Реферат - Интерфейс ATAPI

Подождите немного. Документ загружается.

вые команды чтения и записи в режимах РIO и DMA, а также новый журнал со-

общений об ошибках потоковых команд. Потоковые команды позволяют

управлять поведением устройства в случае обнаружения ошибок, а также

«подсказывать» устройству правильную политику кэширования. Заметим, что

ранее потоковое расширение в несколько ином виде (Audio Visual Data features,

AV) планировалось ввести в ATA/ATAPI-6, но в окончательную версию этого

стандарта команды не вошли.

Пакетный интерфейс ATAPI

Для подключения к интерфейсу АТА приводов CD/DVD и стримеров (а

также других устройств) недостаточно набора регистров и системы команд

АТА. Для них существует аппаратно-программный интерфейс ATAPI (АТА

Package Interface — пакетный интерфейс АТА). Устройство ATAPI

поддерживает минимальный набор команд АТА, который неограниченно

расширяется 16-байтным командным пакетом. Командный пакет посылается

хостом в регистр данных устройства (в режиме PIO) по команде Packet.

Структура командного пакета (блок дескрипторов) происходит от SCSI, что

обеспечивает схожесть драйверов для устройств с интерфейсами SCSI и ATAPI.

При любой длине блока дескрипторов, которая определяется кодом команды

(нулевой байт пакета), передаваемый пакет имеет длину 16 байт, но

используется только указанное количество байтов. Классификация устройств

совпадает с принятой в SCSI , класс устройства сообщается им в начале блока

параметров идентификации. Систему команд и структуру пакетов стандарт

ATA/ATAPI не описывает, но для каждого класса устройств в SCSI определен

стандартизованный набор команд с определенной структурой пакетов.

Получив команду Packet, устройство устанавливает бит занятости BSY и

готовится принять пакет. По готовности к приему оно устанавливает бит DRQ и

сбрасывает бит BSY, что является сигналом хосту для передачи пакета в режиме

PIO. Во время передачи последнего слова устройство сбрасывает бит DRQ,

устанавливает бит BSY и начинает отработку пакетной команды.

При подаче команды Packet регистр свойств FR содержит признаки команды:

(регистры ATAPI-контроллера перечислены в таблице 1):

♦бит 0 — DMA — является указанием на использование режима DMA или

Ultra-DMA для обмена данными;

♦бит 1 — 0VL — является признаком возможности перекрытия команд.

Регистры СН и CL содержат лимит счетчика байтов данных, передаваемых

по каждому введению бита DRQ в режиме PIO.

Регистр D/H используется только для выбора устройства. Для устройств,

поддерживающих очереди команд, биты [7:3] регистра SC содержат тег задания

(Tag).

После подачи команды регистр SC помимо тега будет содержать следующие

биты:

♦бит 2 — REL (Release) — признак освобождения шины (для

перекрывающихся команд);

♦бит 1 — I/O (Input/Output) — указатель направления передачи данных (0

— передача к устройству, 1 — к хосту);

♦бит 0 — C/D (Command/Data) — признак передачи команды (1) или

данных (0). В регистре состояния SR некоторые биты получают новое

назначение:

♦бит 5 — DMRDY (DMA Ready) — при DRQ=1 используется как признак

готовности к обмену в режиме (Ultra) DMA, при DRQ=0 является признаком

отказа устройства DF (Device Fault);

♦бит 4 — SERV (Service) — признак готовности к обслуживанию команды,

освободившей шину;

♦биты 1, 2 не используются;

♦бит 0 — СНК (Check) — признак ошибки. Остальные биты сохранили

обычное назначение.

После подачи команды Packet хост определяет состояние устройства, прочитав

его регистры.

Таблица 1. Регистры ATAPI-контроллера

Адрес регистра Назначение регистра

Канал 1 Канал 2 Режим чтения Режим записи

0x1F0 0x170 Данные (DR)

0x1F1 0x171 Ошибка (ER) Регистр

свойств (FR)

0x1F2 0x172 Причина прерывания (IR)

0x1F3 0x173 Не используется

0x1F4 0x174 Младший байт счетчика байтов (CL)

0x1F5 0x175 Старший байт счетчика байтов (CH)

0x1F6 0x176 Выбор устройства (DS)

0x1F7 0x177 Состояние (SR) Команда (CR)

Работа со сменными носителями

Для накопителей со сменными носителями в АТА-2 были предназначены

команды загрузки и выгрузки, подтверждения смены носителя, блокировки и

разблокировки устройства — Boot - Post-Boot, Boot - Pre-Boot, Media Eject,

Acknowledge Media Change, Door Lock, Door Unlock. Их реализация

специфична для каждой модели устройства.

В АТА-4 принят иной набор команд для сменных носителей. Здесь может

работать один из двух механизмов (наборов свойств) защиты от

несанкционированной смены носителя, названия которых трудно поддаются

легко различимому переводу:

♦Removable Media Status Notification — уведомление о состоянии сменного

носителя, применимо к устройствам и АТА, и ATAPI;

♦Removable Media — сменный носитель, только для не пакетных устройств.

