IDE ATA/ATAPI контроллеры

Часть 1

Сегодня, уважаемые читатели, я бы хотел поговорить с Вами о том, что такое ATA/ATAPI контроллеры, откуда появился интерфейс IDE и что это такое?

Для начала давайте с Вами усвоим необходимый минимум теории. Когда-то очень давно (еще в прошлом тысячелетии :)) фирма «Western Digital» разработала параллельный интерфейс подключения жестких дисков.

Новым и важным в этом было то, что контроллер (управлявший всеми операциями ввода-вывода) был интегрирован в сам привод, а не вынесен в виде отдельной платы расширения, как раньше. Это позволяло:

При прямом доступе к памяти потоком данных управляет уже сам накопитель, считывая данные в память и обратно без участия процессора. Роль последнего сводится лишь к отдаче команд на выполнение того или иного действия. При этом жесткий диск выдает сигнал запроса на операцию прямого доступа к памяти. Если операция доступа данный момент возможна, контроллер дает «добро» и диск начинает выдавать данные, а контроллер считывает их в оперативную память (без участия CPU).

Вот, к слову, как выглядит плата типичного контроллера, устанавливаемая производителями на свои изделия:

Примечание: Операция прямого доступа к памяти возможна только тогда, когда такой режим работы поддерживается одновременно «BIOS», контроллером и операционной системой. Иначе система будет работать используя предыдущий режим программного ввода-вывода (PIO).

Всю хронологию развития и достижений на пути становления ATA интерфейса можно представить в виде следующей сводной таблицы.

Обратите Ваше внимание на колодки обоих кабелей. У них есть «ключ» (пластмассовый «П» образный выступ), который исключает неправильное подключение к разъему. Мало того, у 80-ти жильного кабеля на интерфейсе отсутствует одно из центральных гнезд (на материнских платах тогда начали устанавливать специальный IDE-разъем без центрального контакта), который также выполняет функцию дополнительного «ключа».

Чтобы более полно осветить тему добавлю, что бывают еще, так называемые, «круглые» ATA шлейфы.

На пути своего развития стандарт ATA преодолел много препятствий, которые были заложены именно «в железе». Сначала это было ограничение, связанное с геометрией накопителя. Стандартный PC BIOS поддерживал жестко определенное предельно возможное число головок, секторов и цилиндров из которых состоят жесткие диски (максимально адресуемый размер пространства равнялся тогда 528 мегабайтам).

И тут, казалось бы, когда все ограничения на объем используемых дисков были так героически преодолены выяснилось, что параллельный интерфейс ATA (в том виде, в котором он существует на данный момент) не подходит для дальнейшего развития стандарта. Попытки увеличить его пропускную способность сводятся на нет возникающими вследствие возросших скоростей наводками в кабеле. Укорачивать сам кабель? Тоже не выход из положения.

Несмотря на то, что последовательный способ передачи медленнее, в данном случае это компенсируется возможностью работы на более высоких частотах. Отпадает необходимость в синхронизации каналов. Также сам интерфейсный кабель гораздо более помехоустойчив (все его 7 жил отдельно экранированы). Это, в свою очередь, дало возможность довести максимальную длину кабеля до одного метра.

За время своего существования новая спецификация успела сменить несколько ревизий (поколений), которые характеризуются все увеличивающейся пропускной способностью интерфейса.

О чем это мы? Ах, да! О преимуществах сата: надо также помнить, что каждое SATA устройство располагается на отдельном канале (контроллере), поэтому отпадает необходимость в их конфигурировании с помощью перемычек (джамперов).

Хотя, справедливости ради стоит отметить, что на ранних этапах внедрения нового стандарта на SATA жестких дисках можно было обнаружить джамперы, но они использовались редко и то лишь для принудительного перевода накопителя SATA-2 в режим SATA-1 (для совместимости с первым поколением контроллеров).

Вот так друзья, коротко мы разобрали основные понятия, связанные с интерфейсом ATA/ATAPI. Теперь смело нажимайте на ссылку «следующая», переходим к практической части материала.

О том, как правильно подключать кабели передачи данных, смотрите в видео ниже:

Источник

Интерфейс IDE

Что бы ни говорили сторонники SCSI, широкое распространение IDE-устройств на сегодняшний день — свершившийся факт. Как посчитали умные люди из компании Quantum, свыше 90% РС-совместимых персональных компьютеров оснащены жесткими дисками с интерфейсом IDE. Беда, однако, в том, что IDE или Integrated Device Electronic — понятие слишком общее и относится, вообще говоря, к любому устройству с интегрированным контроллером вплоть до электрического чайника с автоматическим отключением при закипании. В попытках как-то конкретизировать, какой именно интерфейс имеется в виду, было изобретено столько различных названий, что при выборе жесткого диска с интерфейсом IDE у неподготовленного человека может закружиться голова. Посудите сами: есть интерфейсы АТА с различными номерами, Fast ATA (тоже с номерами), Ultra ATA (тоже несколько), и, наконец, EIDE! Действительно ли все эти интерфейсы разные, какие из них совместимы и какой лучше? Попробуем разобраться.

«Оригинальный» интерфейс АТА предназначен только для подключения жестких дисков и не поддерживает такие возможности, как ATAPI — интерфейс для подключения IDE-устройств, отличных от жестких дисков, режим передачи block mode и LBA (logical block addressing).

И все было бы хорошо, но фирмы-производители в стремлении заполучить еще кусочек рынка начали придумывать красивые названия и обзывать ими интерфейсы своих жестких дисков. На самом деле интерфейсы Fast ATA, Fast ATA-2 и Enhanced IDE базируются на стандарте АТА-2 и являются не более, чем маркетинговыми терминами. Все различие между ними состоит в том, какую часть стандарта и как они поддерживают.

Наибольшую путаницу вызывают названия Fast ATA и Fast ATA-2, принадлежащие перу соответственно Seagate и Quantum. Создается вполне естественное впечатление, что Fast ATA является некоторым улучшением стандарта АТА, тогда как Fast ATA-2 базируется на стандарте АТА-2. Но все, увы, не так просто. На самом деле Fast ATA-2 есть просто другое название стандарта АТА-2, а Fast ATA отличается от него лишь тем, что не поддерживает самые быстрые режимы — PIO mode 4 и DMA mode 2. При этом обе компании нападают на компанию Western Digital и ее стандарт EIDE за то, что он вносит еще большую путаницу. У EIDE есть свои недостатки, но об этом чуть позже.

