• دیسک های سخت:
دیسک های سخت یا هارددیسک از یک یا چند صفحه ء گرد، ازجنس آلیاژهای آلومینیم یا سرامیک تشکیل شده است که بر روی یک محور درون محفظه بسته ای (دیسک گردان) قرار دارند.این صفحه یا صفحه ها به وسیلهء موتوری،حول محور دیسک گردان با سرعتی درحدود چند هزار دوردردقیقه می چرخد.
یک یا چند بازوی دسترسی، بسته به تعداد رویهء دیسک، هد یا هدها را در امتداد شعاع به جلووعقب می برد وبه این ترتیب، اطلاعات روی هرشیار (track) می تواند خوانده شود.
گنجایش این دیسک ها خیلی بیشتر از دیسک فلاپی است و به ده ها گیگابایت می رسد.
• نحوهء ذخیره سازی اطلاعات:
روی دیسک های مغناطیسی رایانه ای ، بلافاصله بعد از ساخت (دیسک خام ) نمی توان اطلاعات وارد کرد بلکه بایداول به وسیلهء رایانه آن رافرمت(Format) نمود.
فرمت کردن یعنی تقسیم بندی دیسک و آماده کردن آن برای نوشتن اطلاعات.
فرض کنیدکه دیسک با دوایرمتحدالمرکزی به فواصل مساوی تقسیم شده است.
فاصلهء هردودایره را شیار(Track) می گویند.
تعداد شیارها، به نوع واندازهء دیسک بستگی دارد.
هریک ازاین شیارها، به وسیلهء شعاع های دیسک به تعدادی قطعهء مساوی تقسیم میشود.
هریک از این قطعه ها را بخش یا قطاع یا سکتورمی گویند.
درهربخش بایت های اطلاعاتی به صورت بیت های پشت سرهم قرار می گیرند.
با این که طول هر بخش از شیارهای مختلف باهم یکسان نیست اماظرفیت اطلاعاتی آنهاباهم مساوی ومعمولاٌ 512 بایت است.
پس هرچه به طرف مرکزدیسک نزدیک شویم، بیت ها به هم نزدیکتر میشوند.
نحوهء شماره گذاری این
شیارها ازلبهء بیرونی به طرف داخل یا مرکزدیسک است.
دردیسک های سخت شیارهای هم شماره یک استوانه راتشکیل می دهندکه به آن ((سیلندر)) گفته میشود.
برای مثال شیارهای شمارهء صفر، سیلندر شمارهء صفر و همهء شیارهای شمارهء 20 ، سیلندرشمارهء20 را میسازند.
همانطورکه درشکل هم می بینیم طول سکتورهادرشیارهای خارجی بیشتر از داخلی است ودرنتیجه، چگالی اطلاعات درشیارهای داخلی بیشتراست.
به عبارتی دیگر در شیارهای خارجی تر مقداری ازفضای اطلاعاتی هدررفته است.
درهارددیسک های امروزی، برای اضافه کردن ظرفیت اطلاعاتی، روشی را به کارمی برند، به این ترتیب که سطح دیسک را به zoneها یا منطقه هایی تقسیم می کنند.
هر zone شامل تعدادی شیاراست.
تعداد سکتور درهرشیار، دریک zone بخصوص برابراست ولی این تعداد درzone های متفاوت مختلف است.
این تقسیم بندی وسایرکارهای نامتعارف، به وسیلهء مدارات کنترل کننده روی هارددیسک طوری شبیه سازی میشوندکه نرم افزارروی رایانه این تغییرات را نمی بیند وهارددیسک را مانند یک هارددیسک ساده فرض می کند.
در CD و DVD ، ازروش دیگری استفاده می کنند که تلفات فضای اطلاعاتی تقریباٌ به صفر می رسد.
در این روش شیارها به صورت دوایر متحدالمرکزجداازهم نیستند، بلکه پیوسته وحلزونی شکل هستند وطول هرسکتورثابت است.
هرچند که این روش از نظر گنجایش بهینه است اما سرعت دسترسی به اطلاعات در آن کمتراست.
دقت کنید که CDها را دراصل برای ذخیرهء دیجیتالی صوت طراحی کرده بوده اند و در نتیجه، سرعت دسترسی درآنها اهمیت نداشته است.
• ظرفیت دیسکت ها :
ظرفیت دیسکت های مغناطیسی، به سطح مفید و چگالی و داده ها بستگی دارد.
چگالی داده ها را د وعامل، تعداد بیت درهراینچ شیاروتعداد شیاردر هراینچ شعاع دیسک تعیین می کند که هرروزه سعی میشودچگالی داده ها راازیادترکنند.
به طورمثال، دیسک های فلاپی اولیه که در PCها کاربردداشت، یک رویه بودند یعنی تنها یک طرف دیسک باماده مغناطیس شونده پوشانده شده بود.
این دیسک ها دارای چگالی مغناطیسی اندکی بودند.
