Serial ATA Kabloları

1. IDE ARABİRİMİ (INTEGRATED DRIVE ELECTRONICS)

IDE, devreni denetleyici kısmının sürücü üzerinde olduğu herhangi bir arabirime verilecek, jenerik isimdir; ATA ise belirli bir IDE arabirim türüne karşılık gelir. IDE arabiriminin tek popüler türü ATA olduğu için, bu iki terim teknik açıdan doğru olmasa da genellikle birbiri yerine kullanılır.

ATA, 16 bit ISA veri yolu olarak da bilinen bir AT veri yolu sürümüne doğrudan takılan sabit disk sürücülerine karşılık gelir. Entegre ISA (AT-veri yolu) denetleyicileri olan ilk sürücülere hardcard adı verilmişti; bunlar doğrudan bir ISA veri yolu denetleyici kartına takılmış ve bir yuvaya tek bir birim halinde takılan tek bir sabit diskten oluşuyordu. IDE bir sürücüde disk denetleyici sürücüye entegredir ve bir sürücü/denetleyici bileşimi genellikle ana kart veya veri yolu adaptör kartı üzerindeki bir veri yolu bağlantı noktasına takılır. Sürücü ve denetleyicinin birleştirilmesi kurulumu büyük ölçüde basitleştirir, çünkü denetleyiciden sürücüye giden ayrı güç veya sinyal kabloları gerekmez. Sürücü ve denetleyici bileşimleri, eski denetleyici ve sürücü ayarlarından daha yüksek performans sunabilir.
Çoğu sistemin ana kartındaki IDE denetleyici, aslında basitleştirilmiş bir veri yolu yuvasından ibarettir. ATA IDE kurulumlarında bu bağlantılar, normalde standart 16 bit ISA veri yolunda bulunacak 98 bacağın 40 bacaklı bir alt kümesini içerir. Daha küçük olan 2 inç ATA sürücülerinin güç ve konfigürasyon bacaklarını da içeren, 44 bacaklı bir set kullandığını hatırlayalım.

IDE sürücülerden bahsedilirken, ATA IDE sürümü çok popüler olduğu için, genellikle bahsedilen tek tür olur. Ancak farklı veri yollarına dayalı başka IDE sürücü türleri de vardır.

IDE sürücülerinin eski ve bağımsız denetleyici tabanlı arabirimlere olan birincil avantajları, maliyetleridir. Başka bir avantajları da performanstır.

1.1. IDE Veri Yolu Sürümleri

Bir zamanlar temel üç IDE arabirim türü, farklı veri yolu standartlarına dayalı farklarla piyasada yer almıştır:

  • AT Attachment (ATA) IDE (16 bit ISA)

  • XT IDE (8 bit ISA)

  • MCA IDE (16 bit Micro Channel)

Bunlar arasında sadece ATA sürümü bugün kullanılır ve yeni, daha hızlı ve güçlü sürümlerinin piyasaya çıkmasıyla gelişmiştir. Bu geliştirilmiş ATA sürümlerine ATA-2 ve üzeri isimleri verilir. Bunlara EIDE (Enhanced IDE), Fast-ATA, ultra-ATA ve Ultra-DMA gibi adlar da verilmiştir.

XT ve ATA sürümleri, standardize edilmiş 40 bacaklı bağlantı ve kablolara sahiptir ama bağlantıların hafif farklı bacak dizilimleri birbiriyle uyumsuz olmalarına neden olur. MCA IDE ise tamamen farklı 72 bacaklı ve sadece MCA veri yolu sistemleri için tasarlanmış bir bağlantı kullanır.

Bir IDE sürücü konfigürasyonunda sürücü ile ana kart tabanlı ana sistem arabirimi arasında sadece 16 bit bant genişliği elde edilir. Bu genellikle bir darboğaz oluşturmaz, çünkü bir veya iki sabit sürücü denetleyiciye 6 bit bir kanalı dolduracak kadar bile veri sunamaz.

Çoğu modern ISA/PCI sisteminde ana kart üzerinde bir ATA bağlantısı görürsünüz. Ana kartınızda bu bağlantılardan biri yoksa ve sisteminize bir AT IDE sürücüsü takmak isterseniz, sisteme ISA veya PCI veri yolu yuvaları aracılığı ile bir (veya iki) ATA arabirimi ekleyen bir adaptör kart satın alabilirsiniz.