АТА-3 не был утвержден в качестве стандарта ANSI в основном потому, что не вводил новых режимов передачи данных, хотя технология SMART в настоящее время широко используется производителями жестких дисков.

Следующим шагом в развитии интерфейса IDE/ATA явился стандарт Ultra ATA (он же Ultra DMA, он же ATA-33, он же DMA-33, его же иногда называют АТА-3(!)). Ultra ATA является стандартом де-факто использования самого быстрого режима DMA — mode 3, обеспечивающего скорость передачи данных 33,3 МВ/сек. Для обеспечения надежной передачи данных по все тому же кабелю используются специальные схемы контроля и коррекции ошибок, при этом сохраняется обратная совместимость с предыдущими стандартами — АТА и АТА-2. То есть если вы, купив жесткий диск с интерфейсом Ultra АТА, вдруг обнаружили, что ваша системная плата его не поддерживает, не огорчайтесь — диск все равно будет работать, хотя и медленнее 🙂

И, наконец, последнее достижение в этой области — интерфейс Ultra ATA/66, разработанный компанией Quantum, позволяющий осуществлять передачу данных со скоростью 66МВ/сек.

В то время, когда разрабатывался интерфейс IDE/ATA, единственным устройством, которое нуждалось в этом интерфейсе, был жесткий диск, поскольку стриммеры и зарождающиеся драйвы CD-ROM имели собственный интерфейс (многие помнят времена, когда CD-ROM подключался через интерфейс на звуковой карте). Однако вскоре стало ясно, что использование для подключения всех устройств быстрого и относительно простого интерфейса IDE/ATA сулит значительные выгоды, в том числе и за счет своей универсальности. Однако система команд интерфейса IDE/ATA была рассчитана только на жесткие диски, поэтому просто подключить, например, CD-ROM к IDE-каналу нельзя — работать не будет (проверялось мною лично при попытке подключить CD-ROM вместо загрузочного IDE-диска на 486 сервере Hewlett-Packard). Поначалу, по молодости лет пребывал в недоумении: как так — шлейф подходит, а не работает?). Пришлось разработать новый протокол — ATA Packet Interface или ATAPI. Этот протокол позволяет другим устройствам подключаться с помощью стандартного шлейфа IDE и «вести себя» как IDE/ATA жесткий диск. На самом деле протокол ATAPI намного сложнее, чем ATA, поскольку передача данных идет с использованием стандартных режимов PIO и DMA, а реализация поддержки этих режимов существенно зависит от типа подключенного устройства. Название packet (пакетный) этот протокол получил по той причине, что команды устройству действительно приходится передавать группами или пакетами. Тем не менее, с точки зрения пользователя, что, согласитесь, важнее всего, нет разницы между IDE/ATA жестким диском, ATAPI CD-ROMом или ZIP-драйвом. Современные BIOSы даже поддерживают загрузку с ATAPI-устройств.

Теперь посмотрим, что означает фраза «жесткий диск с интерфейсом EIDE». Поскольку поддерживать ATAPI ему абсолютно незачем, а два канала IDE он поддержать не в состоянии, то все это сводится к гораздо более скромному: «жесткий диск с интерфейсом АТА-2». В принципе идея была хорошая — создать стандарт, охватывающий BIOS, чипсет и жесткий диск. Но поскольку большая часть EIDE как стандарта относится именно к BIOS и чипсету, то получилась еще и путаница между Enhanced IDE и возникшим приблизительно в это же время Enhanced BIOS (BIOS, поддерживающий IDE/ATA диски емкостью больше 504MB). Сложилось вполне естественное мнение, что для использования дисков объемом больше 504МВ нужен интерфейс EIDE (тогда как на самом деле нужен был только Enhanced BIOS), тем более, что производители карт с Enhanced BIOS рекламировали их как «enhanced IDE cards». Сейчас, к счастью, эти проблемы позади (как и барьер 540 МВ).

Итак, основные (как официальные, так и неофициальные) стандарты интерфейса IDE приведены в следующей таблице.

Интерфейс	Стандарт	PIO modes	DMA modes	Отличия от IDE/ATA
IDE/ATA	ANSI	0, 1, 2	Single word 0, 1, 2; multiword 0
ATA-2	ANSI	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2	Режим block transfer, поддержка LBA, Усовершенствованная команда identify drive
Fast ATA	Маркетинговый термин	0, 1, 2, 3	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1	Аналогично АТА-2
Fast ATA-2	Маркетинговый термин	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2	Аналогично АТА-2
ATA-3	Неофициальный	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2	Аналогично АТА-2, добавлена поддержка надежности передачи на высоких скоростях и SMART
Ultra ATA	Неофициальный	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2, 3 (DMA-33/66)	Аналогично АТА-3
ATAPI	ANSI	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2	Аналогично АТА-2, добавлена поддержка устройств, отличных от жестких дисков
EIDE	Маркетинговый термин	0, 1, 2, 3, 4	Single word 0, 1, 2; multiword 0, 1, 2	ATA-2 + ATAPI и поддержка двух хост-адаптеров

Теперь перейдем к теме, не менее интересной. Существуют два параметра, характеризующих скорость передачи данных при использовании IDE/ATA-жесткого диска. Внутренняя скорость передачи (internal transfer rate) характеризует скорость передачи непосредственно между магнитным носителем и внутренним буфером жесткого диска и определяется плотностью записи, скоростью вращения и т.д. Эти параметры зависят от конструкции диска, а не от типа интерфейса. С другой стороны, внешняя скорость передачи данных, то есть скорость передачи по каналу IDE, полностью зависит от используемого режима передачи данных. На заре использования дисков IDE/ATA скорость работы дисковой подсистемы определялась внутренней скоростью передачи данных, которая была заведомо меньше внешней. В настоящее время в связи с увеличением плотности записи (что позволяет снимать больше информации за один оборот диска) и частоты вращения на первый план выходит именно внешняя скорость передачи. Что же все-таки означают номера режимов и чем PIO отличается от DMA?

Изначально общеупотребительным способом передачи данных через интерфейс IDE/ATA был протокол, называемый Programmed I/O или PIO. Существует пять режимов PIO, различающихся максимальными скоростями пакетной передачи данных (burst transfer rates). Общеупотребительное английское название — PIO modes.

