하드디스크- EIDE

출처 : http://www.hdd.info/board/view.php?id=lecture&page=1&category=&sn=off&ss=on&sc=on&keyword=&select_arrange=headnum&desc=asc&no=7

 

■ EIDE란

확장 IDE는 웨스턴 디지털사의 504MB 극복을 위한 소프트웨어 차원인 확장 BIOS
규격과 하드디스크와 기타 장치인 테이프 드라이브와 시디롬 드라이브를
위한 하드웨어 차원의 전략이다.
Fast-ATA는 시게이트(하드디스크 제조회사)와 퀀텀에 의해 제창되었으나
테이프나 시디롬등의 저장장치를 지원하지고 오직 하드디스크만을 위한
규격이라서 사용되고 있지 않다

ATA와 IDE는 같은 말이다.
이 방식에 의한 하드 디스크는 하드디스크 자체적으로 컨트롤이 가능하여 싼 가격에
인터페이스를 만들수 있으며 펌웨어를 개발하기가 편리하다.

ATA-2 란 ATA를 호환하는 확장규격이다.
빠른 데이타 전송을 위한 fast PIO (PIO Mode 3,4)와 DMA의 사용.
또 다른 중요한 기능의 추가로는 PNP의 지원을 위한 하드디스크
자동인식기능이 가능하게 되었다.
기존의 2개까지 장착(AT or IDE)이 가능한 것을 극복하기 위해서
WD에서는 E-IDE 규격에 다음과 같은 것을 확장하기로 제안하였다

첫 번째 컨트롤러는 int 14와 1 f0 h~1 f7 h/3f6~3 f7 h의 I/O 어드레스 영역을
두 번째 컨트롤러는 int 15와 170h~177h/376h~377h의 I/O 어드레스
영역을 사용한다.

* AT란 : ATA는 AT-BUS,IDE 혹은 줄여서 AT 방식이라고 불리는데
            표준에 의거한 정확한 명칭은 ATA (AT ATTACHMENT)이다.
             IDE (INTELLIGENT DRIVE ELECTRONICS)는 어느 전자회사의
             이름 ATA방식을 고안한 회사가 만들었다.

  1) 528 MBYTE이상의 용량은 PC가 인식을 하지 못한다.
  2) 두대 이상의 HDD를 접속할 수 없다.
  3) HDD 이외의 다른 주변기기를 접속할 수가 없다.
  4) 최대전송 속도가 초당 3.3 MBYTE(PIO MODE 0) 이하이다.

IBM호환 기종의 ROM BIOS가 HDD의 CYLINDER, HEAD, SECTOR
정보를 위해 할당해 놓은 BIT수가 HDD 스스로가 자신의
CONTROLLER CHIP에 할당해 놓은 BIT수와 서로 정확히 MATCH되지 않음으로써
발생되었다.

각기 양자가 HDD의 PARAMETER를 위해 할당해놓은 MEMORY의 제한에
따른 최대치는 다음과 같다.

구분	ROM BIOS	HDD 자신	제한 용량
TRACK당 SECTOR 수	63	255	63
HEAD 수	255	16	16
CYLINDER수	1024	65536	1024
최대 용량	8.4GB	136.9GB	528GB

예를 들어 HEAD의 경우 ROM BIOS는 HEAD를 위해 총 1 BYTE를 할당
하여 HEAD 수를 255까지 저장이 가능토록 했으나 HDD의 경우는 오직
4BIT, 최대 16까지 저장이 가능토록 한 바, ROM BIOS 가 아무리 255
까지의 값을 갖고 있다 하여도 HDD는 이를 받아들일 MEMORY 공간이
존재하지 않아 결국 ROM BIOS의 HEAD는 16 이상의 값을 넘지 못한다.

CYLINDER나 HEAD의 경우도 마찬가지 인바 결국 최대 가능 수치는
작은 쪽으로 맞춰질 수밖에 없어 SECTOR는 63, HEAD는 16, CYLINDER
는 1024라는 숫자가 나오게 된 것이다.

이에 따른 용량적 제한은 다음과 같다.

63(SECTOR) * 16(HEAD) * 1024 (CYLINDER) * 512(BYTES/SECTOR)
                                                   = 528,482,304 BYTES

이를 극복하기 위한 방법의 하나로써 LBA(LOGICAL BLOK ADDRESS)
MODE라는 ADDRESSING MAPPING기법이 등장하였는데 이는 본래 SCSI
HDD에서 사용하는 방법으로써 ATA INTERFACE를 차용한 것이다.
(U-DMA도 이와 같은 맥락에서 개발이 되었다.. SCSI의 버스 마스터링을
  인용을 한 것이다.)

