Chip 1996 April/CHIP 1996 aprilis (CD06).zip/CHIP_CD06.ISO/hypertxt.arj/9511/ATA.CD

Text File | 1996-03-03 | 21KB | 376 lines

          @VA jelen és a jövô merevlemezei@N

          @VATA, ATAPI, EIDE...@N

              Manapság   egyre   nagyobbak   az   alkalmazások,  egyre
          gyakrabban ki is növik  merevlemezünket. A szép új,  nagyobb
          merevlemez megvételekor --  fôleg régebbi alaplap  esetén --
          furcsa meglepetések érhetnek. Vajon miért?
              Amikor   IBM    PC/AT-kompatibilis   számítógépen    egy
          DOS/Windows alatt futó  program file-t akar  beolvasni, kiad
          -- a DOS-on keresztül -- a BIOS-nak egy olvasási  parancsot.
          E parancsban meg van  adva a kért fej  és sáv, a kezdô  és a
          beolvasandó szektorok száma  (pontosabban lásd a  keretezett
          részben). E hívással legfeljebb 256 fejet, 1024 sávot és  63
          szektort tudunk  címezni. Mivel  a DOS  és a  BIOS csak  512
          byte-os  szektort  tud kezelni,  így  a maximális  címezhetô
          mennyiség   kicsit  kevesebb,   mint  8   Gbyte.  Nem   csak
          DOS/Windows alatt  lényeges a  BIOS hívás  mikéntje, mert  a
          boot folyamatot is  a BIOS vezérli,  így a boot  partíciót a
          BIOS-nak értelmezni kell tudnia.
              1988-ban megszületett az AT Attachment Interface, ami  a
          merevlemezek  és  a  vezérlô  oldaláról  közelítette  meg  a
          problémát:  a  vezérlôáramkörök  nagyobb  részét  a drive-ra
          integrálták, így született és terjedt el az Integrated Drive
          Electronics  (IDE)  elnevezés. A  pontos  megnevezés azonban
          ATA, az AT  Attachment rövidítése. Ez  a szabvány 16  fejet,
          65535  sávot és  63 szektort  tud címezni.  Ha  hozzávesszük
          ehhez a  szokásos 512  byte-os szektort,  akkor mintegy 31,5
          Gbyte-ot tudunk címezni.
              A  probléma  azonban akkor  adódik,  ha a  BIOS  a hozzá
          befutó  hívást  változatlanul továbbadja  az  ATA merevlemez
          felé.  Ekkor 16  fejet, 1024  sávot, és  63 szektort  tudunk
          címezni, azaz 504 Mbyte-ot (528482304 byte-ot).
              Ez az  oka annak  a bizonyos  528 millió  avagy 504 ""M"
          byte-os határnak, amibe az ember egy normál ATA egységgel és
          egy szokásos  AT géppel  ütközik. Ez  a mai  alkalmazásokhoz
          viszont kevés, ezért kitaláltak  egy olyan BIOS típust,  ami
          ezt leküzdi. Ezzel párhuzamosan készül az ATA-2 szabvány is.
          A kettôt furcsa módon  általában nem választják szét,  pedig
          az ATA-2  az ANSI-nak  egy lemezekrôl  és vezérlôkrôl  szóló
          szabványa, amiben szó nincs BIOS-ról.
              Lássuk tehát az ATA-2 fôbb újdonságait!


          @VGyorsabb átviteli módok@N

              Az  ATA (ATA-1)  szabvány a  PIO 0,  1 és  2-es  módokat
          definiálta, az ATA-2 viszont már a 3-ast és 4-est is.  Ezért
          használják  erre   (megint  csak   helytelenül)  a   Mode  3
          elnevezést.  Ezek  a  módok  16  bit  átvitelének  az idejét
          jelzik.
              Az átviteli módokat a  @KPIO üzemmód@N táblázat mutatja  be.
          Látható, hogy  a Mode  2-rôl a  Mode 3-ra  való áttérés  nem
          olyan drasztikus,  viszont a  legtöbb régi  vinyó csak  Mode
          0-ra volt képes. Ezért vannak olyan hirdetések, hogy az EIDE
          háromszor gyorsabb a normál IDE-nél.