آنهارا به اختصارSS-DD (یک رویه با چگالی مضاعف) می گویند.
امروزه استفاده ازاین دیسک ها منسوخ شده است.
چندی بعد کارخانه های سازنده، دیسک های دورویه ای (DS) با همان چگالی را تولید کردند.
سپس دیسک هایی با چگالی بیشتر، ساخته شد که به آنها چگالی بالا یا HD است نیز وجود دارد، که به آن ED می گویند.
نوعی ازدورویه با چگالی زیاد(دوبرابرچگالی بالا) که به آن DS-ED می گویند دارای ظرفیت 88/2 مگابایت می باشد.
• روش های دسترسی به اطلاعات در حافظه ها :
به طورکلی، حافظه ها ازنظر نوع دسترسی به اطلاعاتشان به دو دسته تقسیم میشود:
ترتیبی
مستقیم ( اتفاقی )
دستیابی به اطلاعات روی نوارهای مغناطیسی به صورت ترتیبی، مانند نوارضبط صوت است.
یعنی اگر به اطلاعاتی که در انتهای نوار ضبط شده، نیاز باشد باید تمام نوار را در زیر هدخوانده عبورداد تابه آن اطلاعات رسید اما برای دسترسی به اطلاعات روی بخش (Sector) یک دیسک می توان با جلووعقب بردن هد به شیار(Track) مربوط به آن بخش دست یافت سپس با چرخش دیسک، به بخش یا سکتور موردنظررسید.
به این نوع ((دسترسی مستقیم یا اتفاقی)) می گویند.
سرعت دسترسی به اطلاعات در روش مستقیم ، زیادتر از روش ترتیبی است.
دستیابی به اطلاعات روی نوارهای مغناطیسی به صورت ترتیبی، مانند نوارضبط صوت است.
سرعت دسترسی به اطلاعات در روش مستقیم ، زیادتر از روش ترتیبی است.
فناوری IDE : معمولاٌ رابط اولیه ای که در اتصال یک درایو هاردیسک به PC جدید مورد استفاده قرار می گیرد ، IDE نامیده می شود.
حقیقت جالبی که وجود دارد اینست که نام واقعی این رابط ATA می باشد و به این حقیقت اشاره دارد که این رابط در اصل به منظور اتصال یک درایو ترکیبی و کنترلر به گذرگاه رایانه IBM AT در سال 1984 طراحی شده است، در غیر این صورت، به عنوان ISA ( معماری استاندارد صنعتی ) شناخته می شود.
IDE ، اصطلاحی است که از ادارات فروش برخی از سازندگان درایو برای توصیف ترکیب درایو/ کنترلر که در درایو های دارای رابط ATA بکار می رود ، گرفته شده است.
Integrated Drive Electronicsبه این حقیقت اشاره دارد که قسمت های الکترونیکی رابط یا کنترلر در درایو ساخته شده است و یک بورد مجزا همانند رابط های درایو قبلی نیست.امروزه ، ATA نه تنها برای هاردیسک ها ، بلکه درایوهای CD-ROM ، CD-RW ،درایو های DVD ، فلاپی درایو های SuperDisk با ظرفیت بالا و درایوهای نوار به کار می رود.حتی هنوز هم تصور می شود که ATA ، رابط هاردیسک است و مستقیماً از کنترلر مجزا و رابط های هارددرایو که قبل از ATAاستفاده می شدند ، ایجاد شده است.از آنجا که رابط ATA مستقیماً در تمام مجموعه تراشه های مادربورد مجتمع می شوند ، بنابراین ، ATA رابط ذخیره گاه اولیه ای است که در اکثر PC ها استفاده می شود.
کار اولیهء کنترلر هاردیسک یا رابط ، ارسال و دریافت داده ها از طریق درایو است.
انواع مختلف رابط ها ، سرعت انتقال داده ها از درایو به سیستم را محدود می کنند و علاوه بر سطوح کارایی ، ویژگی های مختلفی را ارائه می نمایند.SCSI و ATAرابط های در سطح سیستم می باشند که معمولاً از یک رابط کنترلر مبتنی بر مجموعه تراشه ، به صورت داخلی استفاده می کنند.
ATA یک رابط موازی 16 بیتی است ، بدین معنا که 16 بیت به طور همزمان به کابل رابط ارسال می شود.
یک رابط جدید به نام Serial ATA در اواخر سال 2000 معرفی شد که با سیستم های اوایل سال 2001 مطابقت دارد.
(Serial ATA) SATA در هر زمان یک بیت به کابل ارسال می کند ، که با انجام این کار کابل های باریک تر و کوچک تر مورد استفاده قرار می گیرند ، علاوه بر آن ، بدلیل سرعت های چرخه زنی بالاتر ، کارایی بیشتری دارد.
SATA ، طرح رابط فیزیکی به هنگام شده و کاملاً جدیدی است که در سطح نرم افزار با ATA موازی سازگار باقی می ماند.
ترکیب کردن درایو و کنترلر به میزان زیادی نصب را آسان می کند.
