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IDC基礎(chǔ)知識(shí)

一、IDE/ATA接口發(fā)展簡介
1. IDE
　　IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅(qū)動(dòng)器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器。把盤體與控制器集成在一起的做法減少了硬盤接口的電纜數(shù)目與長度，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃缘玫搅嗽鰪?qiáng)，硬盤制造起來變得更容易，因?yàn)橛脖P生產(chǎn)廠商不需要再擔(dān)心自己的硬盤是否與其它廠商生產(chǎn)的控制器兼容。對用戶而言，硬盤安裝起來也更為方便。
　　在這里要先要明白一點(diǎn)的就是，這里所說的IDE，既是宏觀意義上的硬盤接口類型，也是微觀意義上的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)。之所以說它是宏觀意義上的一種硬盤接口類型，是因?yàn)闀r(shí)至今日這一接口技術(shù)仍在不斷地發(fā)展，并且仍是PC機(jī)中硬盤接口中的絕對主流，原因當(dāng)然是其性能也在得到不斷發(fā)展，其性能也相當(dāng)不錯(cuò)，此類接口的硬盤價(jià)格也相對其它接口的要便宜許多。后面要介紹的各類ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA硬盤都屬于IDE接口類型。說它是微觀意義上的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，是指如果細(xì)分，它僅代表第一代的IDE標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殡S后其接口技術(shù)得到了飛速成發(fā)展，引入了許多新技術(shù)，使這一IDE接口標(biāo)準(zhǔn)得到了質(zhì)的飛躍，通常不再以IDE標(biāo)稱，而是以諸如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等標(biāo)注。

    2. ATA
　　ATA的英文全稱為“Advanced Technology Attachment”，中文名稱“高級技術(shù)附加裝置”。ATA接口標(biāo)準(zhǔn)最初是在1986年由CDC、康柏和西部數(shù)據(jù)3家公司共同開發(fā)的。第一代的ATA標(biāo)準(zhǔn)稱之為“ATA-1”。ATA-1只支持PIO－0和PIO-1、PIO-2模式，其數(shù)據(jù)傳輸速度只有可憐的3.3MB/S，使用40芯電纜，硬盤大小也為5英寸（而不是現(xiàn)在普遍的3.5英寸），容量為40MB（根據(jù)其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其硬盤容量限制在504MB之內(nèi)）。ATA接口是從80年代末期開始逐漸取代了其它老式接口，隨著它自身的發(fā)展，“ATA”也就成了“IDE”的代名詞。目前最新的ATA 133標(biāo)準(zhǔn)中硬盤數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到133.7MB/s。要識(shí)別硬盤屬于哪種ATA接口版本，只需看硬盤正面右上面的所印標(biāo)注，如圖1-1所示的就是Ultra ATA/100標(biāo)準(zhǔn)硬盤上的標(biāo)注。
 
圖1-1
在ATA接口標(biāo)準(zhǔn)的整個(gè)發(fā)展過程中，到目前為止可以劃分為7個(gè)不同的版本，也就是從ATA-1（IDE）、ATA-2（EIDE  Enhanced IDE/Fast ATA）、ATA-3（FastATA-2）、…，一直到現(xiàn)在ATA-7（ATA 133）。第一代的ATA標(biāo)準(zhǔn)，即ATA-1，也就是前面介紹過的IDE標(biāo)準(zhǔn)。

（1）. ATA-1(IDE)：
　　ATA是最早的IDE標(biāo)準(zhǔn)的正式名稱，IDE實(shí)際上是指連在硬盤接口的硬盤本身。ATA在主板上有一個(gè)插口，支持一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備，每個(gè)設(shè)備的最大容量為504MB，ATA最早支持的PIO-0模式（Programmed I/O-0）只有3.3MB/s，而ATA-1一共規(guī)定了3種PIO模式和4種DMA模式（沒有得到實(shí)際應(yīng)用），要升級為ATA-2，你需要安裝一個(gè)EIDE適配卡。