2. ATA STANDARTLARI

Bugün ATA arabirimi adını verdiğimiz şey, büyük PC, sürücü ve bileşen üreticilerinin temsilcilerinden oluşan bağımsız bir grup tarafından denetlenir. Bu gruba Technical Committee T13 adı verilmiştir ve depolama arabiriminin tüm AT Attachment (ATA) arabirim standartlarından sorumludur. T13 temel olarak kamuya açık bir organizasyon olduğu için, bütün çalışma taslakları, tartışmaları ve toplantıları herkese açıktır.

  • ATA arabirimi aşağıdaki sırayla tanıtılan çeşitli ardışık standart sürümleri halinde gelişmiştir.

  • ATA-1 (1986-1994)

  • ATA-2 (1996; aynı zamanda Fast-ATA, Fast-ATA-2 ve EIDE olarak da anılır)

  • ATA-3 (1997)

  • ATA-4 (1998; aynı zamanda ultra-ATA/33 olarak da anılır)

  • ATA-5(1999-günümüz; aynı zamanda ultra-ATA/66 olarak da anılır)

Her ATA sürümü geriye doğru uyumludur. Cihaz ve arabirim sürümlerinin uyuşmadığı durumlarda, iki cihazın düşük sürümünün becerilerini kullanarak çalışırlar.

2.1. ATA-1 (AT Attachment Interface For Disk Drives)

ATA-1, disk sürücülerle ISA (AT) veri yoluna dayalı ana sistemler arasında entegre bir veri yolu arabirimi olan orijinal AT Attachment arabirimini tanımlamıştır. ATA-1 spefikasyonu ile tanıtılarak belgelenen önemli özellikler aşağıdadır;

  • 40/44 bacaklı bağlantı ve kablolar

  • Master/Slave veya Cable Select sürücü konfigürasyon seçenekleri

  • Temel PIO (Programmed I/O) ve DMA (Direct Memory Access) kipleri için sinyal zamanlama

  • CHS (Cylinder Head Sector) ve LBA (Logical Block Address) sürücü parametre dönüşümleri

ATA standartları IDE sürücülerinin ISA/PCI veri yolu sistemleri ile arabirim kurması konusundaki uyumsuzluk ve problemleri ortadan kaldırma konusunda çok yol almıştır. ATA spesifikasyonları 40 bacaklı bağlantı üzerindeki sinyalleri, bu sinyallerin işlev ve zamanlamalarını ve kablo spesifikasyonlarını tanımlar.

2.1.2. ATA I/O Bağlantısı

ATA arabirim bağlantısı 40 veya 44 bacaklı, fiş türü ve genellikle tersine takılma olasılığını önlemek için işaretlenmiş olan bir bağlantıdır. Üreticiler işaretli bir bağlantı üretmek için genellikle erkek fişten 20 numaralı bacağı çıkartır ve dişi bağlantıdan da 20 numaralı deliği bloke eder. Bazı kablolar ayrıca üst tarafta, cihaz üzerindeki bir çentiğe oturan bir çıkıntı içerir.

Şekil 2.1: IDE bağlantısının ve güç kablosunun takılması

Bağlantı bacak diziliminin toplam 44 bacak göstermesine karşın, çoğu 3 inç ve daha büyük ATA sürücüde sadece ilk 40’ının kullanıldığını hatırlatırım. Gösterilen bu ek dört bacak (41-44 numaralı bacaklar), temel olarak notebook ve diz üstü sistemlerde kullanılan, daha küçük 2 sürücülerde bulunan bir üst kümedir. Bu sürücülerin ayrı bir güç bağlantısı için yerleri yoktur, bu yüzden ek bacakların temel tasarım amaçları sürücüye güç vermektir.

Şekil 2.2: IDE bağlantısı

2.1.3. ATA I/O Kablosu

Veri yolu adaptör devreleri ile sürücü (denetleyici) arasındaki sinyalleri taşımak için 40 bağlantılı bir şerit kablo kullanılır. Sinyal bütünlüğünü maksimize etmek ve potansiyel zamanlama ve parazit problemlerini ortadan kaldırmak için, kablonun 0,46 metreden (18inç) daha uzun olmaması gerekir.