■ PIO모드

확장 IDE의 세 가지 특징 중 가장 눈에 띄는 것은 데이터 전송속도의 향상이다.
이 고속 전송을 인한 규격을 PIO라고 한다

         PIO MODE 3 = 11,1MB/SEC
         PIO MODE 4 = 16.6MB/SEC

■ LBA MODE

CYLINDER-HEAD-SECOTOR(이하 CHS)의 3차원적인 방법으로
HDD를 ACCESS 하는 것이 아니라 HDD의 한 SECTOR를 ACCESS의 BLOCK
단위로 하고 첫 번째 SECTOR를 0번으로 하여 일렬번호를 매겨,
그 번호를 주소로 삼아 HDD를 1차원적인 방법으로 지정하는 하는
것이다. 물론 HDD내부의 FIRMWARE에서는 이를 다시 물리적인
CYLINDER, HEAD , SECTOR의 3차원 적인 주소로 바꾸어 주소를 지정
하게 된다.

LBA MODE에서는 ROM BIOS 및 HDD 내의 SECTOR, HEAD, CYLINDER에
할당된 MEMORY를 다음과 같이 일렬로 묶어 놓아 마치 하나의
LBA용 MEMORY인 것처럼 사용한다. 쉽게 이야기하자면

■ DUAL IDE 채널

원래 IBM AT PC는 다음과 같이 두 개의 HDD CONTROLLER
CARD를 사용할 수 있게 설계되었었다.

CONTROLLER	I/O PORT 번지	ARDWARE INTERRUPT
PRIMARY	1F0h-1F7h,3F6h-3F7h	IRQ 14
SECONDARY	170h-177h,376h-377h	IRQ 15

이는 지금의 MASTER/SLAVE구조를 감안하지 않고 단지 PRIMARY에는
첫 번째 HDD를 SECONDARY에는 두 번째 HDD를 접속한다는 생각으로
설계되었었다. 그러나 HDD는 한 ADDRESS를 두 개의 DRIVE가
공동으로 각기 다른 시간에 이용하는 방법인 MASTER/SLAVE방식으로
고정되어 왔다.
따라서 지금까지의 BIOS, HDD, CONTROLLER CARD는 모두 PRIMARY
영역만을 지원할 수 있도록 설계되어 있어서 사실상 SECONDARY는
잠자고 있는 영역이 되었다.

■  BUS MASTERING

스쿼시의 호스트 어댑터에는 보통 별도의 RISC급 프로세서가
장작 되어 있는데, 이 '지능적'인 프로세서가 메인보드의 MPU의
간섭 없이 데이터를 직접 메모리로 전송(읽고/쓰고)하는 것을
말한다. 멀티태스킹 환경에서 데이터를 전송하는 가장 빠르고
좋은 성능을 나타낸다고 합니다. 그렇기 때문에 CPU의 의존도
가 낮을 수밖에 없다.

Bus Master DMA 혹은 First Party DMA라고도 한답니다.
통상 울트라 와이드 14F, ATA1542 xx, ATA2940,
어드벤스, 이니시오 모든 스쿼시 카드 모델 롬이 있는 이런
기능을 가지고 있습니다. PCI 어댑터도 포함하겠지요..
메인보드의 버스 슬롯이 버스마스터링을 지원하여야 합니다.
E-ide 하드나 시디롬이 데이터를 억쎄스 할 때와 달리, 스커지
방식의 하드나 시디롬을 사용 시에는 SYSTEM CPU는 거의 놀고 있다고
생각하시면 됩니다.

■ IDE 32bit Transfer

IDE 드라이브에서 "doubleword"(32bit; word가 2바이트 데이터 단위이므로
2바이트는 16bit임)로 작동하므로 상당한 성능향상이 실현된다.
이를 위해서는 IDE controller가 32bit local bus(VESA local 이것도 포함)에 연결되어야
한다.
E-IDE에서는 보통 일반 OS들 중 32bit disk access를 지원하지
않아도 성능이 떨어지지 않는데 그 이유는 하드웨어적으로 32bit 전송을 하기 때문이다.

■ IDE block mode

IDE block mode란 IDE drive와 메인 컴퓨터 간의 데이터 전송방법, 오리지널 IDE에서는,
CPU에 interrupt을 걸기 전에 한 번에 512byte의 데이타만 drive가 전송할 수 있다.
IDE block mode는 드라이브가 한번에 n개의 512byte 블록 데이터를 전송할 수 있게
한다.
이 기술은 원래 SCSI주변기기가 사용하는 방식인데 e-ide가 모방한 것이다.