（2）. ATA－2：也就是我們常說的EIDE（Enhanced IDE）或Fast ATA，它在ATA的基礎(chǔ)上增加了2種PIO和2種DMA模式（PIO-3），不僅將硬盤的最高傳輸率提高到16.6MB/S，還同時(shí)引進(jìn)LBA地址轉(zhuǎn)換方式，突破了固有的504MB的限制，可以支持最高達(dá)8.4GB的硬盤。在支持ATA－2的電腦的BIOS設(shè)置中，一般可以見到LBA（Logical Block Address），和CHS（Cylinder，Head，Sector）的設(shè)置，同時(shí)在EIDE接口的主板一般有兩個(gè)EIDE插口，它們也可以分別連接一個(gè)主設(shè)備和一個(gè)從設(shè)備，這樣一塊主板就可以支持四個(gè)EIDE設(shè)備，這兩個(gè)EDIE接口一般稱為IDE1和IDE2。

（3）. ATA-3：ATA-3并沒有提高IDE接口的工作速度，最高傳輸速度仍為16.6MB/S（支持PIO-3），但引入了密碼保護(hù)機(jī)制，對電源管理方案進(jìn)行了修改，引入了S.M.A.R.T（Self-Monitoring　Analysis and Reporting Technology，硬盤自監(jiān)測、自分析和報(bào)告技術(shù)），這是一個(gè)劃時(shí)代的重大改進(jìn)。這一技術(shù)也在許多主板的BIOS中有所體現(xiàn)。

（4）. ATA-4：這就是現(xiàn)在市面上仍比較常見的Ultra  ATA/33，自這一版本開始，硬盤開始支持DMA（Direct Memory Access，直接內(nèi)存存取）技術(shù)，所以又稱之為“Ultra DMA/33”。DMA是I/O設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間由硬件組成的直接數(shù)據(jù)通道，用于高速I/O設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間的成組數(shù)據(jù)傳送。硬盤控制器采用總線主控方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它將PIO下的最大數(shù)據(jù)傳輸率提高了一倍，達(dá)到33MB/S，稱之為PIO-4。微軟的Windows98系統(tǒng)正式支持這一接口技術(shù)，不過有一些太老的主板可能不支持這一接口，所以并不一定安裝了Windows 98以后的系統(tǒng)都支持DMA技術(shù)。注意，Windows95則不支持這一技術(shù)。

（5）. ATA-5：這一版本就是市面上標(biāo)注為“Ultra ATA/66”的硬盤。因?yàn)橥瑯硬捎昧薉MA技術(shù)，所以通常在市面上又可看到名為“Ultra DMA66”的標(biāo)注，其實(shí)都是一個(gè)意思。Ultra ATA/66不僅將接口通道的數(shù)據(jù)交換速度提高了一倍，同時(shí)也繼承了上一代Ultra ATA/33的核心技術(shù)－冗余校驗(yàn)計(jì)術(shù)（CRC），該技術(shù)的設(shè)計(jì)方針是系統(tǒng)與硬盤在進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，隨數(shù)據(jù)發(fā)送循環(huán)的冗余校驗(yàn)碼，對方在收取的時(shí)候也對該校難碼進(jìn)行檢驗(yàn)，只有在完全核對正確的情況下才接收并處理得到的數(shù)據(jù)，這對于高速傳輸數(shù)據(jù)的安全性有著極有力的保障。除此之外，ULTRA DMA66還有一個(gè)核心的技術(shù)就是將普通的40芯排線改成80芯排線（自這以后的所有并行ATA標(biāo)準(zhǔn)都采用這一芯線標(biāo)準(zhǔn)），但該線仍然使用40針的接口，但傳輸線卻增加了一倍。如圖1-2所示的就是新的80芯數(shù)據(jù)線與傳統(tǒng)的ATA 33及以前版本標(biāo)準(zhǔn)的40芯線比對圖。
 