PIO mode	Максимальная скорость передачи (МВ/сек)	Поддерживается стандартами
0	3.3	Всеми
1	5.2	Всеми
2	8.3	Всеми
3	11.1	ATA-2, Fast ATA, Fast ATA-2, ATA-3, ATAPI, Ultra ATA, EIDE
4	16.6	ATA-2, Fast ATA-2, ATA-3, ATAPI?, Ultra ATA, EIDE

Естественно, речь идет о внешней скорости передачи данных и определяет скорость интерфейса, а не диска. Необходимо также учитывать (хотя сейчас это уже вряд ли актуально), что PIO mode 3 и 4 требуют использования шины VLB или PCI, так как шина ISA не может обеспечить скорость передачи данных больше 10 МВ/сек. До появления режима DMA-33 максимальная скорость передачи данных у режимов PIO и DMA была одинаковой. Главным недостатком режимов PIO является то, что передачей данных управляет процессор, что существенно увеличивает его загрузку. Зато эти режимы не требуют специальных драйверов и идеально подходят для однозадачных операционных систем. Похоже, однако, что это вымирающий вид…

Direct Memory Access (DMA) — прямой доступ к памяти — собирательное название протоколов, позволяющих периферийному устройству передавать информацию непосредственно в системную память без участия центрального процессора. Современные жесткие диски используют эту возможность в сочетании с возможностью перехватывать управление шиной и самостоятельно управлять передачей информации (bus mastering подробно обсуждался в серии статей по шинам). Существует несколько режимов DMA (DMA modes), которые приведены в таблице. Стоит отметить, что так называемые single word режимы в настоящее время не используются и приведены только для сравнения.

DMA mode	Максимальная скорость передачи (МВ/сек)	Поддерживается стандартами
Single word 0	2.1	Всеми
Single word 1	4.2	Всеми
Single word 2	8.3	Всеми
Multiword 0	4.2	Всеми
Multiword 1	13.3	ATA-2, Fast ATA, Fast ATA-2, ATA-3, Ultra ATA, EIDE
Multiword 2	16.6	ATA-2, Fast ATA-2, ATA-3, Ultra ATA, EIDE
Multiword 3 (DMA-33)	33.3 (66)	Ultra ATA(АТА/66)

Еще одной забавной вещью, связанной с интерфейсом IDE/ATA, является 32-разрядный доступ к диску. Как уже отмечалось выше, интерфейс IDE/ATA был и остается 16-битным. Резонный вопрос: А почему тогда при отключении драйверов 32-разрядного доступа к диску в Windows скорость работы оного диска падает? Не менее резонный ответ: Во-первых, как работает Windows — отдельный разговор. А во-вторых, шина PCI, на которой в настоящий момент располагаются IDE host-контроллеры, 32-разрядная. Поэтому 16-битная передача по этой шине есть зряшнее расходование пропускной способности. В нормальных условиях host-контроллер формирует из двух 16-битных пакетов один 32-битный и пересылает его дальше по шине PCI (повторяю, я не берусь объяснять, как с диском работает Windows).

Выше встречался термин — режим block transfer. На самом деле это всего-навсего режим, позволяющий передавать несколько команд чтения/записи за одно прерывание. Современные IDE/ATA диски позволяют передавать 16->32 сектора за «одно прерывание». Поскольку прерывания генерируются реже, снижается загрузка процессора и уменьшается доля команд в общем объеме передаваемых данных.

К каждому каналу IDE может быть подключено одно или два устройства. В современных компьютерах, как правило, устанавливается два канала IDE (что соответствует спецификации EIDE), хотя теоретически возможно установить до 4-х (!), что позволяет подключать 8 IDE устройств. Все каналы IDE являются равноправными. Использование системных ресурсов каналами приведено в таблице.

Канал	IRQ	I/O Addresses	Поддержка и возможные проблемы при использовании
Primary	14	1F0-1F7h и 3F6-3F7h	Используется во всех компьютерах с интерфейсом IDE/ATA
Secondary	15 (10)	170-177h и 376-377h	Широко распространен, присутствует практически во всех современных компьютерах.
Tertiary	11(12)	1E8-1Efh и 3EE-3Efh	Используется редко. Возможны проблемы с софтом
Quaternary	10(11)	168-16Fh и 36E-36Fh	Крайне редко используется. Весьма вероятны проблемы с софтом

Как было сказано выше, каждый канал IDE/AТА интерфейса поддерживает подключение двух устройств — master и slave. Конфигурация обычно задается перемычкой на задней стенке устройства. Кроме этих двух позиций там обычно присутствует и третья — cable select. Что же будет, если установить перемычку в это положение? Оказывается, для работы устройств в положении перемычки cable select требуется специальный Y-образный шлейф, центральный разъем которого подключается к системной плате. Крайние разъемы такого кабеля неравноправны — устройство, подключенное к одному разъему, автоматически становится master, к другому — slave (аналогично флопам А и В). При этом перемычки на обоих устройствах должны стоять в положении cable select. Основная проблема такой конфигурации в том, что она экзотична, хотя и является стандартной, и не всеми поддерживается, поэтому и Y-образный шлейф найти достаточно трудно (я, например, его не видел, да и вообще не совсем понятно, зачем это нужно).

Все вышесказанное, естественно, не является аксиомой, а лишь рекомендациями, основанными на здравом смысле и собственном опыте. Более того, тот же здравый смысл и опыт подсказывают, что если взять 4 IDE-устройства, то они на исправной плате будут работать всегда в любых сочетаниях и при минимуме усилий со стороны пользователя (см. выше, главное, чтобы они попарно были совместимы). И это одно из главных преимуществ IDE перед SCSI.

Источник

Интерфейс IDE, ATA, PATA и ATAPI, что это такое и как он работает?

В истории ПК многие интерфейсы и типы разъемов были использованы, потому что по мере развития отрасли были приняты более современные и быстрые интерфейсы. Сегодня мы расскажем, что IDE интерфейс есть и как это работает, то, что, хотя сегодня оно уже исчезло в домашних ПК, широко используется в течение многих лет и, фактически, все еще используется в некоторых промышленных областях.

Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?