          @VDMA módok@N

              A PIO módokon túl vannak még  DMA módok is. A DMA a  CPU
          kikerülésével,  közvetlenül éri  el a  memóriát. Egy  valódi
          multitaszkos operációs  rendszer --  például az  OS/2 vagy a
          Linux -- alatt  ez hasznos, mert  a CPU addig  csinál valami
          mást. A  DOS/Windows/Win95 alatt  a CPU  ez alatt  vár arra,
          hogy  a   DMA  befejezze   a  mûködését,   és  a  memóriában
          megjelenjen az adat, így ez nem sok hasznot hajt.
              Ráadásul az ISA/VLB alaplapokon a DMA vezérlô elavult és
          lassú,   így   csak   az   úgynevezett   busmaster   kártyák
          használhatók  igazán.  Ezekre a  kártyákra  DMA vezérlô  van
          építve  --  ami  sajnos  megdrágítja  ôket.  Az  EISA  sínes
          rendszerekben  az   alaplapi  vezérlô   4  Mbyte/s,   a  PCI
          rendszerekben 6-8 Mbyte/s sebességre képes. Ma még  egyaránt
          ritka a DMA-t támogató szoftver és hardver.
              A támogatott üzemmódokat a @KDMA üzemmód@N táblázat  mutatja
          be. Mondanom se kell,  hogy vannak vezérlôk, amik  ezeket az
          üzemmódokat  mint  gyorsított  PIO  módokat  használják.  Ez
          általában igen nehezen szokott  kiderülni -- ha egy  vezérlô
          ""DMA Multiword  Mode 2"-t  támogat, attól  még nem  biztos,
          hogy DMA-t  használ, az  meg különösen  nem, hogy  busmaster
          lenne.


          @VCserélhetô egységek támogatása@N

              Ezt ATA Packet Interface-nek, röviden ATAPI-nak nevezik.
          Egy  ilyen  egység  szoftver  oldalról  majdnem  ugyanolyan,
          mintha SCSI  lenne. Sajnos  mivel még  a szabvány elkészülte
          elôtt elkezdtek  özönleni az  ATAPI CD-ROM  meghajtók, ezért
          sokkal több velük a probléma, mint egy SCSI  CD-meghajtóval.
          Biztató jelek már vannak: a Creative Labs kiadott olyan  DOS
          meghajtóprogramot az ATAPI CD-k számára, ami a legtöbb ilyen
          egységgel már mûködik. (A  Sony és a Mitsumi  egységeivel az
          írás  pillanatában  még  nem.)  A  SCSI  egyik  nagy  elônye
          pontosan ez: egy adott SCSI kártya CD-ROM  meghajtóprogramja
          bármilyen ráaggatott CD-meghajtót meg tud hajtani.


          @VRészletes egység-azonosítási lehetôség@N

              Ez  elegedhetetlenül  szükséges  a   ""Plug-n-Play"-hez.
          Segítségével  egy   egységrôl  lekérdezhetô   annak  típusa,
          tulajdonságai/üzemmódjai, többek között az általa támogatott
          leggyorsabb üzemmód is.


          @VEgy új címzési mód, az LBA@N

              Ennek  a közhiedelemmel  ellentétben semmi  köze az  504
          Mbyte-os határ áttöréséhez. Mindössze arról van szó, hogy  a
          merevlemez     szektoraira     folyamatos     sorszámozással
          hivatkozunk. (A sorszám a régi  fej, sáv, szektor -- CHS  --
          értékekbôl   egyszerû    szorzásokkal   és    összeadásokkal
          elôállítható.)