زیرا دیگر هیچ گونه کابل توان یا سیگنال جداگانه ای از کنترلر به درایو وجود ندارد.
همچنین ، هنگامی که درایو و کنترلر به عنوان یک واحد اسمبل شوند ، تعداد کل مولفه ها کاهش می یابد ، مسیر های سیگنال ها کو تاهتر و اتصالات الکترونیکی مقاومت بیشتری در برابر نویز پیدا می کنند.
این نتایج وقتی که یک کنترلر مجزا به وسیلهء کابل ها به درایو وصل می شود ، قابل اعتمادترین طرح ممکن می باشند.
نخستین درایوهای IDE کارت های سخت نامیده می شدند که چیزی بیش از هاردیسک ها و کنترلرهایی که مستقیماً به همدیگر پیچ شده و به یک شکاف به عنوان یک واحد منفرد وصل شده بودند ، نبود.
برخی از شرکت ها بر این عقیده اند که شما می توانید برای جایگزین کردن اسمبلی بورد منطقی روی یک هاردیسک استاندارد و سپس سوار کردن آن در یک گردونخانه استاندارد همانند سایر درایوها ، کنترلر را مجدداً طراحی کنید.
از آنجا که کنترلر توکار در این درایوها هنوز به اتصال مستقیم با گذرگاه گسترش نیاز دارد ، کابلی بین درایو و یکی از شکاف ها کشیده می شود.
انواع گذرگاه IDE : چهار نوع رابط IDE اصلی بر مبنای سه استاندارد گذرگاهی وجود دارد : ( SATA) Serial AT Attachment IDE (ATA ) Parallel AT Attachment ( بر مبنای ISA 16 بیتی ) XT IDE ( بر مبنای ISA 8 بیتی ) MCA IDE (بر مبنای Micro Channel 16 بیتی ) از بین اینها ، امروز فقط نوع ATA کاربر دارد.
ATA و Serial ATA با انواع جدیدتر ، سریعتر و قویتر هماهنگ می گردد.
این انواع پیشرفته ATA موازی به ATA-2 و بالاتر اشاره می کند.
گاهی اوقات EIDE ( IDE پیشرفته ) ، Fast-ATA ، Ultra-ATA یا Ultra-DMA نیز نامیده می شود.
هر چند ATA با ارائهء ATA-6 به انتهای راه خود می رسد ، پس از پایان کار ATA است که Serial ATA انتخاب می گردد و علاوه بر راهنمای در نظر گرفته شده برای ارتقاهای بعدی ، کارایی بیشتری را نیز ارائه می دهد.
توجه 1: اکثر کسانی که از سیستم های دارای اتصالگرهای ATA در مادربورد استفاده می کنند ، معتقدند که کنترلر هاردیسک در داخل مادربوردهای سیستم ساخته شده است.
ولی در واقع از نظر فنی کنترلر درون درایو قرار دارد.
اگر چه اغلب به درگاه های ATA مجتمع روی مادربورد به عنوان کنترلر ها اشاره می شود.
ولی به طور دقیق تر تطبیق گر میزبان ( host adapters ) نامیده می شوند.
می توان این طور در نظر گرفت که یک تطبیق گر میزبان دستگاهی است که یک کنترلر را به گذرگاه وصل می کند.
توجه 2: IDE ، اصطلاحی است که به هر رابط موجود در بخش کنترلر مدار در درایو قرار می شود ، ATA و Serial ATA نیز به نوع خاصی از رابط های IDE اشاره دارند.
از آن جا که متداولترین رابط IDE ، ATA می باشد ، این اصطلاحات اغلب به جای همدیگر به کار می روند ، حتی اگر از نظر فنی این موضوع درست نباشد.
آنچه اکثر مردم به نام IDE می شناسند ، اغلب ATA نامیده می شود.
توجه 3 : اکثر مردم مردم در مورد اتصالات گذرگاهی 16 بیتی در مقایسه با 32 بیتی و اتصالات هاردیسک 16 بیتی در مقایسه با 32 بیتی گیج می شوند.
اتصال گذرگاه PCI برای یک اتصال 32 بیتی ( و در آینده 64 بیتی ) بین گذرگاه و رابط میزبان IDE امکان پذیر می باشد که معمولاً همان چیزی است که در تراشهء South Bridge یا ( ICH ) I/O Controller Hub مجموعه تراشهء مادربورد وجود دارد.
با این وجود ، رابط واقعی ATAموازی بین اتصالگر میزبان روی مادربورد و درایو ( یا درایوها) فقط یک رابط 16 بیتی می باشد.
بدین ترتیب ، در ترکیب بندی درایو ATA موازی ، هنوز بین درایو و رابط میزبان مبتنی بر مادربورد یک تبدیل 16 بیتی قرار دارد.
سرعت های ساعت رابط ATA به اندازهء کافی بالا هستند زیرا معمولاً یک یا دو تا از هارددرایو ها نمی توانند داده های کافی را برای کنترلر فراهم کنند به طوری که حتی نمی توانند یک کانال 16 بیتی را اشباع کنند.