Günümüzde IDE kabloların temel iki varyasyonu kullanılır; bunlardan biri 40, diğeri ise 80 iletkenlidir. Her ikisi de 40 bacaklı bağlantılar kullanır, 80 bağlantılı sürümde ek kablolar toprağa bağlanır. Bu ek bağlantılar, parazit ve girişimi azaltmak için tasarlanmıştır ve arabirimin 66 MHz hızında çalışmaya (UltraATA/66 veya UltraDMA/66) ayarlanması durumunda gereklidirler. 80 iletkenli kablo daha düşük hızlarda da kullanılabilir, gerçi bu şart değildir ama, sinyal bütünlüğü iyileşecektir, bu yüzden hangi sürücüyü kullanırsanız kullanın, önerilen sürüm budur.

2.1.4. ATA Sinyalleri

20 numaralı bacak, kablo yönü için işaret olarak kullanılır ve arabirime bağlı değildir. Bu bacağın bütün ATA bağlantılarında eksik olması gerekir.

39 numaralı bacak, çift amaçlı ve çok katlı bir sinyal olan Drive Active/Slave Present (DASP) sinyalini taşır. Güç verildiğinde gerçekleşen ilk kullanıma hazırlık sırasında bu sinyal arabirim üzerinde bağımlı bir sürücü olup olmadığını gösterir.

28 numaralı bacak, çift amaçlı bir bağlantı olan Cable Select veya Spindle Synchronization signal (CSEL veya SPSYNC) sinyalini taşır; ancak belirli bir süzende sadece iki işlevden birini kullanabilir.

2.1.4.1. Çift Sürücü Konfigürasyonları

ATA standardı AT veri yolunu bir papatya zinciri konfigürasyonunda iki sürücüyle çalıştırmak için de bir seçenek içerir. Birincil sürücü (sürücü 0) ana (master), ikincil sürücü (sürücü 1) de bağımlı (slave) olur. Bir sürücünün ana veya bağımlı olmasını sürücü üzerindeki atlayıcı veya anahtarı ayarlayarak, ya da arabirim üzerindeki Cable Select (CSEL) adlı özel bir hattı kullanarak ve sürücü üzerinde CS atlayıcısını kullanarak sağlayabilirsiniz. Çoğu IDE sürücüsü olası dört ayarla yapılandırılabilir:

  • Ana (tek sürücü)

  • Ana (çift sürücü)

  • Bağımlı (tek sürücü)

  • Kablo seçimi (Cable Select)

Her IDE sürücüsü kendi denetleyicisini içerdiği için, bir sürücüye ana, diğerine de bağımlı olduğunu özellikle bildirmeniz gerekir.

ATA spefikasyonu tamamen izleyen çoğu sürücü artık konfigürasyon için sadece bir tek atlayıcı (master/slave) gerektirir. Birkaç tanesi ayrıca bağımlı mevcut atlayıcısı da gerektirir.

Şekil 2.3: ATA bacak bağlantıları

2.1.5. ATA Komutları

ATA IDE arabiriminin en iyi özelliklerinden biri, geliştirilmiş komut setidir. ATA IDE arabirimi, IBM’in orijinal AT sisteminde kullandığı WD1003 denetleyicisine göre modellenmiştir.

ATA spefikasyonu bütün WD1003 komutlarının desteklenmesine ek olarak, performans ve becerileri iyileştirmek için çok sayıda komut da eklemiştir.

En önemli komut olan, Identify Drive; sürücünün kendi hakkındaki bütün ayrıntıları veren, 512 byte’lık bir blok veri aktarımına neden olur. Bu komut aracılığı ile bütün model numarası, işletim parametreleri ve hatta seri numarasına varıncaya kadar belirleyebilir. Identify Drive verileri size sürücü hakkında çok sayıda bilgi verebilir:

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki silindi sayısı

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki kafa sayısı

  • Önerilen (varsayılan) aktarım kipindeki iz başına sektör sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki silindir sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki kafa sayısı

  • Etkin aktarım kipindeki iz başına sektör sayısı

  • Üretici ve model numarası

  • Firmware revizyonu

  • Seri numarası

  • Sektör tampon belleğe alma becerilerini gösteren tampon türü

Kamuya açık çok sayıda program, sürücüde bu komutu yürüterek bilgileri ekranda raporlayabilir.

