1各階段ATA接口的技術(shù)概況
ATA-1在主板上有一個插口，支持一個主設(shè)備和一個從設(shè)備，每個設(shè)備的最大容量為504MB，支持的PIO-0模式傳輸速率只有3.3Mb/s。ATA-2是對ATA-1的擴(kuò)展，習(xí)慣上也稱為EIDE(EnhancedIDE)或FastATA。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)8.1GB的硬盤。ATA-3沒有引入更高速度的傳輸模式，在傳輸速度上并沒有任何的提升，最高速度仍舊為16.6Mb/s。只在電源管理方案方面進(jìn)行了修改，引入了簡單的密碼保護(hù)的安全方案。
從ATA-4接口標(biāo)準(zhǔn)開始正式支持UltraDMA數(shù)據(jù)傳輸模式，因此也習(xí)慣稱ATA-4為UltraDMA33或ATA33。首次在ATA接口中采用了DoubleDataRate(雙倍數(shù)據(jù)傳輸)技術(shù)，讓接口在一個時鐘周期內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)兩次，時鐘上升和下降期各有一次數(shù)據(jù)傳輸，這樣數(shù)據(jù)傳輸速率一下從16Mb/s提升至33Mb/s。ATA-5也就是“UltraDMA66”，也叫ATA66，是建立在UltraDMA33硬盤接口的基礎(chǔ)上，同樣采用了UDMA技術(shù)。UltraDMA66讓主機(jī)接收/發(fā)送數(shù)據(jù)速率達(dá)到66.6Mb/s，是U-DMA/33的兩倍。保留了上代UltraDMA33的核心技術(shù)--冗余校驗技術(shù)(CRC)。ATA-6也是使用40針80芯的數(shù)據(jù)傳輸電纜，并且ATA100接口完全向下兼容，支持ATA33、ATA66接口的設(shè)備，完全可以繼續(xù)在ATA100接口中使用。
2ATA接口技術(shù)在加固產(chǎn)品中的應(yīng)用
2013年筆者在調(diào)試加固計算機(jī)時候發(fā)現(xiàn)以下異?，F(xiàn)象：在開機(jī)BIOS自檢階段，硬盤信息顯示為QT940817AM1.AA@(正常應(yīng)為ST940817AM3.AAB)，主板在完成PCIBusListing后，停滯不動，不能進(jìn)一步引導(dǎo)操作系統(tǒng)。重新啟動多次，問題能重復(fù)出現(xiàn)。
2.1主板對硬盤信息讀取鏈路
主板對硬盤信息讀取鏈路框圖
2.2硬盤信息錯誤原因
從主板到硬盤之間經(jīng)過多道轉(zhuǎn)接，任何兩個接觸部分的接觸不良，均會引起IDE信號連接的不可靠，從而造成硬盤信息讀取錯誤。當(dāng)問題復(fù)現(xiàn)時，重新插拔、晃動主板，操作系統(tǒng)能夠正常啟動。通過分析，可以判斷計算機(jī)無法啟動的故障是由于機(jī)箱底板上IDE信號的接觸不良引起的。為了進(jìn)一步判斷哪一個信號的接觸不良會造成該問題，通過一條測試用的IDE線纜連接硬盤和底板上的IDE插座，人為地斷開測試IDE線纜上的每一個IDE信號進(jìn)行測試，當(dāng)測試IDE線纜的D9信號斷開時，設(shè)備也出現(xiàn)了QT940817AM1.AA@的錯誤信息，而且設(shè)備的系統(tǒng)無法啟動。綜合以上信息，表明機(jī)箱底板上IDE信號的D9信號接觸不良是造成加固計算機(jī)無法正常啟動的根本原因。加固計算機(jī)底板上CPCI連接器與底板印制板之間的接觸不良，導(dǎo)致主板與硬盤之間的電氣連接不完整。當(dāng)D9數(shù)據(jù)位接觸不良時，主板讀取的硬盤信息就會產(chǎn)生錯誤，且每次錯誤的信息有規(guī)律。
2.3硬盤信息錯誤原理分析
主板檢測硬盤，讀到硬盤錯誤的信息為QT940817AM1.AA@，而正確的信息應(yīng)為ST940817AM3.AAB。由于IDE有16位數(shù)據(jù)位D[15…0]，每次讀取兩個字節(jié)，D[15…8]為高字節(jié)，D[7…0]為低字節(jié)。IDE每次讀取高字節(jié)的D9位時，由于接觸不良自動將該位設(shè)置為0，如果信息的該位為1，則產(chǎn)生錯誤。具體見硬盤信息通過IDE鏈路前后對照表1。對比這兩種狀態(tài)，有三個字母產(chǎn)生差異，這與實際情況吻合。在主板完成PCIBusListing后，開始讀取硬盤主引導(dǎo)區(qū)中的系統(tǒng)啟動信息，由于IDE的D9位讀寫錯誤，導(dǎo)致讀取到的啟動信息錯誤，所以無法正常引導(dǎo)操作系統(tǒng)，計算機(jī)只能停留在這個階段。
2.4解決的方法
機(jī)箱底板上IDE信號接觸不良能夠引起加固計算機(jī)無法正常啟動的問題，為徹底消除這種隱患，在底板印制板上對所有的IDE信號進(jìn)行點焊錫處理。采取措施后，經(jīng)多次的啟動驗證，設(shè)備均啟動、運行正常。
3結(jié)束語
隨著IT行業(yè)的不斷發(fā)展，硬盤技術(shù)也在不斷地更新?lián)Q代。并行ATA接口從ATA1接口發(fā)展到ATA6，硬盤的速度和存取數(shù)據(jù)的可靠性和穩(wěn)定性在不斷提高。但是，這種并行接口的電纜屬性、連接器和信號協(xié)議在ATA-6后都表現(xiàn)出了很大的技術(shù)瓶頸，在技術(shù)上突破這些瓶頸存在相當(dāng)大的難度。新型的硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生也就在所難免。
完全不同于并行ATA接口，串行ATA以連續(xù)串行的方式傳送資料，在同一時間點內(nèi)只會有1位數(shù)據(jù)傳輸。這種技術(shù)極大地簡化了接口的針腳數(shù)目，只用四個針就完成了所有的工作。串行ATA工作的時候，第1針發(fā)出數(shù)據(jù)、第2針接收數(shù)據(jù)、第3針向硬盤供電、第4針為地線。和我們的習(xí)慣性思維帶來的想法相反，這種串行接口技術(shù)將提供比并行接口技術(shù)更高的傳輸速率，同時還將降低電力消耗，減小發(fā)熱量。
作者：陳威 單位：江蘇自動化研究所