Параллельный ATA (PATA), первоначально AT Attachment, также известный как ATA или IDE, представляет собой стандартный интерфейс, созданный Western Digital и Compaq в 1986 году для подключения жестких дисков и приводов CD / DVD к материнской плате ПК, хотя он также использовался. вариант подключить дисководы. Стандарт по-прежнему поддерживается комитетом X3 / INCITS и использует базовые стандарты ATA и ATAPI (AT Attachment Packet Interface).

Действительно, мы говорим о том удлиненном интерфейсе со множеством разъемов (39 или 40 в зависимости от устройства), которые были у жестких дисков и оптических приводов прошлых лет, и чей кабель был серым, плоским и удлиненным с индивидуально изолированными контактами. В отличие от стандарта Serial ATA, как следует из названия, разъемы работают параллельно, что позволяет подключить более одного устройства к одному кабелю.

Очевидно, что на материнских платах был этот 40-контактный разъем для подключения кабелей, которые шли к жестким дискам и оптическим приводам точно так же, как мы теперь подключаем кабели данных SATA. Кстати, особенность этих блоков заключалась в том, что они питались от блока питания с помощью 4-контактных разъемов MOLEX, а не от современных разъемов SATA.

История и терминология интерфейса IDE

Стандарт изначально задумывался как «AT Bus Attachment», официально назывался AT Attachment и сокращался как «ATA», потому что его главной особенностью было прямое соединение с 16-битной шиной ISA, представленной IBM. Когда в 2003 году был представлен интерфейс SATA, исходный ATA был переименован в Parallel ATA или для краткости PATA.

Физические интерфейсы ATA стали стандартным компонентом любого ПК, сначала в адаптерах главной шины, иногда в звуковой карте, но в конечном итоге в виде двух физических интерфейсов, встроенных в южный мост материнской платы. Названные «первичным» и «вторичным» или «ведущим» и «ведомым» интерфейсами ATA, они были назначены базовым адресам 0x1F0 и 0x170 в шинных системах ISA.

Главный и подчиненный диски, как они работали?

Текущий интерфейс SATA работает последовательно, поэтому невозможно подключить более одного устройства к одному кабелю для передачи данных, но параллельный интерфейс IDE позволял это. Однако, когда два устройства были подключены одним и тем же кабелем, одно должно быть обозначено как устройство 0 (ведущее), а другое как устройство 1 (ведомое). Это различие было необходимо, чтобы позволить обоим накопителям использовать один и тот же кабель для передачи данных без конфликтов, и было сделано с помощью знаменитой перемычки, встроенной в жесткие диски и оптические приводы того времени.

Источник

Внутренний разъем atapi где он

Независимо от того, для каких целей приобретается персональный компьютер, он всегда будет использоваться как мультимедийный центр для просмотра видеофильмов и прослушивания музыки. Даже самый «слабый» компьютер легко справится с такой задачей, поэтому прежде, чем начать использовать свой компьютер как мультимедиа центр, необходимо разобраться, как настроить звук на компьютере. Предполагается, что читатели уже проверили уровень громкости и поставили (и скачали из интернета) все необходимые кодеки (K-Lite Codec Pack). Без этих двух шагов у каждого могут возникнуть проблемы с воспроизведением.

Быстрая настройка

Вне зависимости от того, что не работает, проследуем в нижний правый угол рабочего стола. В трее находим значок динамика, при необходимости нажимаем на стрелку.

Регулируем громкость при необходимости. Щелкаем правой кнопкой и дальше выбираем пункт в зависимости от характера неисправности:

Устройства воспроизведения

Войдя в окно звук, первым делом производим щелчок правой кнопкой мыши и ставим галки:

Разница между ними в том, что первые программно отключены, например, через диспетчер задач, а вторые отсутствуют вовсе, могли быть удалены или даже изначально не использовались.

Стандартный аналоговый выход

На скрине типичный набор устройств. Динамики – это выходы, расположенные на задней панели системного блока. Чтобы убедиться в этом, дважды щёлкнем по иконке.

Прямо здесь приводится расшифровка по цветам. Из-за того, что перевод на русский кривой, новичок может не понять, о чем идёт речь:

На HiFi системах звук вокруг 5.1 обычно имеются полярные выходы – по два на каждую колонку. Следовательно, нужно найти переходник для компьютера. Что касается обычного стерео, то там jack уже распаян, остаётся только присоединить его к зелёному входу. Распиновка переходника 5.1 в нашем случае выглядит следующим образом.

Зная раскладку, не нужно пугаться дальнейших опций (потому что список обширен). Разберём, что означает каждая настройка.

В верхней части предлагается изменить настройки всего звука сразу. В данный момент уровень составляет 47%. Нажатием на значок динамика можно мгновенно отключить все колонки, рядом находится баланс. Но имеется ещё 12 настроек! Они не должны пугать нас:

Осталось добавить, что изменением уровня оранжевого разъёма одновременно регулируются сабвуфер и центральная колонка, серого – обе боковые. В смущение могут привести только надписи in – входы. На самом деле часть из коннекторов является выходами для звука. Мы ничего не сказали по поводу голубого. Это линейный аналоговый вход, наподобие (розового) микрофона. Закладку Улучшения предлагается рассмотреть ниже.

Гарнитура на передней панели системного блока

Второй в списке Realtek HD Audio 2nd output – это аудио-разъем фронтальной панели. Красная стрелка означает, что он не подключён. О чем уже упоминалось выше. Эта опция означает, что на материнской плате имеется свободный коннектор F_AUDIO, куда можно завести гарнитуру. Типичный его вид показан на снимке.

Если присмотреться, то можно заметить – второй слева нижний пин. Это ключ, по которому определяется раскладка разъёма. Электрический интерфейс приведён на скрине.

Распиновка поможет подключить сюда практически любую гарнитуру. Нужно обратить внимание, что на F_AUDIO могут выходить два различных физических интерфейса:

Таблица дана для второго случая, потому что первый изживает себя. Но в спецификации на материнскую плату нужно уточнить, с какими сигналами поставляется этот разъем. Помимо этого отдельно можно встретить внутренние порты USB под гарнитуры, но обычно никто их не использует, а вместо этого применяют те, что расположены на корпусе системного блока. На фото типичный совмещённый модуль для фронтальной панели системного блока из USB и аудио-jack. Два разъёма отличаются друг от друга положением ключа.