این موضوع در مورد Serial ATA نیز صدق می کند ( اگرچه در یک زمان فقط یک بیت ارسال می نماید ) ولی با سرعت های بالا.
استانداردهای ATA : ATA ، توسط یک گروه مستقل از نمایندگان سازندگان اصلی PC ، درایو و مولفه های دیگر کنترل می گردد.
این گروه Technical Committee T13 نامیده می شود و مسئول همهء استانداردهای رابط مربوط به رابط ذخیره گاه AT Attachment موازی می باشند.
T13 بخشی از کمیتهء ملی استانداردهای فناوری اطلاعاتی ( NCITS ) است که تحت قوانین تایید شدهء موسسهء استانداردهای ملی ایالات متحده ( ANSI ) کار می کند و یک سازمان اداری است که قوانین را تنظیم می کند که بر استانداردهای غیر اختصاصی در صنعت رایانه و سایر صنایع و کنترل می کند.
گروه دوم که Serial ATA Workgroup نامیده می شود و برای ایجاد استانداردهای Serial ATA تشکیل شده است که تحت کنترل ANSI نیز می باشد.
اگرچه آنها گروه های مختلفی هستند ، ولی افراد بسیاری در هر دو گروه قرار دارند.
به نظر می رسد که توسعهء بیشتری پس از مشخصه ATA-6 روی ATA موازی انجام خواهد شد.
تغییر تدریجی ATA در فرم Serial ATA خواهد بود.
این قوانین به گونه ای طراحی شده اند که استاندارد های اختیاری صنعت که توسط افراد و سازمان های تاثیرگذار در صنعت توسعه یافته اند را تضمین نماید.
خصوصاً NCITS استانداردهای سیستم پردازش اطلاعات را توسعه می دهد ، در حالی که استانداردهای ANSI فرایندی را تایید می نماید که تحت آن توسعه یافته اند و آنها را منتشر می کند.
از آنجا که T13 ضرورتاً یک سازمان عمومی است ، تمام فعالیت های آن شامل پیش نویس ها ، بحث و گفتگو ها و جلسات T13 برای عموم آزاد است.
استانداردهای موفق متعدد رابط ATA موازی به شرح زیر است : ATA-1 (1986-1994 ) ATA-2 ( 1996 ، همچنین ، Fast-ATA ، Fast-ATA-2 یا EIDE نامیده می شود ) ATA-3 ( 1997 ) ATA-4 ( 1998 ، Ultra-ATA/33 نیز نامیده می شود ) ATA-5 (1999 تا حالا ، Ultra-ATA/66 نیز نامیده می شود ) ATA-6 ( 2000 تا حالا، Ultra-ATA/100 نیز نامیده می شود ) هر یک از انواع ATA در انواع قبلی نیز سازگار با پسرو هستند.
به عبارت دیگر ، دستگاه های قدیمی تر ATA-1 یا ATA-2 روی رابط های ATA-4و ATA-5 و ATA-6 به خوبی کار می کنند.
در مواردی که نوع دستگاه و رابط با هم هماهنگ نباشند ، آن دو با حداقل توانایی خود کار می کنند.
انواع جدیدتر ATA بر اساس انواع قدیمی تر بنا نهاده شده اند و با کمی استثنا می توانند پسوندهای انواع قبلی تلقی شوند.
این بدان معناست که مثلاً ، ATA-6 برابر با ATA-5 به علاوهء ویژگی های دیگری می باشد.
توجه : مهم است بدانیم که رابط ATA IDE فقط بر اساس معیارهای صنعت استاندارد شده است.
XT IDE و MCA IDE بر اساس معیارهای صنعتی پذیرفته نشده اند و هرگز مورد استفادهء عمومی قرار نگرفته اند.
جدول استاندارد های ATA با جزییات بیشتر در زیر آمده است : ویژگی های اصلی در مشخصه ATA-1 : اتصالگر های 40یا 44 پایه ای و کابل کشی گزینه های ترکیب بندی درایو انتخاب کابل زمان بندی سیگنالی برای حالت های اصلی (Programmed I/O ) PIO و DMA ( دستیابی مستقیم به حافظه ) تبدیل های پارامتردرایو LBA ( نشانی بلوک منطقی ) و CHS (سیلندر- نوک - قطاع ) که از ظرفیت های درایو حداکثر تا قطاع های 880 و386 و 267 یا 9/136 گیگابایت پشتیبانی می کنند.
ویژگی های اصلی اضافه شده در مشخصه ATA-2 : حالت های انتقال سریعتر PIO و DMA پشتیبانی برای مدیریت توان پشتیبانی برای دستگاه های برداشتی پشتیبانی از دستگاه PCMCIA (کارت PC ) فرمان Identify Drive که اطلاعات بیشتری را گزارش می دهد روش های تبدیل استاندارد تعریف شده CHS / LBA برای درایو های با حداکثر ظرفیت 4/8 گیگابایت اکثر تغییرات اصلی اعمال شده در مشخصه ATA-3 : حذف ضوابط انتقال DMA یک کلمه ای ( 8 بیتی ) اضافه نمودن پشتیبانی S.M.A.R.T.
