IDEコントローラーのしくみ

コンピュータで何をするにしても、ストレージはシステムの重要な部分です。実際、ほとんどのパーソナルコンピュータには、次のストレージデバイスが1つ以上あります。

通常、これらのデバイスは、Integrated Drive Electronics（IDE）インターフェイスを介してコンピュータに接続します。基本的に、IDEインターフェイスは、ストレージデバイスがコンピュータに接続するための標準的な方法です。IDEは、実際にはインターフェイス規格の真の技術名ではありません。元の名前であるATAttachment（ATA）は、インターフェースが最初にIBMATコンピューター用に開発されたことを示しています。この記事では、IDE / ATAの進化、ピン配置とは何か、IDEでの「スレーブ」と「マスター」の正確な意味について学習します。

コンテンツ

1. IDEの進化
2. コントローラ、ドライブ、ホストアダプタ
3. ケーブルキー
4. マスターとスレーブ

IDEは、コンピューターでのハードドライブの使用を標準化する方法として作成されました。IDEの背後にある基本的な概念は、ハードドライブとコントローラーを組み合わせる必要があるということです。コントローラは、ハードドライブがデータを保存およびアクセスする方法に関するガイダンスを提供するチップを備えた小さな回路基板です。ほとんどのコントローラーには、ハードドライブのパフォーマンスを向上させるためのバッファーとして機能するメモリも含まれています。

IDE以前は、コントローラーとハードドライブは別々であり、多くの場合独自仕様でした。つまり、あるメーカーのコントローラーが別のメーカーのハードドライブで動作しない場合があります。コントローラとハードドライブの間の距離により、信号品質が低下し、パフォーマンスに影響を与える可能性があります。明らかに、これはコンピュータユーザーに多くのフラストレーションを引き起こしました。

IBMは、1984年にいくつかの重要な革新を伴うATコンピューターを発表しました。

1986年、CompaqはDeskpro 386にIDEドライブを導入しました。このドライブ/コントローラの組み合わせは、IBMによって開発されたATA標準に基づいていました。やがて、他のベンダーがIDEドライブの提供を開始しました。IDEは、統合ドライブ/コントローラーデバイスの全範囲をカバーする用語になりました。ほとんどすべてのIDEドライブはATAベースであるため、2つの用語は同じ意味で使用されます。

ほとんどのマザーボードにはIDEインターフェイスが付属しています。このインターフェイスは、IDEコントローラーと呼ばれることがよくありますが、これは正しくありません。インターフェイスは実際にはホストアダプタです。つまり、デバイス全体をコンピュータ（ホスト）に接続する方法を提供します。実際のコントローラーは、ハードドライブに接続された回路基板上にあります。それが、そもそも統合ドライブエレクトロニクスと呼ばれる理由です！

IDEインターフェイスは元々ハードドライブを接続するために開発されましたが、内蔵フロッピードライブ、CD-ROMドライブ、さらには一部のテープバックアップドライブを接続するためのユニバーサルインターフェイスに進化しました。内蔵ドライブで非常に人気がありますが、IDEが外付けデバイスの接続に使用されることはめったにありません。

ATAにはいくつかのバリエーションがあり、それぞれが以前の標準に追加され、下位互換性が維持されています。

標準には次のものが含まれます。

ATA-1 -CompaqがDeskpro386に含めた元の仕様。マスター/スレーブ構成の使用を開始しました。 ATA-1は、40ピンまたは44ピンのコネクタとケーブルを使用する標準のISA96ピンコネクタのサブセットに基づいていました。 44ピンバージョンでは、追加の4ピンは、個別の電源コネクタがないドライブに電力を供給するために使用されます。さらに、ATA-1は、ダイレクトメモリアクセス（DMA）およびプログラムド入力/出力（PIO）機能の信号タイミングを提供します。DMAは、ドライブが情報をメモリに直接送信することを意味し、PIOは、コンピューターの中央処理装置（CPU）が情報転送を管理することを意味します。 ATA-1はより一般的にIDEとして知られています。