圖1-2
不過要注意，Windows98并不支持Ultra ATA/66這一新技術(shù)，所以當(dāng)你在使用這種新型硬盤時(shí)，除使用DMA66專用數(shù)據(jù)線連接硬盤與主板外，還必須正確安裝主板驅(qū)動(dòng)程序，才能夠識(shí)別出你的Ultra ATA/66硬盤，否則只能當(dāng)作Ultra ATA/33硬盤來用，有點(diǎn)大材小用了。

（6）. ATA-6：這就是市面上標(biāo)注為Ultra ATA/100的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，也是目前較新的一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)。這一新標(biāo)準(zhǔn)主要是提高了硬盤數(shù)據(jù)的傳輸速率，從原來ATA-5標(biāo)準(zhǔn)中的66MB/S提高到新的100MB/S。

（7）. ATA-7：這就是ATA系列中的最新版本Ultra ATA/133了，它的傳輸速率達(dá)到了133MMB/S。但目前這一最新標(biāo)準(zhǔn)只有ATA 133標(biāo)準(zhǔn)的提出者邁拓公司（Maxtor）一家支持，并沒有得到廣大廠商的支持，因?yàn)橛幸环N新的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)——Serial ATA。它一改ATA標(biāo)準(zhǔn)長達(dá)十幾年以來的并行數(shù)據(jù)傳輸方式，采用串行方式。主要原因是并行接口的電纜屬性、連接器和信號協(xié)議都已經(jīng)到達(dá)一個(gè)頂點(diǎn)，在技術(shù)和設(shè)計(jì)上都有許多問題。隨著工作頻率的提高，原來在低頻率下的ATA接口標(biāo)準(zhǔn)越來越受到交叉干擾、地線增多、信號混亂等因素的制約，特別是在新的Ultra  ATA/133標(biāo)準(zhǔn)中。而新的Serial ATA標(biāo)準(zhǔn)不僅可以全面解決以上問題，而且其數(shù)據(jù)傳輸速率有相當(dāng)大的發(fā)展空間，目前其最低的Serial ATA 1.0標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)傳輸速率就可達(dá)到150MB/S，高于ATA 133標(biāo)準(zhǔn)中的133MMB/S。據(jù)規(guī)劃其后續(xù)版本數(shù)據(jù)傳輸速率可按150MB/S的倍數(shù)遞增，這樣就為徹底解決硬盤接口這一最終瓶頸打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

　　綜合所有ATA標(biāo)準(zhǔn)的接口類型（其實(shí)就是IDE接口類型）硬盤可以看出它具有以下主要特點(diǎn)：
　　ATA接口具有：價(jià)格低廉、兼容性非常好、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)ATA接口也具有：數(shù)據(jù)傳輸速度慢、只能內(nèi)置使用、對接口電纜的長度有很嚴(yán)格的限制等缺點(diǎn)。
IDE/ATA傳輸速率/模式發(fā)展一覽表
 