(سیستم فناوری خودوارس تحلیل و گزارش ) برای پیش بینی تنزل درجه کارایی دستگاه پشتیبانی حالت LBA ضروری است ( قبلاً اختیاری بود ) اضافه نمودن حالت امنیت ، که محافظت از کلمهء عبور برای دستیابی به دستگاه را امکان پذیر می کند توصیه هایی برای منبع و گیرنده پایان گذرگاه برای بر طرف کردن مشکلات مربوط به نویز در سرعت های بالاتر انتقال اصلاحات اساسی اضافه شده در مشخصه ATA-4 : حالت های انتقال Ultra-DMA حداکثر تا Mode 2 ، که 33 مگابایت در ثانیه است پشتیبانی انتگرال ATAPI پشتیبانی مدیریت توان پیشرفته یک کابل 80 رسانایی و 40 پایه ای اختیاری تعریف شده برای بهبود مقاومت در برابر نویز پشتیبانی CFA ( تطبیق گر فلش فشرده ) معرفی پشتیبانی بایوس پیشرفته برای درایوهایی با ظرفیت بیش از 4/9 زتابایت ( زتابایت یا تریلیون گیگابایت)-( هر چند ATA هنوز تا 9/136 گیگابایت محدود می باشد) موارد اصلی اضافه شده در مشخصه ATA-5 : حالت های Ultra-DMA حداکثر تا Mode 4 که 66 مگابایت در ثانیه است در حال حاضر کابل 80 رسانایی برای عملیات UDMA/66 ضروری است اضافه نمودن کشف خودکار( Automatic Detection ) کابل های 40 یا 80 رسانایی حالت های UDMA سریعتر از UDMA/33 فقط در صورتی که یک کابل 80 رسانایی داشته باشد ، امکان پذیر است موارد اصلی اضافه شده در مشخصه ATA-6 : حالت های انتقال Ultra-DMA تا Mode 5 ، که از 100 مگابایت در ثانیه است نشانی دهی LBA که تا 281،474،976،710،656 قطاع (سکتور) توسعه یافته و درایو ها را حداکثر تا 12/144 پتابایت ( پتابایت = کوادریلیون بایت ) پشتیبانی می کند ارتقاهای ATA : ATA-2 تا ATA-6 رابط ATA/IDE اصلی را در چهار ناحیه اصلی اصلاح نموده است : کانال دو دستگاهی ثانویه حداکثر ظرفیت درایو افزایش یافته انتقال سریعتر داده ها ATAPI ( رابط برنامه ATA ) داده های Identify Drive ، مطالب بسیاری دربارهء درایو در اختیار شما قرار می دهد ، که شامل موارد زیر است : تعداد سیلندر ها در حالت توصیه شده تبدیل (پیش فرض ) تعداد هد ها در حالت توصیه شده تبدیل تعداد قطاع های هر شیار در حالت توصیه شده تبدیل تعداد سیلندر ها در حالت تبدیل جاری تعداد هدها در حالت تبدیل جاری تعداد قطاع های هر شیار در حالت تبدیل جاری کارخانه سازنده و شماره مدل بازبینی میان افزار شماره پیاپی نوع میانگیر ، شامل قابلیت های میانگیری یا نهانگاه سازی قطاع انتقال سریعتر داده ها : حالت PIO تعیین می کند که داده ها با چه سرعتی به درایو انتقال یابندو از آن خارج شوند.
در آهسته ترین حالت ممکن ( حالت صفر PIO ) ، زمان چرخهء داده ها نمی توانند از 600 نانوثانیه ( ns ) فراتر رود.
در یک چرخه ، 16 بیت به درایو انتقال می یابد یا از آن خارج می شود که سرعت انتقال فرضی PIO Mode 0 ، 3/3 مگابایت بر ثانیه می باشد.
اکثر درایوهای امروزی ( EIDE ) ATA-2 با کارایی بالا از PIO Mode 4 که سر عت انتقال آن 6/16 مگابیت بر ثانیه می باشد پشتیبانی می کنند.
جدول سرعت های انتقال و حالات PIO : جدول حالت های DMA یک کلمه ای ( 8 بیت ) و سرعت های انتقال : جدول حالت های DMA چند کلمه ای ( 16 بیت ) و سرعت های انتقال : جدول پشتیبانی Ultra-DMA در ATA-4 و ATA-5 : تفاوت هاردهای IDE و SATA : SATA(Serial Advanced Technology Attachment): استاندارد جدیدی برای ارتباط بین دیسک های سخت و مادربرد می باشد که برای جایگزین شدن با نسل قبلی PATA (Parallel Advanced Technology Attachment) که به ATA یا IDE نیز معروف می باشند معرفی گردیده است.