Çok önemli diğer iki komut da Read Multiple ve Write Multiple komutlarıdır. Bu komutlar çok sektörlük veri transferlerine izin verir ve sistemdeki blok kipli Programmed I/O (PIO) becerileriyle birleştirildiğinde, tek sektörlük PIO transferlerine oranla inanılmaz hızlı veri transferleri sağlayabilir.

Aralarında üreticiye özgü komutlar adı verilen komutları uygulaması için sürücü üreticisine de yer bırakan çok sayıda başka geliştirilmiş komut da vardır. Genellikle düşük seviyeli format ve kusur yönetimi gibi özellikler bu üreticiye özgü komutlarla denetlenir.

2.2. ATA-2 (AT Attachment Interface with Extensions)

ATA-2, orijinal ATA standardının büyük bir terfiiydi. Muhtemelen en büyük değişiklik, filozofik değişiklikti. ATA-2 sadece disk sürücüleri değil, genel bağlamda ana sistemlerle depolama cihazları arasında bir arabirim tanımlayacak şekilde güncellenmişti. ATA-2’ye eklenen önemli özellikler, ATA ile karşılaştırıldığında aşağıdaki gibidir;

  • Daha hızlı PIO ve DMA transfer kipleri

  • Güç yönetimi desteği

  • Çıkartılabilir cihaz desteği

  • PCMCIA (PC card) cihaz desteği

  • 137,4 GB’a kadar tanımlı cihaz desteği

  • 8,4 GB’a kadar kapasiteli sürücüler için tanımlı standart CHS/LBA dönüşüm yöntemleri

ATA-2 aynı zamanda fast-ATA veya fast-ATA-2 ve EIDE gibi resmi olmayan pazarlama terimleriyle de anılır.

2.3. ATA-3 (AT Attachment 3 Interface)

ATA-3’ün getirdiği en önemli özellikler aşağıdaki gibidir:

  • Tek kelimelik (8 bit) transfer protokolleri kaldırılmıştır.

  • Cihaz performans düşüşü tahmini için S.M.A.R.T. (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology) desteği eklenmiştir.

  • Cihaz erişimine parola koruması sağlayan güvenlik kipi eklenmiştir.

  • Daha yüksek transfer hızlarında parazit sorunlarını çözmek için kaynak vealıcı veri yolu sonlanması önerileri

ATA-2 ve ATA-3, orijinal ATA (IDE) spefikasyonunun uzantılarıdır. En önemli eklemeler, hızlı PIO ve DMA kipleri gibi performans artıran özelliklerdir. ATA-3 özellikle hızlı kip 4 transferleri için geliştirilmiş güvenlik getirir. ATA-3 aynı zamanda basit bir parola tabanlı güvenlik algoritması, daha gelişkin güç yönetimi ve S.M.A.R.T. getirir. Bu da sürücünün hataya neden olabilecek problemleri izleyerek, veri kaybını önlemesine yardımcı olur.

ATA-2 (EIDE), ATA-3 ve ATA-4’ün orijinal ATA/IDE arabirimini geliştirdiği temel dört alan vardır:

  • Artan maksimum sürücü kapasitesi

  • Daha hızlı veri transferleri

  • İkincil çift cihaz kanalı

  • ATAPI (ATA Program Interface)

2.4. ATA/ATAPI-4 (AT Attachment 4 with Packet Interface Extension)

ATA-4, standarda önemli bir çok ekleme getirir. Bunlar arasında CD-ROM sürücüler, LS-120 SuperDisk disket sürücüler, bant sürücüleri ve diğer depolama cihazı türlerinin ortak bir arabirim aracılığı ile bağlanmasına olanak veren ve AT Attachment Packet Interface (ATAPI) şeklinde bilinen Packet Command özelliği yer alır. ATA-4 aynı zamanda ultra-DMA veya ultra-ATA olarak bilinen 33MB/s transfer kipini de getirir.