傳輸模式 Cycle Time
(nanoseconds)  最大資料傳輸速率 標(biāo)準(zhǔn)   
PIO Mode 0 600ns 3.33MB/s ATA   
PIO Mode 1 383ns 5.22 MB/s ATA   
PIO Mode 2 240ns 8.33 MB/s ATA   
PIO Mode 3 180ns 11.1 MB/s ATA-2   
PIO Mode 4 120ns 16.7 MB/s ATA-3   
DMA、Single Word、Mode 0 960ns 2.11 MB/s ATA   
DMA、Single Word、Mode 1 480ns 4.22 MB/s ATA   
DMA、Single Word、Mode 2 240ns 8.33 MB/s ATA   
DMA、Multiple Word、Mode 0 480ns 4.17 MB/s ATA   
DMA、Multiple Word、Mode 1 150ns 13.3 MB/s ATA-2   
DMA、Multiple Word、Mode 2 120ns 16.7 MB/s ATA-3   
Ultra DMA Mode 0 235ns 16.7 MB/s ATA-4   
Ultra DMA Mode 1 160ns 25 MB/s ATA-4   
Ultra DMA Mode 2 120ns 33.3 MB/s ATA-4、Ultra ATA/33   
Ultra DMA Mode 3 90ns 44.4 MB/s ATA-5   
Ultra DMA Mode 4 60ns 66.6 MB/s ATA-5、Ultra ATA/66   
Ultra DMA Mode 5 40ns 100 MB/s Ultra ATA/100   
Ultra DMA Mode 6 30ns 133 MB/S Ultra ATA/133 
二、IDC/ATA的結(jié)構(gòu)與分類
1、IDC/ATA結(jié)構(gòu)：
一般IDC有主體、中蓋（又叫上蓋）、SR組成，根據(jù)實(shí)際需要可由兩件式（主體+中蓋）或是三件式（主體+中蓋+SR）組成一個(gè)IDC整體。還有與IDC相配套的PULL TAB和PULL LOOP可認(rèn)為是IDC的輔件，下面分別介紹。
   ㈠、IDC 主體
普通結(jié)構(gòu)IDC主體
特殊結(jié)構(gòu)ATA主體
      A、普通IDC主體結(jié)構(gòu)：
      關(guān)于IDC主體的描述：
⑴ PIN N KEYED，是指IDC第N PIN 塞上KEY，如圖有兩種情況  i．STARCONN、ATEC、BIZCONN KEY是來料已成型            ii．AMP、3M KEY是另外手工塞KEY
圖2-4 IDC 塞KEY

        ⑵ N u" GOLD是指IDC端子的鍍金數(shù)，eg:15u" GOLD是指15u"鍍金。通常鍍金數(shù)有G/F（一般金）、3u"、15u"。如下圖：
⑶ W/NOTE或是 W/O NOTE分別是指IDC主體上帶有鼻子和不帶鼻子，如下圖示
⑷ 顏色常用有BLACK（黑）和GRAY（灰）。
⑸ PIN28 EMPTY是指第28PIN是空的，沒有插上端子。

B、特殊IDC—ATA主體結(jié)構(gòu)： 
 
 
 
 
 
關(guān)于ATA主體的描述：
⑴ 根據(jù)ATA上PULL TAB或上PULL LOOP可分為外插式和內(nèi)插式ATA
其中圖2-7 STRCONN ATA為外插式的，圖2-8 ATEC ATA、圖2-9 BIZCONN ATA為內(nèi)插式的。
⑵ PIN N KEYED，是指ATA第N PIN 塞上KEY，ATA一般是40個(gè)PIN位，塞KEY一般是塞第20PIN，eg:PIN20KEYED，所以常用塞20PIN通常是來料已注塑代替塞KEY。
⑶ N u" GOLD是指ATA端子的鍍金數(shù)與IDC端子類似，eg:15u" GOLD是指15u"鍍金。通常鍍金數(shù)有G/F（一般金）、3u"、15u"等。
⑷ 同樣W/NOTE或是 W/O NOTE分別是指ATA主體上帶有鼻子和不帶鼻子。
⑸ 顏色上比較特殊，有BLUE（藍(lán)色）、GRAY（灰色）、BLACK（黑色），同時(shí)此三種顏色對應(yīng)三種結(jié)構(gòu)：
a．BLUE（藍(lán)色）： PIN20 KEYED，34PIN CUT。
   其中34PIN CUT是指第34PIN的端子上半部分刺破芯線部分PIN針被CUT掉，如下圖 b．GRAY（灰色）：PIN20 KEYED,PIN28 EMPTY，同樣PIN28 EMPTY是指第28PIN不插端子。
c．BLACK（黑色）：PIN20 KEYED 只塞KEY第20PIN。