Цифровой аудио выход S/P-DIF

Последний компонент в меню устройств воспроизведения работает исправно, но в описании говорится что-то про загадочный внутренний порт ATAPI. Вы нигде не найдёте в интернете расшифровки этих слов. На самом деле это всего лишь коннектор S/P-DIF, которого нет на задней панели. Разъем на материнской плате пуст. Для чего S/P-DIF может понадобиться при настройке звука?

Интерфейс был представлен в 80-е годы (XX века) фирмами Sony и Philips после выхода первых цифровых CD-плееров. Для проигрывания музыки приходилось выполнять двойное преобразование аналог-цифра (обратное и прямое), что снижало качество. S/P-DIF передаёт на максимуме производительности потрясающую частоту выборки (дискретизации) до 768 кГц. Битрейт шины обычно составляет от 2 до 3,1 МГц в зависимости от этого параметра:

Чтобы оценить возможную пользу этого разъёма, обратим внимание на вкладку поддерживаемые интерфейсы.

Все три разновидности обеспечивают передачу цифрового звука с высоким разрешением для сложных акустических систем. Поскольку передаются они по одному и тому же каналу, то процесс совершенно прозрачен для пользователя. В некоторых случаях понадобятся кодеки или драйверы. S/P-DIF представляет собой гибридный выходной порт 3-в-1 для достижения максимальной совместимости с внешним оборудованием.

Как использовать S/P-DIF

Из конфигурации системной платы видно, что производитель (Gigabyte) не очень заботится о цифровом выводе S/P-DIF. Вместо этого на задней панели присутствует высокопроизводительный порт HDMI. Это гибридный интерфейс передачи аудио и видео информации по одной линии. Проблема только в том, что кабель стоит недёшево, в комплекте с техникой поставляется чрезвычайно редко и не всеми устройствами поддерживается. Колонки с интерфейсом HDMI чрезвычайно сложно найти, впрочем, то же самое можно сказать и про S/P-DIF (например, Polk Audio Woodbourne).

На фото видно, что коннектор представлен всего двумя пинами. Как утверждает молва, у Gigabyte здесь используется передатчик ALC883, который можно непосредственно заводить на оптический или коаксиальный вход 75 Ом любой аппаратуры. Для этого понадобится соответствующий кабель. Одни из пинов является схемной землёй, а другой – выходом цифрового звука. Для стыковки подойдёт штырьковый коннектор от системного вентилятора (кулера). Порты удалось найти на e-bay (ebay.com/sch/-/175673/i.html?_nkw=spdif). Правда, стоят они недёшево. Если имеется возможность, нужно спросить коннекторы в ближайшей мастерской по ремонту ПК, иногда там соглашаются продать по сходной цене компоненты.

На некоторых, даже и старых, материнских платах (Asus A7N8X-X) имеется коннектор S/P-DIF с входом. Это позволяет записывать здесь звук и выполнять некоторые другие операции. В таком случае пинов может быть не 2, а больше, например, 6. Их функции расписаны в руководстве пользователя (см. фото).

Аналоговый звук никогда не будет самым лучшим. Поэтому если нет возможности использовать S/P-DIF, то нужно купить кабель HDMI. Этот цифровой интерфейс обычно имеется на современных материнских платах. Его версию нужно смотреть в руководстве пользователя. Начиная с 2.0, интерфейс поддерживает передачу целых 32 независимых каналов. Разумеется, HDMI совместим с DTS и Dolby Digital, упомянутыми выше в связи с S/P-DIF. HDMI нацелен на любителей кино, а не на меломанов, потому что позволяет передавать одновременно видео высокой чёткости.

Для использования интерфейса требуется купить шнур, а на домашнем кинотеатре обнаружится входной разъем. Из сказанного должно быть понятно, что потребуется акустическая система 5.1 или 7.1 (в том числе +2), чтобы насладиться всеми преимуществами. В противном случае нет надобности использовать столь сложную аппаратуру.

Записывающие устройства

Эта тема фактически раскрыта. Аналоговый микрофон обычно вставляется в розовый jack рядом с наушниками, а USB-гарнитура иногда требует установки драйвера. Автору приходилось видеть одного деревенского системного администратора (население порядка 2500 человек), который говорил, что сложные наушники не требуют драйвера. Дело в том, что в посёлках не продают по-настоящему качественную аппаратуру, и не каждый о ней знает.

Сложная USB-гарнитура определяется в диспетчере устройств, как составное устройство. И это не работает, хотя иногда (мы не видели этого лично) в наушниках можно что-то слышать. Для Skype и общения это не годится, и все-таки рекомендуется поставить драйвер. Потому что внутри навороченных наушников частенько может стоять собственный контроллер.

Основная проблема у пользователей бывает та, что в настройках микрофона прописано нулевое усиление. Поэтому говоришь, а тебя не слышно. Это исправляется за пару минут. В начале говорилось, как зайти в устройства воспроизведения, а теперь нужно выбрать записывающие устройства. Выставить галки в контекстном меню, как указано выше и изменить усиление. Хотелось бы обратить внимание на то, что и у производителей встречаются ошибки. Так например, наш микрофон якобы стоит на передней панели, что не соответствует действительности. Он воткнут в jack рядом с колонками.

Проверка работоспособности осуществляется лёгким щелчком пальцами в районе приёма. При это индикатор в правой части окна частично окрасится зелёным. Если этого не происходит, значит звук не приходит, и сторонние программы для общения не виноваты. Дважды щелкаем по рабочему микрофону и идём на вкладку Уровни. Здесь все шкалы нужно выставить на максимум. Большинство программ самостоятельно регулируют уровень громкости гарнитуры, и об этом не нужно беспокоиться. Если индикатор при щелчке теперь зеленеет, то все в порядке. В противном случае проверяем драйверы, выключатели на микрофоне, потому что устройство работает некорректно.

В окне, помимо микрофона, ещё имеется стерео микшер. Это устройство системное, его не найдёшь на материнской плате. Оно отвечает за смешивание каналов. И если нужно выполнить полный захват звука, а не только микрофон, то следует выбрать стерео микшер устройством по умолчанию. Иные программы (Audacity) позволяют производить изменения налёту. Под линейным входом понимается голубой jack (см. выше).

