сети, цифровых камер, передачи  профессионального аудио, и других  процессов, требующих большой  пропускной способности. FireWare на  сегодняшний день ненамного дороже, чем другие форматы, но цена на него быстро падает.

FireWare поддерживает до 63 устройств  на одном канале со скоростью  400 Мб/с. 1394b, первое его дополнение, будет поддерживать до 800 Мб/с на один канал. FireWare обеспечивает устройство энергией по необходимости, что делает этот стандарт очень удобным для внутренних устройств.

Сейчас вы не найдете жестких  дисков, созданных для использования  с этим стандартом, но они обязательно  появятся в будущем. Ну а сейчас можно  использовать специальный IDE/FireWare преобразователь. Также можно подключить видеокамеры, сканеры, принтеры. FireWare может использоваться для сетей, соединения нескольких компьютеров, при этом создается сеть FireWare, т.е. устройствами могут пользоваться все  компьютеры одновременно. Некоторые  новые ПК, а также практически  все Mac имеют один или два порта FireWare.

Одно из замечательных  свойств FireWare, кроме скорости и цены, это высокая стабильность и подключаемость. К примеру, можно на компьютере смотреть видео с диска FireWare, затем отключить  диск, включить его, и смотреть видео  без всякой настройки или установки  драйверов. При этом нет необходимости  выключать компьютер! Совместимость Plug&Play зависти от установленной  операционной системы, но практически  для всех ОС предусмотрена поддержка FireWare.

Будущее стандарта IEEE 1394 также  в увеличении скорости. Стандарт 1394b уже набирает силу, так что проблем  с этим не будет.

Плюсы

· Высокая подключаемость · Скорость · Нет устройств "master" · Возможно подключение к нескольким машинам одновременно

Минусы

· Высокая стоимость адаптеров  жестких дисков

USB

USB 1 (Universal Serial Bus) - Универсальная  Последовательная Шина - это распространенная  на ПК шина для внешних устройств.  В высокоскоростном варианте  скорость составляет 12 Мбит/с, и  1.5 Мбит/с в низкоскоростном. При использовании высокоскоростного варианта, максимальная длина кабеля 5 метров, и только 3 метра при низкоскоростном. Пока что у USB не хватает скорости для работы с основным жестким диском, но ее вполне хватает для второстепенного, CD-R, сканеров, сети, и др. устройств.

Один USB канал поддерживает 127 устройств, используя USB хабы. USB использует контроллер "master", так что любой  сигнал от одного устройства другому, скажем, от USB жесткого диска до USB CD-R, должен пройти через контроллер на компьютере, а затем до необходимого устройства. Это значительно уменьшает  скорость. Кроме того, через USB не может  быть подключено более одного компьютера, хотя два компьютера могут быть связаны  через специальное устройство - USB мост.

USB также высоко подключаемый  стандарт, т.е. можно подключать  устройства, не выключая компьютер.  Несмотря на это, поддержка  этого стандарта ОС не столь  хорошее. К примеру, под Windows 2000 каждая подключаемая мышь должна  быть с драйвером. Будущее USB называется…. USB 2.0. Скорость увеличилась  до 480 Мбит/с, а этого вполне  достаточно для подключения как основного жесткого диска, так и второстепенного.

Плюсы

· Широкое распространение  · Низкая цена · Высокая подключаемость

Минусы

· Плохой алгоритм связи  между устройствами · Низкая скорость (не в USB 2) · Небольшая длина кабеля

Выбор интерфейса

Если вы покупаете компьютер  для дома, или офиса, интерфейс IDE будет для вас оптимален как  по цене, так и по скорости. USB - это  хороший выбор при использовании  внешнего CD-R, или сканера. IEEE 1394 хорош для простого и быстрого соединения внешнего жесткого диска к вашему компьютеру, или ноутбуку. Если же вам нужна рабочая станция, производительность которой сильно зависит от скорости жесткого диска, особенно при использовании RAID, то SCSI подойдет как нельзя лучше. Если же есть несколько рабочих станций, нуждающихся в одновременном доступе на высокой скорости к одному жесткому диску, то оптический канал вам подойдет лучше всего. При использовании RAID в этом случае, можно выбрать RAID как на оптическом канале, так и на SCSI RAID. Ну а для серверов, традиционно, лучшим выбором является SCSI. Для вспомогательного сервера подойдет даже IDE.