В любой момент в устройстве может быть разрешен только один из этих

механизмов.

Поддержка флэш-памяти и малогабаритных карт

Для запоминающих устройств на флэш-памяти в АТА-4 ввели команды,

начинающиеся с аббревиатуры CFA (Compact Flash Association — ассоциация

производителей компактных флэш-карт). Специфика этих устройств

заключается в записи: запись обеспечивается лишь в предварительно стертые

ячейки, хотя есть устройства, автоматически осуществляющие стирание при

записи. Операция записи выполняется существенно медленнее, чем чтения,

скорость которого приближается к скорости чтения динамической памяти.

Операция стирания занимает еще больше времени. Поэтому ввели команды

записи в предварительно стертые секторы — CFA Write Without Erase и CFA

Write Multiple Without Erase (сектор),

В ATA/ATAPI-6 введена поддержка адаптеров малогабаритных карт

памяти (ММС, Smart Media, SD...). Адаптер представляет собой мост,

транслирующий команды с интерфейса АТА (SATA) на специфический

интерфейс карты. Для упрощения моста определен диапазон кодов команд

(D2h...D4h), транслируемых мостом. Эти команды специфичны для каждого

типа карт.

Управление энергопотреблением и шумом

Средства управления энергопотреблением (Power Management) были

заложены еще в первой спецификации АТА, в ATA/ATAPI-4 они уже считаются

обязательными. Различают следующие состояния, перечисленные в порядке

возрастания энергопотребления:

♦Sleep — «заснувшее» устройство потребляет минимум энергии, команды

не воспринимаются, «разбудить» его может только сброс.

♦Standby Mode (дежурный режим) — устройство способно принимать

команду по интерфейсу, но для доступа к носителю может потребоваться столь

же большое время. В это состояние устройство может перейти как по команде,

так и по таймеру (Standby Timer), отсчитывающему время от последнего за-

проса, полученного в состоянии ожидания или активном состоянии. Время

срабатывания таймера программируется; таймер может быть запрещен.

♦Idle Mode (состояние ожидания) — устройство способно сразу начать

обслуживание обращения к носителю, но не слишком быстро, так как некоторые

узлы отключены.

♦Active Mode (активный режим) — устройство обслуживает все запросы за

кратчайшее время.

В ATA/ATAPI-5+ ввели возможность перехода в состояние Standby при

включении питания — Power-Up In Standby. Это происходит по подкоманде Set

Features. При этом снижается пиковая нагрузка на блок питания в момент

включения.

В ATA/ATAPI-6 появилась новая возможность автоматического

управления уровнем акустического шума (automatic acoustic management),

издаваемого устройством при работе. Для этого вводятся специальные

подкоманды Set Features, задающие уровень управления шумом (acoustic

management level) .

Защита данных

Начиная с АТА-3, в стандарт введена группа команд защиты — Security, ее

поддержка определяется по команде идентификации словом 128. Если защита

поддерживается, то устройство должно отрабатывать все команды группы

Security. В плане защиты устройство может находиться в одном из трех

состояний:

♦Открыто (unlocked) — устройство выполняет все свойственные ему

команды.

♦Закрыто (locked) — устройство отвергает все команды, связанные с

передачей данных и сменой носителя. В это состояние устройство с

установленной защитой входит каждый раз по включению питания.

♦Заморожено (frozen) — устройство отвергает все команды управления

защитой, но выполняет все остальные.

Система защиты поддерживает два пароля — главный (master password) и

пользовательский (user password) — и два уровня защиты — высокий (high) и

максимальный (maximum). При высоком уровне защиты устройство можно

открывать любым из двух паролей. При максимальном уровне устройство

открывается только пользовательским паролем, а по главному паролю доступна

только команда стирания, при этом вся информация с носителя будет стерта.

Команды защиты в АТА-4 дополнены ограничением максимального адреса,

доступного пользователю (сообщаемого в блоке параметров идентификации).

Ограничение обеспечивается командой Set Max Address.

В ATA/ATAPI-5+ команды Set Мах расширены (введено их паролирование)

за счет введения подкоманд, задаваемых через FR. Идея паролирования

отличается от общей защиты: после включения питания можно ограничить

максимальный адрес (но только один раз) или же ограничить доступ к этой

команде. Все эти команды неприменимы к устройствам со сменными

носителями.

Журналы ошибок и событий

Журналы (logs) ошибок и событий — это структуры данных о состоянии

устройства, сохраняемые на носителе устройства в специальной зоне (не

пользовательской). Журналы доступны в виде последовательности секторов.

Журналы появились в спецификации ATA/ATAPI-5 первоначально для системы

мониторинга состояния. В ATA/ATAPI-6 введены общие команды чтения и

записи различных журналов.

Список литературы

1. Авдеев В.А. Периферийные устройства: интерфейсы,

схемотехника, программирование. – М.: ДМК Пресс, 2009.

2. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. 3-е изд., -

СПб.: Питер, 2006.

3. Гук М. Интерфейсы устройств хранения: ATA, SCSI и другие.

Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2007.

4. Лапин А.А. Интерфейсы: выбор и реализация. – М.: Техносфера,

2005.