          @VKavarodás az ATA körül@N

              Az   EIDE   a   Western   Digital   marketing  jelszava,
          lehetôségei  gyakorlatilag  megegyeznek a  még  nem teljesen
          elkészült  ATA-2 szabványéval,  így esetleg  kompatibilitási
          gondjaink lehetnek.
              Szintén a WD-hez  tartozik az EBIOS,  szerintük ez is  a
          szabvány  része.  Sajnálatos   módon  úgy  tûnik,   hogy  ez
          általános   irányzat:  egyes   cégek  a   nemzeti/nemzetközi
          szabványok elôzeteseibôl kváziszabványokat kreálnak és ezzel
          borzalmas zûrzavart támasztanak.
              A  Fast  ATA  ""szabványban"  a  Seagate/Quantum   által
          támogatott ATA-2 részletek szerepelnek, de az ATAPI nem.
              A Fast ATA-2 majdnem megegyezik a Fast ATA-val, de azzal
          ellentétben már a PIO Mode  4-et is támogatja, tehát ez  nem
          az   ATA-2   szabvány   gyorsítása,   hanem   a   Fast   ATA
          háziszabványé.
              Åltalánosságban mindezek ellenére számíthatunk rá,  hogy
          az  EIDE, Fast  ATA, Fast  ATA-2 egységek  legtöbbször  gond
          nélkül együttmûködnek.


          @VTúl a félgigás korláton@N

              Az  504  Mbyte-os  határt  a  továbbfejlesztett Enhanced
          BIOS-ok törik  meg. Ezek  attól továbbfejlesztettek,  hogy a
          program   felôl   beérkezett   CHS   értékeket  átszámolják,
          átfordítják,   és   úgy   adják   tovább.   Ez   a  számolás
          egyszerûsödik,  ha  LBA  címzést  használunk,  de  nem  ez a
          lényeges. Nézzünk erre az átszámításra egy példát!
              Ha van egy 1600 sávos és 16 fejes merevlemezünk, akkor a
          BIOS a program felé ezt egy 800 sávos és 32 fejes  egységnek
          fogja mutatni.  A BIOS  a beérkezô  CHS értékekbôl általában
          LBA-t számol, és ebbôl számol aztán egy másik, a  merevlemez
          felé továbbított CHS értéket. Látható, hogy ha a  merevlemez
          fel tudja használni az LBA értéket, akkor a BIOS-ban kimarad
          egy számítási  fázis. Ráadásul  ilyenkor a  merevlemeznek is
          kevesebbet kell számolnia. Azok  a CHS értékek, amit  a BIOS
          megkap, mint a merevlemez fizikai paramétereit, igen  ritkán
          egyeznek meg annak tényleges  belsô értékeivel. Sôt, ma  már
          nem is nagyon egyezhetnek  meg, mert a legtöbb  merevlemez a
          külsô sávokon több szektort tárol, mint a belsôkön.
              Még egyszer hangsúlyozom:  a fordítás tudja  megtörni az
          504 Mbyte-os határt, s nem az, hogy a merevlemez  szektorait
          egy nagy  vagy három  kis számmal  címzi a  BIOS. Ezt  azért
          hangsúlyozom ennyire, mert sajnos EBIOS-ból is többféle van,
          mint  hamarosan  látni fogjuk.  Mielôtt  rátérnék a  BIOS-ok
          részletes ismertetésére, szükség  van még a  drive-paraméter
          táblázatok ismertetésére:
              Ebbôl létezik fix (FDPT), ami a régi BIOS-ok sajátja, és
          csak egyféle CHS értéket tartalmaz. Az EDPT viszont már  két
          CHS  értéket  tartalmaz  -- ez  jelzi  egy  ""fordítós" BIOS
          jelenlétét.