Skype

Теперь не обязательно ставить Skype, потому что появилась онлайн-версия (web.skype.com/ru/). Для этого нужно поставить плагин на браузер.

После этого нужно будет дать разрешения брандмауэру, и можно начинать общаться. Минус в том, что нет опции проверочного вызова. Но если все настроено согласно нашим указаниям, то особых проблем не должно быть. Для проверки микрофона используйте любую программу захвата звука, в том числе встроенную в Windows Запись голоса. В новой Windows 10 при неправильных настройках микрофона высветится предупреждение, что является дополнительной гарантией и одновременно – сигналом выполнить проверку.

Это означает, что приложениям запрещено пользоваться микрофоном. Тогда здесь же, в звукозаписи, нужно зайти в параметры и дать разрешение. В противном случае микрофон работать не будет.

В устанавливаемом приложении скайп внутренние настройки одновременно изменяют системное усиление микрофона. Об этом нужно помнить и проверять их периодически вручную по схеме, описанной выше.

Как воспроизводится звук на ПК

Для начала стоит разобраться, каким образом компьютер воспроизводит звук. В аналоговых интерфейсах происходит преобразование цифрового двоичного сигнала из музыкальных или видео файлов в непрерывный. Первым на пути цепочки преобразователей стоят программное обеспечение или кодеки, которые распаковывают аудио файл и позволяют далее считывать медиа проигрывателю звуковые данные. Данные из центрального программного ядра после обработки поступают в звуковую плату, где происходит преобразование двоичного цифрового сигнала в аналоговый звуковой и его предварительное усиление. Далее информация поступает на звуковоспроизводящее устройство, наушники или колонки.

Существуют различные форматы, и у каждого своя специфика, разговаривать о которой не позволяет объем обзора. Поэтому считается обычно достаточным скачать из интернета и поставить K-Lite Codec Pack. Этот пакет поставляется с собственным весьма хорошим проигрывателем.

Настройка звука на компьютере в операционной среде Windows производится как с помощью стандартных средств системы, так и с помощью сторонних утилит (которые лучше не использовать). Ниже рассмотрим настройку звука с помощью стандартных средств, которые есть на любом компьютере. Для этого нужно перейти в меню «Пуск», далее «Панель инструментов» и выбрать иконку с надписью «Звук». Настройки, которые можно провести с помощью этой стандартной утилиты следующие:

Все вышеперечисленные действия будут возможны только в том случае, если корректно установлены драйвера для взаимодействия звуковой карты и материнской платы. Данные драйверы обычно идут на диске в комплекте с картой, либо на сайте Realtek (редко на другом). Чтобы проверить, корректно ли установлены драйверы, необходимо поступить следующим образом.

В меню «Пуск» навести курсор на «Мой компьютер» и открыть меню свойств с помощью правой кнопки мыши. Перейти в свойства, после чего нажать на строчку с надписью «Дополнительные параметры системы» (для Windows 7 и выше, для Windows XP этот шаг не требуется) и в открывшемся окне перейти на вкладку «Оборудование». После этого жмём кнопку «Диспетчер устройств» и можно увидеть все устройства, установленные в системе. Далее в дереве развернуть узел «Звуковые, видео и игровые устройства» и убедиться в том, что устройства функционируют корректно (нет жёлтенького значка с восклицательным знаком). Если имеются какие-либо неполадки, следует переустановить драйверы.

Если после всего вышеперечисленного звук все равно отсутствует или воспроизводится некорректно, необходимо проверить звуковоспроизводящее устройство. Гнездо, в которое оно включено, должно быть зелёного цвета. Также необходимо проверить целостность кабеля и попытаться воспроизвести, например, песню, используя сторонний источник (например, телефон, плеер и т.д.). Если при этом звук отсутствует или имеет сильные искажения – значит, динамики или наушники имеют свою неисправность и нуждаются в ремонте или замене.

ATA (AT Attachment) — параллельный интерфейс для подключения накопителей к ПК. В 90-е являлся стандартом, построенным на платформе IBM PC. В настоящее время стремительно вытесняется на рынке своим же последователем — SATA. С момента появления SATA, ATA переименовали в PATA (Parallel ATA).

История

Первоначально интерфейс получил предварительное название PC/AT Attachment («Соединение с PC/AT»), поскольку он предназначался для подключения к 16-битной шине ISA (известна как шина AT). В окончательной версии название переделали в «AT Attachment» во избежании проблем с торговыми марками.

Первая версия стандарта была разработана в 1986 году компанией Western Digital, она имела название IDE (Integrated Drive Electronics — «встроенная в привод электроника»). Название отображало существенное нововведение: контроллер привода располагался в нем самом, а не в виде отдельной платы расширения, как в предшествующем стандарте ST-506 и существовавших тогда интерфейсах SCSI и ST-412. Благодаря этому нововведению были улучшены характеристики накопителей. Меньшее расстояние до контроллера, упрощенное управление им, поскольку контроллер канала IDE абстрагировался от деталей работы привода, более дешевое производство.

Правильное название контроллера канала IDE — хост-адаптер, потому что он перешел от прямого управления приводом к обмену данными с ним по протоколу.

Интерфейс между контроллером и накопителем определен в стандарте АТА. Интерфейс оснащен 8 регистрами, которые занимают 8 адресов в пространстве ввода-вывода. Ширина шины данных равна 16 битам. Число каналов, находящихся в системе, может превышать 2. Важно, чтобы адреса каналов не пересекались с адресами других устройств ввода-вывода. Каждый канал позволяет подключить к себе 2 устройства (master и slave), однако в каждый момент времени может работать лишь одно устройство.

Принцип адресации CHS заключается в следующем: прежде всего блок головок устанавливается позиционером на требуемую дорожку, после чего выбирается требуемая головка, а затем из требуемого сектора считывается информация.

Стандарт EIDE (Enhanced IDE — «расширенный IDE») появился сразу вслед за IDE. Он позволял использовать приводы с емкостью более 528 Мб (504 МиБ), вплоть до 8,4 Гб.

Хоть эти аббревиатуры возникли в качестве торговых линеек, а не официальных названий стандарта, термины IDE и EIDE обычно употребляются вместо термина ATA.

После выхода стандарта Serial ATA («последовательный ATA»), который состоялся в 2003 году, традиционный ATA стал называться Parallel ATA, что подразумивало под собой ничто иное, как способ передачи данных по параллельному 40- или 80-жильному кабелю.