ATA-4 ile gelen önemli özellikler aşağıdadır:

  • 33MB/s’ye kadar Ultra-DMA (UDMA) transfer kipleri (UDMA/33 ve ultra-ATA/33 olarak anılır)

  • Dahili ATAPI desteği

  • Gelişmiş güç yönetimi desteği

  • Artan parazit dirençliliği için opsiyonel bir 80 iletkenli 40 bacaklı kablo tanımı

  • Compact Flash Adapter (CFA) desteği

  • 9,4TB üzeri sürücüler için geliştirlmiş BIOS desteği

ATA-4, ATAPI desteğini ATA standardının bir parçası kılar ve bu sayede ATAPI artık harici bir ATA arabirimi değil, tamamen bütünleşik bir parçası olur.

2.5. ATA/ATAPI-5 (AT Attachment 5 with Packet Interface)

ATA standardının bu revizyonu 2000 yılının başlarında onaylanmıştır ve ATA-4’ün üzerine inşa edilmiştir. Bu standardın getirdiği özellikler aşağıdadır:

  • 66MB/s’ye kadar Ultra-DMA (UDMA) transfer kipleri (UDMA/66 veya ultra-ATA/66)

  • 80 iletkenli kabloların otomatik algılanması özelliği

  • UDMA/33’ten hızlı UDMA transfer kipleri sadece 80 iletkenli bir kablo algılandığında etkinleştirilir.

Orijinal ATA’dan ATA-5’e kadar olan bütün standartlar uyumludur. ATA-5, ultra-ATA patlama kipi transfer hızını, ayar sürelerini azaltıp saat hızını artırarak ikiye katlaya ultra-ATA/66 içerir. Bu daha yüksek saat hızı girişimi artırır, bu da ATA ve ultra-ATA tarafından kullanılan standart 40 bacaklı kabloda sorunlara yol açar. Parazit ve girişimi önlemek için yeni bir 40 bacaklı 80 iletkenli kablo geliştirilmiştir. Bu kablo ilk kez ATA-4 ile tanıtılmıştır ama, ultra-ATA/66 kipinin desteklenmesi için ATA-5’te kullanımı mecbur tutulmuştur.

40 bacaklı 80 iletkenli kablolar Cable Select özelliğini destekler ve renk kodlu fişleri vardır. Mavi fiş ATA ana sistem arabirimine (genellikle ana kart üzerinde) takılmalıdır. Siyah fiş, birincil sürücünün takılacağı ana sürücü konumudur. Gri (ortadaki) fiş ise bağımlı cihazlar içindir.

UDMA/33 veya UDMA/66 kipini kullanmak için ATA arabiriminiz, sürücünüz, BIOS ve kablonuzun kullanmak istediğiniz kipi desteklemesi gerekir. İşletim sisteminin de Direct Memory Access (DMA) becerili olması gerekir. Eski Windows 95 ve NT sürümleri (Service Pack 3 öncesi) bu daha hızlı kiplerden tam anlamıyla faydalanabilmeniz için ek veya güncellenmiş sürücüler gerekir.

3. HIZLI VERİ TRANSFERİ

ATA-2/EIDE ve ATA-3, sürücüye veri getirip götürmek için birkaç yüksek performanslı kip tanımlar. Bu hızlı kipler yeni spefikasyonların ana parçalarıdır ve geliştirilmelerinin de temel gerekçeleridir.

PIO kipi verilerin sürücüye ve sürücüden ne kadar hızlı transfer edileceğini belirler. Olası en yavaş kip olan PIO 0’da, veri döngü süresi 600 ns’yi geçemez. Tek bir döngüde 16 bit veri sürücüye aktarılır, bu da teorik PIO Mode 0 (600 ns döngü süresi) transfer hızını 3,3MB/s yapar. Yüksek performanslı ATA-2 (EIDE) sürücülerinin çoğu günümüzde 16,6 MB/s transfer hızı sunan PIO Mode 4’ü destekler. 3 veya 4 kipinde çalışmak için sistem üzerindeki IDE portunun bir yerel veri yolu portu olması gerekir. Bu da bir VL-Bus veya PCI bağlantısı aracılığı ile çalışması gerektiği anlamına gelir. ATA-2 /EIDE desteği olan çoğu anakart, kart üzerinde çift IDE bağlantısına sahiptir ve bunların çoğu da tam hızda aktarım sunar.