          @VA BIOS-ok fajtái@N

              @V*@N Az eredeti AT  BIOS. Nincs fordítás benne.  '94 elôtti
          BIOS-okban ez a leggyakoribb.
              @V*@N  Vannak olyan  BIOS-ok, amelyekben  1024 feletti  sáv-
          (cylinder-) számot is megadhatunk. Ezt feltehetôen a  Novell
          vagy az  SCO kérésére  építették be.  A modernebb  operációs
          rendszerek ezt  gond nélkül  ki is  tudják használni,  tehát
          lehet olyan partíciónk, ami  túlnyúlik az 1024. sávon.  Ez a
          bootolásnál leírtak miatt nem lehet a boot partíció.
              @KNagyon@N    ügyeljünk    arra,    hogy    bizonyos   rossz
          implementációk az 1024 feletti értékekbôl levonnak  1024-et,
          ahelyett, hogy 1024-re csonkolnák! Ez még manapság is felüti
          a  fejét, olyan  problémák képében,  hogy beraktam  egy  740
          Mbyte-os vinyót, 1500 sáv, 63 szektor, 16 fej van beállítva,
          és csak 234 Mbyte-ot látok belôle. Ez pontosan 1500-1024=476
          sávot,  63  szektort,  és  16  fejet  jelent.  Ehelyett  504
          Mbyte-ot  kéne   látni  belôle.   Az  azonosításban   is  ez
          segédkezik: ha egy több,  mint 1024 sávot tartalmazó  vinyót
          kötünk rá, és egységazonosítást  kérünk a BIOS-tól (INT  13H
          AH=08H), akkor legfeljebb 1024 sávot adhat vissza.
              @V*@N  Az  elôzôhöz   hasonló,  legfeljebb  4096   cilindert
          támogató BIOS. Ezt  a trükköt úgy  éri el, hogy  a megfelelô
          BIOS hívásban a sávszám felsô két bitjét a fejszám felsô két
          bitjébe írja.  Ez ATA  egységeknél tényleg  nem használt, de
          ennek  ellenére  ez  nagyon veszélyes  trükk  lehet,  mert a
          legtöbb  program  nem   támogat  ilyen  típusú   címzéseket.
          Azonosításnál a BIOS 1024 feletti sávszámot is  visszaadhat.
          ùgy tudjuk, ma már senki sem gyárt ilyen BIOS-t.
              @V*@N   A   Compaqnak   a   több   mint   1024   sávos  ESDI
          merevlemezekkel  felszerelt gépeiben  tûnt fel  ez a  típus.
          EDPT-t készít, ha a sávszám nagyobb mint 1024, és FDPT-t  ha
          kisebb, azaz ez a  BIOS már támogat fordítást.  Legfeljebb 4
          egységet  képes  kezelni.  A  legtöbb  ""normál"  ATA  (IDE)
          vezérlô csak 2 egységet  ismer, 4 ATA egység  egyszerûen úgy
          kapcsolható a géphez, hogy két vezérlôt építünk be.
              E második vezérlô címét még az XT BIOS-ban  lefoglalták,
          de sokáig nem használta senki. Azonban az ATAPI CD-meghajtók
          (és kisebb  mennyiségben szalagos  meghajtók) megjelenésével
          szükség lett kettônél több ATA(-2) egység meghajtására.
              @V*@N Az  @KIBM/Microsoft BIOS  Extensions@N dokumentum.  Ez sok
          éven  át  ""titkos"-nak  volt jelölve,  így  nem  terjedt el
          széles körben. Támogat  EDPT-t, de csak  2 egységre. Az  LBA
          bekapcsolása nem  változtatja meg  a fordítási  algoritmust.
          Definiálnak néhány új BIOS hívást is, a régi funkciókódokhoz
          40h-t kell hozzáadni. Ezeknél az új hívásoknál már 4 byte-os
          LBA-t  adunk  meg,  így  gond  nélkül  címezhetôk  igen nagy
          egységek, egészen  2^32 szektorig,  azaz 2  Tbyte-ig. Sajnos
          ezek a  hívások még  egyáltalán nincsenek  elterjedve, pedig