سرعت انتقال اطلاعات در SATA و نوع جدیدتر آن SATA II به ترتیب 150 و 300 مگابایت در ثانیه است در حالی که در PATA حداکثرسرعت انتقال 133 مگابایت در ثانیه است.
تفاوت عمدهء این دو در نحوهء انتقال اطلاعات است.
اطلاعات در رابط PATA به صورت موازی و دررابط SATA به صورت سری انتقال داده می شوند.مزیت انتقال اطلاعات به صورت موازی در برابر انتقال سری تعداد بیشتر اطلاعات ارسال شده در یک واحد پردازشی و در نهایت سرعت بیشتر می باشد.
اما چگونه است که با وجود سرعت بیشتر در حالت موازی، رابط جدید تراز نوع سری و با سرعت بیشتری نسبت به رابط موازی ساخته است؟
پاسخ این سوال این است که : هر جریان عبوری در یک رشته سیم، نسبت به جریان عبوری با جهت معکوس دررشته کناری خود تاثیری به نام میدان الکترومغناطیسی ایجاد می کند که این میدان الکترومغناطیسی با افزایش سرعت و سیکل جریان، قدرت بیشتری یافته و باعث ایجاد اختلال (نویز) گردیده که در نهایت انتقال جریان را با مشکل مواجه می کند.
حال هر چه تعداد رشته هایی که جریان ازآنها عبور می کند بیشتر و به هم نزدیکتر باشند، این مشکل نیز نمایان می گردد.
رابط ATA 33 از مجموع 40 و رابط های ATA 66 تا ATA 133 از80 رشته سیم حامل جریان تشکیل شده اند.
این رشته ها به صورت یک در میان اطلاعات را ارسال و دریافت می کنند.
میدان الکترومغناطیسی حاصل از این جریانات تا سرعت ATA 66 قابل صرف نظر کردن است.
این جریان در سرعت های بیشتریعنی از ATA 66 تا ATA 133 با اضافه شدن 40رشته سیم خنثی ( اتصال زمین) در بین رشته های حامل جریان نیز قابل کنترل است.
دلیل وجود 40رشته سیم اضافه در کابل های ATA 66 و بالاتر از آن نسبت به کابل ATA 33 نیز همین نکته است.
اما برای بالاتربردن سرعت در رابط های بالا باید این میدان مغناطیسی کنترل شود که عملاٌ ادامهء کار را با محدودیت های فنی روبرو می سازد.
در رابط سری چون اطلاعات یا در حالت ارسال و یا در حالت دریافت می باشند، ازاین میدان مغناطیسی صرف نظر می شود.
اما چگونه است که سرعت انتقال در رابط سریSATA با رابط موازی PATA برابر و حتی بسیار بیشتر از آن است.؟
برای جبران افت سرعت در حالت سری، باید سرعت رفت و برگشت را درهرسیکل کاری بالاتر برد.
در سرعت سیکل برابر، سرعت انتقال رابط موازی حدوداٌ 8 برابر بیش از حالت سری است.
بنابراین برای جبران این اختلاف و پیشی گرفتن از آن، فاصله زمانی هررفت و برگشت در رابط سری را باید افزایش داد که این نکته نیز به راحتی و با استفاده از تراشه های قدرتمند امروزی قابل انجام است.به همین دلیل است که امروزه شاهد انواع دیسک های سخت 300و500 گیگابایتی SATA II با سرعتی حدود Mb/s 300 در بازار هستیم.
با اینکه سرعت اسمی انتقال اطلاعات در دیسک های SATA II دوبرابر شده است امااین تفاوت در واقعیت به ندرت از %20 فراتر می رود.
در بخش عمده این افزایش سرعت به لطف وجود فناوری جدیدی به نام NCQ (Native Queuing Command ) در دیسک هایسخت SATA II بدست می آید.
در واقع تاثیر NCQ به این صورت است که باعث می شود که اطلاعاتی که برای خواندن توسط هردستگاه از پلاتر قرار دارند، طوری چسبیده شوند که با حداقل چرخش پلاتر، اطلاعات توسط هد خوانده شوند.البته لازم به ذکر است که برای استفاده از فناوری NCQ حتماٌ چیپست مادربرد نیز باید از این فناوری پشتیبانی کند.نکته دیگرسازگاری دیسک های SATA II با مادربردهای قدیمی تر مبنی بر SATA I است.
اما در این حالت NCQ غیرفعال شده و دیسک سخت SATA II به مانند SATA I عمل خواهد نمود.
دیسک های سخت SATA علاوه بر سرعت افزایش یافته، برتری های دیگری نیز نسبت به نسل قبل خوددارند.از مهمترین این تغییرات میتوان به کاهش پهنای کابل اتصال مورداستفاده برای انتقال اشاره نمود.
که تعداد رشته سیم های آن به 7 رشته سیم کاهش یافته است.