Первоначально, интерфейс применялся с жесткими дисками, однако затем стандарт был расширен для работы и с другими устройствами, преимущественно, со сменными носителями. На шину ATAPI подключали даже FDD. Такой расширенный стандарт получил название Advanced Technology Attachment Packet Interface (ATAPI), а полное наименование стандарта выглядит как ATA/ATAPI. ATAPI почти полностью совпадает со SCSI на уровне команд.

Сперва интерфейсы по подключению приводов CD-ROM не были стандартизованы, являясь исключительно частными разработками производителей приводов. По этой причине, для подключения CD-ROM необходимо было устанавливать отдельную плату расширения, настроенную под конкретного производителя. Некоторые версии звуковых карт, например Sound Blaster, оснащались именно такими портами. Выход на рынок ATAPI позволил стандартизировать всю периферию и дать возможность подключать ее к любому контроллеру.

Еще одним немаловажным этапом развития ATA стал переход от PIO (Programmed input/output — программный ввод/вывод) к DMA (Direct memory access — прямой доступ к памяти). В ходе использования PIO управлением считыванием данных с диска занимался центральный процессор, а это, в свою очередь, приводило к повышенной нагрузке на процессор и снижению его производтельности. По этой причине компьютеры, которые использовали интерфейс ATA, выполняли операции, связанные с диском, медленнее, чем компьютеры, работающие на SCSI и прочих интерфейсах. Внедрение DMA значительно сократило затраты процессорного времени на операции с диском.

Потоком данных в этой технологии управляет сам накопитель. Он считывает данные из памяти почти без участия процессора, а тот, в свою очередь, просто выдает команды на выполнение того или иного действия. При этом жесткий диск выдает сигнал запроса DMARQ на операцию DMA контроллеру. Если операция DMA возможна, контроллер посылает сигнал DMACK и жесткий диск выдает данные в 1-й регистр (DATA), с которого контроллер считывает их. Так, процессор практически не задействован в этой цепочке.

Операция DMA возможна только в том случае, если режим поддерживается одновременно BIOS, контроллером и операционной системой. В противном случае, возможен лишь режим PIO. При развитии стандарта (АТА-3), инженерами был введен дополнительный режим UltraDMA 2 (UDMA 33), который имеет временные характеристики DMA Mode 2. Однако, данные передаются и по переднему, и по заднему фронту сигнала DIOR/DIOW, что вдвое увеличивает скорость передачи данных по интерфейсу. Кроме того, введена проверка на четность CRC, что увеличивает надежность передачи.

История развития ATA включала в себя ряд барьеров (в частности, ограничения на максимальный размер диска в 504 МиБ, около 8 ГиБ, около 32 ГиБ, и 128 ГиБ), связанных с организацией доступа к данным. Большинство из этих барьеров, благодаря современным системам адресации, были преодолены. Впрочем, существовали и другие барьеры, в основном связанные с драйверами устройств, и организацией ввода/вывода в ОС, не работающих в ATA.

В оригинальной спецификации АТА предусматривался 28-битный режим адресации, что позволяло адресовать 2 28 (268 435 456) секторов по 512 байт каждый. Это давало максимальную емкость в 137 Гб (128 ГиБ). В стандартных PC BIOS поддерживал до 7,88 ГиБ (8,46 Гб), допуская максимум 1024 цилиндра, 256 головок и 63 сектора. Это ограничение на число цилиндров/головок/секторов CHS (Cyllinder-Head-Sector) в сочетании со стандартом IDE привело к ограничению адресуемого пространства в 504 МиБ (528 Мб). В целях преодоления этого ограничения была введена схема адресации LBA (Logical Block Address), что позволило адресовать до 7,88 ГиБ. Со временем, данное ограничение было снято. Это дало возможность адресовать сначала 32 ГиБ, а затем и 128 ГиБ, используя все 28 разрядов (в АТА-4) для адресации сектора. Запись 28-битного числа организована путем записи его частей в соответствующие регистры накопителя (с 1 по 8 бит в 4-й регистр, 9-16 в 5-й, 17-24 в 6-й и 25-28 в 7-й).

Адресация регистров организована тремя адресными линиями DA0-DA2. Первый регистр с адресом 0 — 16-разрядный. Он используется в целях передачи данных между диском и контроллером. Остальные регистры 8-битные и применяются для управления.

Новейшие спецификации ATA предполагают 48-битную адресацию, расширяя возможный предел до 128 ПиБ (144 петабайт).

Ограничения на размер проявляются в том, что система идентифицирует объем диска меньше его реального значения, либо же вовсе отказывается загружаться и виснет на стадии инициализации жестких дисков. Иногда проблему удатся решить обновлением BIOS. Другое возможное решение — использование специальных программ (например, Ontrack DiskManager), которые загружают в память свой драйвер до загрузки операционной системы. Недостатком таких решений является то, что используется нестандартная разбивка диска (разделы диска оказываются недоступны, в случае загрузки с обычной DOS-овской загрузочной дискеты). Впрочем, большинство современных ОС может работать с дисками большего размера, даже если BIOS компьютера не определяет размер как требуется.

Чтобы подключить HDD с интерфейсом PATA обычно используется специальный шлейф — 40-проводный кабель. Каждый шлейф обычно оснащен двумя или тремя разъемами, один из которых подключается к разъему контроллера на материнской плате, а остальные два — к дискам. В один момент времени шлейф P-ATA передает 16 бит данных. Иногда встречаются шлейфы IDE, которые позволяют подключать до трех дисков к одному IDE каналу, однако, в этом случае один из дисков работает в режиме read-only.

Часть 1

Давайте сразу разберем основные аббревиатуры, чтобы потом не путаться. Сначала интерфейс получил название «IDE» (Integrated Drive Electronics — «Диск со встроенным контроллером»), но проблема заключалась в том, что это было слишком общее определение, под которое могло подойти много чего, имеющего «диск» и «контроллер». В связи с этим был разработан стандарт, который получил название «ATA» (анг. AT Attachment). После появления устройств SATA, это название было изменено на PATA (Parallel ATA).