  ㈡、IDC中蓋
IDC中蓋有普通IDC中蓋、外插式ATA中蓋和內(nèi)插式ATA中蓋，如下圖：
   ㈢、IDC SR（Strain Relief）
根據(jù)上面的IDC中蓋，那么相對應(yīng)的IDC SR也有普通IDC SR、外插式ATA SR和內(nèi)插式ATA SR，如下圖   ㈣、PULL TAB 和 PULL LOOP
A、PULL TAB ，一般有兩種，USED FOR 34PIN IDC和USED FOR 40PIN IDC，如下圖           B、PULL LOOP，常見的有USED FOR IDC PULL LOOP和USED FOR ATA PULL LOOP，如下圖
綜上幾點(diǎn)，IDC要用到 PULL TAB時(shí)就不要PULL LOOP，要用到PULL LOOP時(shí)就不要PULL TAB。
IDC/ATA的常見國內(nèi)供應(yīng)商有STARCONN（慶良）、ATEC（加霖）、BIZCONN（康聯(lián)）。對于內(nèi)插式、外插式ATA而言，STARCONN只做外插式，質(zhì)量比較好；ATEC做內(nèi)插式，質(zhì)量也還可以；BIZCONN外插式和內(nèi)插式，不過質(zhì)量不是很穩(wěn)定。
2、IDC的分類
⑴按PITCH（PIN距）分，常見的有：
PITCH=1.27mm UL2651 28AWG FLAT CABLE （USED FOR IDC）材質(zhì)PVC
      PITCH=2.54mm              PITCH=0.635mm UL2678 30AWG FLAT CABLE （USED FOR ATA）材質(zhì)PVC              
                                PITCH=0.635mm UL20674 30AWG FLAT CABLE （USED FOR ATA）材質(zhì)TPE
PITCH=2.0mm             PITCH=1.0mm UL2651 28AWG FLAT CABLE （USED FOR IDC）材質(zhì)PVC
PITCH=1.27mm            PITCH=0.635mm UL2678 30AWG FLAT CABLE （USED FOR ATA）材質(zhì)PVC

⑵按PIN位的數(shù)量來分，常見的有6PIN，8PIN，10PIN，16PIN，20PIN，26PIN，30PIN，34PIN，40PIN，44PIN，50PIN，64PIN等等。

三、IDC/ATA 的應(yīng)用
   IDC/ATA CONNECTOR常用于多PIN位的連接線中，主要用于傳輸并行的信號連接。下面舉例應(yīng)用于常見的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線和軟驅(qū)數(shù)據(jù)線。
   ⑴硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線
     常見的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線有IDC接口的，ATA接口的；從數(shù)據(jù)線上連接的IDC數(shù)量來看有2個(gè)IDC的和3個(gè)IDC的，下面就這幾種分別舉例：
a．2個(gè)IDC組成的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線，如下圖：
IDC描述： 1、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED GRAY 3u" GOLD

   b．3個(gè)IDC組成的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線，如下圖 圖3-2 THREE IDC
IDC描述：1、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED GRAY 3u" GOLD
          2、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED PIN28 EMPTY GRAY 3u" GOLD

c．2個(gè)ATA組成的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線，如下圖：
 
ATA描述：1、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED PIN34 CUT BLUE 15u" GOLD
          2、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED BLACK 15u" GOLD
d．3個(gè)ATA組成的硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線，如下圖：
 
ATA描述：1、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED PIN34 CUT BLUE 15u" GOLD
          2、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED BLACK 15u" GOLD
          3、40PIN W/NOSE PITCH=2.54mm PIN20 KEYED PIN28 EMPTY GRAY 15u" GOLD

以上四款硬盤/光驅(qū)數(shù)據(jù)線中，由IDC連接的數(shù)據(jù)線一般數(shù)據(jù)傳輸速率只能上到33MB/S，也就是只能上Ultra ATA/33，而要達(dá)到ATA/66、ATA/100、ATA/133，那只能用ATA連接的數(shù)據(jù)線了，也就是c和d項(xiàng)。（如圖1-2）