که باعث می شود از عبور جریان هوای تولید شده توسط فن های خنک کنندهء داخل سیستم، جلوگیری نکرده و به این ترتیب به کاهش دمای داخل سیستم کمک می نماید.
کابل رابط SATA یک امتیاز منفی هم دارد و آن حساسیبت نسبت به تا شدگی شدید است و این حساسیت هم به دلیل کاربرد سیم های ویژه در ساخت کابل رابط SATA است که در صورت احتیاط نمودن این امتیاز منفی در نظر گرفته نمی شود.
علاوه بر این موارد، مدیریت این کابل (SATA) بسیار ساده استو مانند کابل های PATA نیازی به انتخاب و انجام تنظیمات Master و یا Slave بودن دیسک سخت نداشته و تنها با اتصال یک طرف کابل رابط به دیسک سخت و طرف دیگر آن به مادربرد ، عمل پیکربندی آن انجام میشود.
فناوری SCSI : SCSI به معنای ارتباط سیستمهای کامپیوتری کوچک (Small Computer Systems Interface) می باشد و یک استاندارد برای ارتباط بین زیرسیستم یک دستگاه جانبی و گذرگاه سیستم می باشد.
SCSI چیزی مانند یک LAN کوچک در داخل کامپیوتر است.
متداولترین رابط برای وصل کردن دیسک درایوهای با سرعت بالا به PC هایی نظیر ایستگاه های کاری یا سرور های شبکه جهت کارایی بالاتر می باشد.
به عبارت دقیقتر، SCSI یک گذرگاه است.
گذرگاه SCSI یک سیستم بسته است که بر حسب استاندارد SCSI بکار گرفته شده می تواند شامل 7 تا 15 دستگاه استفاده کننده از این گذرگاه باشد.
مدخل این گذرگاه به گذرگاه سیستم یک کارت وفق دهنده است که در داخل یک اسلات توسعه روی برد سیستم قرار می گیرد.
کارت منطبق کننده که وفق دهنده میزبان (host adapter ) نامیده می شود، مسئول مدیریت کلیه دستگاه های روی گذرگاه SCSI می باشد.
گذرگاه SCSI با دستگاه هایی نظیر هاردیسک ها ارتباط مستقیم ندارد و به جای آن با کنترلر تعبیه شده درایو ارتباط دارد.
هنگامی که یکی از این دستگاهها باید با گذرگاه سیستم ارتباط برقرار کند، داده از این وفق دهنده میزبان عبور می کند.
وفق دهنده میزبان مسئول نظارت و حفظ ارتباط داخلی میان دستگاههای روی گذرگاه SCSI و گذرگاه سیستم می باشد.
فناوری SCSI این همتیاز اضافی را نیز داراست که دو دستگاه روی گذرگاه SCSI می توانند اطلاعات را بین خود و روی گذرگاه SCSI به جلو و عقب انتقال داده بدون آنکه مجبور به عبور از CPU باشند.
این روش انتقال، راه مطلوبی برای پشتیبانی یک درایو سخت SCSI توسط یک درایو نوار از طریق وفق دهنده میزبان را فراهم می نماید، بدون آنکه CPU را در این فعالیت درگیر نماید.
SCSIیک رابط سریع است که عموماٌ برای ایستگاه های کاری با کارایی بالا ، سرورها یا Ultra4 SCSI از انتقال سرعت های تا حداکثر 320 مگابایت بر ثانیه پشتیبانی می کند.
هنگامی که یک دستگاه SCSI نظیر یک هاردیسک SCSI را می خرید ، معمولاٌ خود دستگاه ، کنترلر و تطبیق گر SCSI را یکجا خریداری می کنید و دستگاه آمادگی دارد که آنها را مستقیماٌ به گذرگاه SCSI وصل نمایید.
این نوع درایو را معمولاٌ دستگاه اسکازی نشانده شده (Embeded SCSI ) می نامند که رابط SCSI آن توکار می باشد.
فناوری یک دستگاه SCSI را می توان تشبیه به فناوری دستگاهی از همان نوع و غیر SCSI کرد که دارای قابلیت استفاده از گذرگاه SCSI و ارتباط با وفق دهنده میزبان نیز می باشد.
یک دستگاه به دلیل نحوهء استفاده از گذرگاه است که SCSI می شود و نه به خاطر فناوری آن.