          ideális megoldást jelentenének.  A SCSI egységeknél  például
          már jelentkezik  a régi  BIOS hívások  8 Gbyte-os  határának
          problémája.
              @V*@N  A @KPhoenix  Enhanced Disk  Drive@N specifikáció.  Nagyon
          hasonló  az  elôzôhöz, de  mint  említettem, a  Phoenix-féle
          FDPT-kiterjesztés (azaz EDPT) sokkal több adatot  tartalmaz,
          mint   az   IBM/MS-féle.  Például   tartalmazza   az  egység
          vezérlôjének  címét   és  DMA   csatornáját,  ezzel   szinte
          tetszôleges számú ATA egység/vezérlô telepíthetô. Az eredeti
          specifikáció  nem tartalmazta  az új  BIOS hívásokat,  de  a
          tényleges megvalósítások nagyobb része már ezeket is ismeri.
              @V*@N  @KWestern  Digital  EBIOS@N.  Ha  bekapcsoljuk  az  ""LBA
          mode"-ot, akkor EDPT-t épít, 63 szektorral és 16/32/64  stb.
          fejjel. Ha  kikapcsoljuk ezt,  akkor csak  FDPT-t épít. Csak
          akkor mûködik a fordítósdi, ha a merevlemez támogatja az LBA
          használatát.  Ez a  megoldás azért  katasztrofális, mert  az
          amúgy   teljesen    ártalmatlan   LBA    mode   bekapcsolása
          megváltoztatja  a  merevlemez  címzését,  és  @Kadatvesztéshez@N
          vezethet.
              E BIOS háza tájáról származik az a tévhiedelem, hogy  az
          LBA  oldaná  meg  az 504  Mbyte-os  problémát.  Sajnos ma  a
          legtöbb  BIOS ilyen  típusú. Könnyû  ôket megismerni  arról,
          hogy  az  LBA nem  egy  egyszerû kapcsoló,  hanem  az egység
          méreteihez tartozó adat. Az adatvesztések elkerülése  végett
          mindig  ugyanolyan  módban  használjuk  a  merevlemezt, mint
          amiben particionáláskor volt.  A WDEBIOS akár  négy egységet
          is képes támogatni.
              @V*@N Olyan @Kszoftverek@N, melyek ellátják a EBIOS  feladatait.
          Feltehetôen a @KDisk  Manager@N volt az  elsô, a másik  ilyen az
          @KEZ-Drive@N.  Ezekkel  a  szoftverekkel  komoly kompatibilitási
          gondok lehetnek, ha nem az MS-DOS végzi a file-kezelést.
              Más operációs rendszer  legtöbbször nem tud  mit kezdeni
          ezekkel  a  szoftverekkel. Tehát  már  a WfW  3.11  32 bites
          file-elérés üzemmódjában  is speciális  driver kell.  Minden
          létezô módon  kerüljük ezeket  a szoftvereket!  Ha egy  régi
          alaplapra --  aminek nincs  semmilyen EBIOS-a  -- szeretnénk
          csatlakoztatni  egy   nagy  kapacitású   merevlemezt,  akkor
          fontoljuk  meg  inkább  egy  saját  EBIOS-szal  bíró vezérlô
          megvásárlását.
              Ezek nemcsak VLB, hanem ISA sínre építve is léteznek, és
          általában   nem  túl   drágák.  ISA   sínes  kártyából   egy
          típuscsaládot ismerünk, a @KGSi@N  cég termékeit. Egy GSi  21-es
          vezérlôt a szerzô több mint egy éve használ egy 540 Mbyte-os
          merevlemezzel és  egy ATAPI  CD-ROM meghajtóval  minden gond
          nélkül. Ha már  a vezérlôkrôl és  az ATAPI egységekrôl  esik
          szó,   akkor   nagyon   ügyeljünk,   ha   cache-es  vezérlôt
          vásárolunk! Ezek  a kártyák  -- a  legújabbak kivételével --
          nem  ismerik  az   ATAPI  egységeket.  Hacsak   nincs  külön
          feltüntetve rajtuk, valószínûleg nem támogatnak ilyen típusú
          CD-ROM- és szalagmeghajtókat.