Многие компьютерщики иногда говорят IDE вместо ATA или — наоборот. В принципе, это — одно и то же, просто правильнее — ATA 🙂

Поначалу стандарт работал только с жёсткими дисками, но затем был изменен для работы и с другими устройствами. К таким устройствам относятся приводы CD и DVD-ROM, магнитооптические диски и ленточные накопители. Этот новый (расширенный) стандарт стал называться «Advanced Technology Attachment Packet Interface» (ATAPI), и поэтому полное его название выглядит как — «ATA/ATAPI».

Вот как выглядят разъемы этого образца на материнской плате (два нижних, верхний — флоппи диск):

Данный интерфейс развивался во времени и одним из значимых этапов стал переход от программного ввода-вывода данных (PIO — Programmed input-output) к прямому доступу к памяти (DMA — Direct Memory Access). Что это значит? При использовании программного метода ввода-вывода считыванием данных с диска управлял центральный процессор, что приводило к абсолютно лишней на него нагрузке, так как ЦП приходилось заниматься еще и дисковыми операциями.

В то время пальму первенства держал интерфейс обмена данными, носящий название скази («SCSI» — Small Computer System Interface). Он выгодно отличался высокой скоростью передачи и применялся в высокопроизводительных серверных платформах. Поэтому режим DMA для устройств IDE стал мощным толчком для дальнейшего развития стандарта.

Вот, к слову, как выглядит плата типичного контроллера, устанавливаемая производителями на свои изделия:

Главный чип здесь — MCU (Microcontroller Unit), он и осуществляет управление всеми операциями ввода-вывода накопителя и контролирует его работу.

Как видите (из второй колонки) скорости обмена данными через интерфейс постоянно увеличивались, что, в свою очередь, на этапе внедрения ревизии «Ultra ATA Mode 4» (он же — Ultra DMA/66 со скоростью передачи 66 мегабайт в секунду) вызвало необходимость внедрения нового интерфейсного кабеля с удвоенным количеством проводников (четвертая колонка в таблице).

Для сравнения — оба кабеля рядом:

На цвет не обращайте внимания 🙂 Кабель слева имеет 80 жил (проводников), справа — 40. Как мы видим из таблицы, раньше все кабели имели именно 40 жил. Но дело в том, что с ростом скоростей передачи данных резко возросла роль взаимных помех и наводок отдельных проводников в кабеле друг на друга.

Именно поэтому был введен новый кабель. Причем все дополнительные двадцать пар его проводов это — проводники заземления (Ground), чередующиеся с проводниками информационными. Такое чередование уменьшает емкостную связь между отдельными жилами и, таким образом, сокращает взаимные наводки. Да и если подумать логически, что там еще может быть, если самих контактов (штырьков) на устройстве осталось все так же 40 (без учета «ключа») — по одному на каждый провод. Последующим (более быстрым режимам) «UDMA5» и «UDMA6» также требовался 80-жильный кабель.

Но, — продолжим, чтобы закончить тему о кабелях. При возросших скоростях передачи данных появляется еще одно ограничение — на максимально допустимую длину кабеля. Стандарт ATA всегда устанавливал эту границу в 46 см. В продаже, к примеру, широко распространены кабели от 44-х до 48-ми сантиметров. Встречаются также изделия откровенно превышающие рекомендованный предел и, как Вы понимаете, их использование вряд ли можно рекомендовать.

Чтобы более полно осветить тему добавлю, что бывают еще, так называемые, «круглые» ATA шлейфы.

Это аппаратное ограничение было преодолено введением не физической (как раньше), а логической (условной) адресации, не имеющей уже ничего общего с реальной геометрией накопителя. Появились режимы работы для «больших» дисков «Large» и его преемник — «LBA» (Logical Block Address). Это позволяло адресовать (использовать) уже 8,46 гигабайта дискового пространства.

И вот тут на сцену выходит новый стандарт передачи данных — «SATA» (Serial ATA).

Это — переработанный, и улучшенный вариант предыдущего стандарта. Как Вы помните, АТА — параллельный интерфейс (Parallel), в то время как SATA — последовательный (Serial). В это время и происходит переименование отживающего свое «ATA» в «PATA» (Parallel ATA), однозначно указывая, таким образом, что это — параллельный интерфейс передачи данных.

В стандарте «SATA» Изменился также сам принцип передачи данных. Он получил название LVDS — низковольтная дифференциальная передача сигналов (англ. low-voltage differential signaling). Повышение скорости передачи и использование самосинхронизирующихся кодов позволяют отправлять больше данных по меньшему количеству проводов, чем в случае параллельной шины.

Тут надо понять следующее: все эти бешеные скорости это — скорость передачи данных по интерфейсному кабелю (от контроллера, с использованием предварительного кеширования и т.д.). И какая бы большая цифра здесь не была написана, реально нас должна интересовать скорость чтения/записи непосредственно с самих пластин (блинов) жесткого диска. Ведь именно она является узким местом в его быстродействии. Другое дело, что в новых моделях реализованы более совершенные алгоритмы по работе с данными, оптимизирована работа с кеш памятью устройства и т.д.

На данный момент (в стандартных настольных конфигурациях) Вы вряд ли увидите скорость чтения с пластин, превышающую 100-120 мегабайт в секунду. Как видите, эта цифра только сейчас подошла к пределу пропускной способности старого стандарта Ultra ATA 133 (133 мегабайта в секунду). Как мы говорили выше, скорости передачи в SATA достигаются за счет другого, а все эти «300», и «600» мегабайт в секунду (три и шесть гигабит в секунду, соответственно) — работа на перспективу (твердотельные SSD накопители), а при их чрезмерном выпячивании — бессмысленная реклама, сбивающая с толку неподготовленного пользователя.

О том, как правильно подключать кабели передачи данных, смотрите в видео ниже:

Источник

atapi внутренний разъем atapi что это звук

IDE ATA/ATAPI контроллеры

Часть 1

Интерфейс IDE

Интерфейс IDE, ATA, PATA и ATAPI, что это такое и как он работает?

Что такое интерфейс IDE и из чего он состоит?

История и терминология интерфейса IDE

Главный и подчиненный диски, как они работали?

Внутренний разъем atapi где он

Быстрая настройка

Устройства воспроизведения

Стандартный аналоговый выход

Гарнитура на передней панели системного блока

Цифровой аудио выход S/P-DIF

Как использовать S/P-DIF

Записывающие устройства

Skype

Как воспроизводится звук на ПК

История

Часть 1