3.1. DMA Transfer Kipleri

ATA-2 ve daha yeni sürücüler aynı zamanda Direct Memory Access (DMA) transferlerini destekler. DMA, vericilerin sürücü ile bellek arasında PIO’nun aksine doğrudan, işlemciyi bir ara katman olarak kullanmaksızın aktarıldığı anlamına gelir. Bunun etkisi de verilerin işlemciye aktarılması işinin büyük kısmının ortadan kalkmasıdır ki, sonuç olarak transfer gerçekleşirken işlemcinin başka şeyler yapmasına olanak verir.

Doğrudan bellek erişiminin farklı iki türü vardır: DMA ve busmastering DMA. Normal DMA, karmaşık soyutlama, sistem veri yolunu ele geçirme ve verileri transfer etme işlerinin gerçekleştirilmesi için sistemin ana kartındaki eski DMA denetleyicisini kullanır. Busmastering DMA ise bütün bu işleri arabirimdeki devrelerle yapar.

3.2. Busmaster IDE Kipleri ve Transfer Hızları

4. ATAPI (ATA Packet Interface)

ATAPI, CD-ROM ve bant sürücüleri gibi sıradan bir ATA (IDE) bağlantısına takılan cihazlar için gereken komutları sunmak üzere tasarlanmış bir standarttır. ATAPI donanımının temel avantajı, ucuz olması ve mevcut adaptörüz ile çalışmasıdır.
Bant sürücüleri için ATAPI, bant cihazlarına takılan popüler disket denetleyici ile karşılaştırıldığında üstün bir performans ve güvenirlik potansiyeline sahiptir. ATAPI aynı zamanda LS-120 SuperDisk sürücüleri ve lomega Zip ve Jaz dahili sürücüleri gibi başka çıkartılabilir depolama cihazlarının çalıştırılmasında da kullanılır.

Bütün modern IDE CD-ROM’lar ATAPI , protokollerini destekler, üstelik terimler de genellikle eşanlamlıdır. Başka bir deyişle, bir ATAPI CD-ROM, bir IDE CD-ROM’dur ve aksi de doğrudur.

5. Yuvarlatılmış IDE ve Floppy Kablolar

Bildiğiniz gibi sabit disklerimizi bağladığımız kablolar yassı ve oldukça geniş kablolar. Kasasının içini düzenlemeye meraklı herkes, bu kabloların fazlalıklarını sağa sola tıkıştırmaya çalışırken, “keşke bu kablolar daha ince olsa” diye düşünmüştür.Bu yassı kabloların asıl getirdiği sorun, kasa içindeki hava akışını zorlaştırmaları. Ana karttan çıkıp, sabit disklere ve CD-ROM sürücüye uzanan kablolar, kasanın ön bölümü ile arka bölümü arasında adeta bir duvar örüyorlar ve siz kasaya ek fan bile taksanız, hava akışı bu kablolar yüzünden zorlaşıyor. Özellikle soğutmayı problem eden, overclock meraklıları için bu kabul edilemeyecek bir durum tabii ki. Çözüm ise IDE kablosunu oluşturan ince kabloları yan yana sıralayarak değil de bir araya derleyerek, kablonun orta bölümlerini yuvarlatmak. Bu durumda kablonun hava akışını önleme sorunu ortadan kalkıyor. İlk başta kullanıcılar bu kabloları kendileri yapıyorlardı, ama overclock konusu artık herkesin uğraştığı bir konu olunca, bu kabloların da seri üretimi başladı

Şekil 5.1: Yuvarlatılmış ATA kablo ve bildiğimiz yassı kablo
Şekil 5.2: Yuvarlatılmış ATA kablo ve bildiğimiz yassı kablonun kasadaki bağlantısı

Hazırlayan

Seçil ÖZÇILNAK

Bir Cevap Yazın