          @VMi van a gépünkben?@N

              Hogyan ismerhetjük fel  vásárláskor, hogy milyen  BIOS-t
          kapunk? Egy 1994. elôtti BIOS-ról bizton eldönhetô, hogy nem
          EBIOS. (Kivéve a fent  leírt Compaq BIOS-t, de  az rendkívül
          ritka  darab, csak  bizonyos Compaq  gépekben található.)  A
          Phoenix   BIOS-ból   4.03-nál   nagyobb   verziószámú,   AMI
          BIOS-okból a  '94. 04.  25-nél újabbak  általában támogatják
          ezt a bizonyos  fordítást. (Nem is  lesz sok problémánk,  ha
          nem kapcsolgatjuk a WDEBIOS-ban az LBA-t.) Ha nem egyértelmû
          a kérdés, akkor tegyünk rá egy nagy kapacitású  merevlemezt,
          és nézzük  meg, hogy  az MS  DOS FDISK-je  mit lát belôle: a
          teljes merevlemezt, vagy csak 504 Mbyte-ot.
              Következzen a sebesség kérdése. Egy helyisínes (VLB vagy
          PCI) vezérlô  csak akkor  képes gyorsabban  mûködni, ha  egy
          driver a  memóriában van.  Ez lehet  a kártya  saját BIOS-a,
          vagy egy  egyszerû szoftveres  driver. A  nagy probléma  az,
          hogy sok driver meglehetôsen  instabil. Sajnos a saját  BIOS
          csak  DOS  alatt  jelent  bármit  is,  minden  más operációs
          rendszer  alatt szükséges  a saját  -- esetleg  instabil  --
          driver.
              Sebességproblémák  merülnek fel  akkor is,  ha egy  régi
          (ATA-1) és egy új,  gyors ATA-2 egység kerül  egy vezérlôre.
          Ha erre kényszerülünk,  akkor két eset  van: az egyik,  hogy
          igen jó a vezérlô,  és támogat különbözô sebességeket  a két
          egységen.  A  másik:   az  ATA-2  egység   szépen  visszalép
          valamilyen alacsonyabb sebességre.
              A másik hasonló probléma:  ha egy ATA-2 egység  egy régi
          vezérlôre kerül, mûködik-e? A válasz: igen, de lassabban. Az
          ATAPI egységek is mûködnek legtöbbször (lásd fentebb az erre
          vonatkozó megjegyzést!)

          @KNégyesi Károly@N


          @VA PIO átviteli módok@N

          PIO mód  Idô (ns)  Åtvitel (MB/s)  ATA szabvány száma
          0        600        3,3            1
          1        383        5,2            1
          2        240        8,3            1
          3        180       11,1            2
          4        120       16,6            2


          @VDMA üzemmódok@N

          @VEgyszavas átvitel:@N

          DMA módok  Idô (ns)  Åtvitel (MB/s)  ATA szabvány száma
          0          960       2,1             1
          1          480       4,2             1
          2          240       8,3             2

          @VTöbbszavas átvitel:@N

          0          480       4,2             1
          1          150       13,3            2
          2          120       16,6            2


          @VMekkora is az egy ""Mega"?@N

              A  dokumentációkban   található  MB   rövidítés  kétféle
          feloldásáról pár szó: az egyik egymillió byte, a másik pedig
          ""M" byte (Mbyte), vagyis 1048576 byte. Ezért van az, hogy a
          frissen vásárolt  merevlemezünk kapacitását  az FDISK  közel
          5%-kal kisebbnek  mutatja: a  gyártó millió  byte-ot ért  MB
          alatt,  a  hirdetésben  is ez  van,  az  FDISK viszont  ""M"
          byte-ban számol. Ha erre panaszkodik valaki, akkor általában
          azt a választ kapja,  hogy ""persze, a rendszerterületek  is
          elvesznek  valamennyi helyet".  Viszont ez  egyrészt még  az
          elôtt  van,  hogy  rendszerterületek  léteznének,   másrészt
          nagyobb merevlemezeken ez több tíz Mbyte-nyi veszteség,  ami
          azért kicsit sok rendszerterületnek.


          @VRégi és új BIOS INT 13h olvasási parancsok@N

          @VA hagyományos:@N
              AH = 02h
              AL = a beolvasandó szektorok száma (nem lehet zéró)
              CH = a sáv (cylinder) számának alsó 8 bitje
              CL = a  szektor  száma  (1--63,  0--5.  bit)  és  a sáv
                   számának felsô 2 bitje (6--7. bit)
              DH = fej száma
              DL = egység száma (a 7. bit beállítva merevlemezeknél)
              ES:BX mutat egy adatpufferre

              @VAz új IBM/MS-féle:@N
              AH = 42h
              DL = egység száma
              DS:SI  mutat  az  egység  címzését  tartalmazó csomagra.
          Ennek felépítése:

          Offset  Méret  Leírás
          00h     byte   10h (a csomag mérete)
          01h     byte   foglalt (0)
          02h     word   az átviendô blokkok száma
          04h     dword  mutató az adatpufferre
          08h     qword  a kezdô abszolút blokk címe (LBA)

          (Forrás: Ralf Brown's Interrupt List)