ویژگی های مهم SCSI-1 : گذرگاه موازی 8 بیتی عملیات همزمان یا غیر همزمان 5 مگاهرتزی بازده 4 مگابایت بر ثانیه ( غیر همزمان ) یا 5 مگابایت بر ثانیه (همزمان ) کابل های 50 پایه ای با اتصالگرهای خارجی و داخلی سر پایه ای (با چگالی کم ) گذار نامتوازن یکطرفه ( SE ) پایان دهی انفعالی توازن گذرگاه اختیاری ویژگی های اضافه شده در SCSI-2 : Fast SCSI ( 10 مگاهرتزی ) Wide SCSI ( با انتقال های 16 بیتی ) صف بندی فرمان فرمان های جدید اتصالگرهای کابلی 50 پایه ای ، با تراکم بالا پایان دهی فعال Alternative 2 برای انتقال SE یکسره انتقال HVD ناسازگار با SE روی همان گذرگاه برای طول گذرگاه موارد اضافه شده در SCSI-3 : Ultra2 ( با ویژگی Fast-40 ) SCSI Ultra3 ( با ویژگی Fast-80DT ) SCSI Ultra4 ( با ویژگی Fast-160DT ) SCSI سیگنال دهی LVD جدید حذف سیگنال دهی HVD ویژگی های اصلی اضافه شده در SPI یا Ultra SCSI : سرعت های ( Ultra ) Fast-20 با بازدهی 20 یا 40 مگابایت بر ثانیه اتصالگرها و کابل P 68 پایهای که برای Wide SCSI تعریف شده اند چند ویژگی اضافه شده در SPI-2 یا Ultra2 SCSI : سرعت های ( Ultra2 ) Fast-40 ( 40 یا 80 مگابایت بر ثانیه ) سیگنال دهی LVD اتصالگرهای ضمیمه تک اتصالی ( SCA-2 ) اتصالگر 68 پایه ای با چگالی بسیار بالا ویژگی های اضافه شده در SPI-3 یا Ultra3 SCSI : همزمان سازی DT ( گذار مضاعف ) CRC (بررسی افزونگی چرخه ) معتبر سازی حوزه ( Domain Validation ) بستک سازی ( Packetization ) اختیاری کردن و انتخاب سریع ( QAS ) ویژگی های موجود در آخرین کارت های SCSI : برنامهء سودمند ترکیب بندی کامل که در ROM تطبیق گر تو کار شده اند نشانی های IRQ ROM قابل ترکیب بندی نرم افزاری ، نشانی های درگاه I/O ، DMA ، توازن SCSI ، SCSI ID و سایر تنظیمات پایان دهی خودکار انتخاب پذیر نرم افزاری ( مقاومت ها بیرون کشیده نمی شوند ) پشتیبانی از Enhanced BIOS تا 15 درایو هیچ درایوی به بیش از دو هارددیسک نیاز ندارد درایو بر مبنای یک درایوی ( که موجود است ) می چرخد از طریق هر SCSI ID راه اندازی می شود جدول انواع SCSI ، نرخ های انتقال داده ها و کابل ها : در واقع اغلب درایوهای SCSI درایوهای IDE می باشند.
از نظر فنی یک درایو SCSI بطور ساده یک درایو IDE با یک یا تعداد بیشتری تراشه روی کارت کنترل کننده درایو می باشد و برای تطبیق با استاندارد SCSI نوع متفاوتی از تبادل برای آن طراحی شده است.
یک تراشهء SCSI که تراشه وفق دهنده گذرگاه SCSI (SBAC) نامیده میشود، انتقال در طول گذرگاه SCSI را کنترل می کند.
لازم به یادآوری است که بعضی از دستگاه های SCSI،از قبیل درایو سخت،دارای وفق دهنده میزبان SCSI، قرار گرفته بر روی خود دستگاه می باشند.درایوهای سخت SCSI نیازمند یک کارت وفق دهندهء ساده برای ارتباط با گذرگاه سیستم می باشند، همانطور که در IDEهای معمولی نیز چنین است.این دستگاهها ، دستگاههای SCSI تعبیه شده (Embedded SCSI) نامیده می شوند و به خاطر وجود وفق دهنده میزبان روی برددرایو، آنها فقط قادر به داشتن یک دستگاه SCSI برروی گذرگاه هستند.در این حالت سایر دستگاه های SCSI استفاده شده در این کامپیوتر همگی با هم و جدای از این گذرگاه سیستم SCSI هستند.دستگاههای SCSI تعبیه شده به این خاطر که دستگاه SCSI دیگری را همراهی نمی کنند اغلب از خصوصیات استانداردهای SCSI پیروی نمی کنند.
به خاطر کاهش مقدار اغتشاش الکتریکی و تداخل در کابل SCSI، هر یک از دو انتهای زنجیرهء SCSI دارای یک مقاومت خاتمه دهنده (termination resistor) می باشد.
مقاومت خاتمه دهنده می تواند یک دستگاه سخت افزاری متصل به آخرین دستگاه در دو انتهای زنجیره و یا یک خاتمه دهندهء نرم افزاری که نصب آن ساده تر است، باشد.
استانداردهای متفاوت SCSI : دو طبقه بندی کلی استانداردهای SCSI بکاررفته در PCها، یعنی 8 بیتی (SCSI باریک) و یا 16 بیتی (SCSI پهن)،مشخص کننده تعداد بیتتهایی هستند که روی گذرگاه SCSI جابجا می شوند.
تقریباٌ در تمامی موارد اگر استاندارد SCSI 16 بیتی باشد، کلمهء(( پهن ))