ATA-2 -DMAは、ATA-2バージョンから完全に実装されました。標準のDMA転送速度は、ATA-1の4.16メガバイト/秒（MBps）から16.67MBpsに増加しました。 ATA-2は、電源管理、PCMCIAカードのサポート、およびリムーバブルデバイスのサポートを提供します。 ATA-2は、EIDE（Enhanced IDE）、Fast ATA、またはFastATA-2と呼ばれることがよくあります。サポートされるハードドライブの合計サイズは137.4ギガバイトに増加しました。 ATA-2は、最大8.4ギガバイトのサイズのハードドライブ用のCylinder Head Sector（CHS）の標準変換方法を提供しました。 CHSは、データがハードドライブのどこにあるかをシステムが判断する方法です。ハードドライブの合計サイズとCHSハードドライブのサポートが大きく異なる理由は、基本的な入出力システム（BIOS）で使用されるビットサイズが原因です。）CHSの場合。CHSには、アドレスの各部分の固定長があります。

セクターの数が64ではなく63であることに注意してください。これは、セクターがゼロで始まることができないためです。各セクターは512バイトを保持します。1,024 x 256 x 63 x 512を掛けると、8,455,716,864バイトまたは約8.4ギガバイトになります。新しいBIOSバージョンでは、CHSのビットサイズが大きくなり、137.4ギガバイト全体がサポートされています。ATA-3 -Self-Monitoring Analysis and Reporting Technology（SMART）の追加により、IDEドライブの信頼性が向上しました。ATA-3は、アクセスドライブにパスワード保護を追加し、貴重なセキュリティ機能を提供します。

ATA-4-おそらく、このバージョンの標準に追加された2つの最大の機能は、Ultra DMAのサポートとATアタッチメントプログラムインターフェイス（ATAPI）標準の統合です。 ATAPIは、CD-ROMドライブ、テープバックアップドライブ、およびその他のリムーバブルストレージに共通のインターフェイスを提供しますデバイス。ATA-4以前は、ATAPIは完全に独立した標準でした。ATAPIを含めることで、ATA-4はATAのリムーバブルメディアサポートを即座に改善しました。Ultra DMAは、DMA転送速度をATA-2の16.67MBpsから33.33MBpsに増加させました。このバージョンでは、40ピンと40導体（ワイヤ）を使用する既存のケーブルに加えて、80導体のケーブルが導入されています。他の40の導体は、信号品質を向上させるために標準の40の導体の間に散在するアース線です。ATA-4は、Ultra DMA、Ultra ATA、およびUltra ATA / 33とも呼ばれます。

ATA-5 - ATA-5の主な更新は、使用されているケーブルの自動検出です。40芯または80芯バージョンです。Ultra DMAは、80芯ケーブルを使用して66.67MB /秒に増加します。ATA-5はUltraATA / 66とも呼ばれます。

IDEデバイスは、リボンケーブルを使用して相互に接続します。リボンケーブルでは、すべてのワイヤーを束ねたり束ねたりするのではなく、横に並べて配置します。IDEリボンケーブルには、40本または80本のワイヤがあります。ケーブルの両端にコネクタがあり、マザーボードコネクタから約3分の2の距離にもう1つあります。このケーブルは、シグナルインテグリティを維持するために、全長が18インチ（46 cm）（1番目から2番目のコネクタまで12インチ、2番目から3番目まで6インチ）を超えることはできません。3つのコネクタは通常、異なる色で、特定のアイテムに接続します。

ケーブルの片側に沿ってストライプがあります。このストライプは、その側のワイヤが各コネクタのピン1に接続されていることを示しています。ワイヤー20は何にも接続されていません。実際、その位置にはピンがありません。この位置は、ケーブルがドライブに正しい位置で接続されていることを確認するために使用されます。メーカーがケーブルが逆になっていないことを確認するもう1つの方法は、ケーブルキーを使用することです。ケーブルキーは、リボンケーブルのコネクタの上部にある小さなプラスチックの正方形で、デバイスのコネクタのノッチに収まります。これにより、ケーブルを1つの位置にのみ取り付けることができます。

ピン番号と説明

最後の4つのピンは、リボンケーブルを介して電力を必要とするデバイスでのみ使用されることに注意してください。通常、このようなデバイスは、個別の電源を必要とするには小さすぎる（たとえば、2.5インチ）ハードドライブです。

1つのIDEインターフェイスで2つのデバイスをサポートできます。ほとんどのマザーボードには、最大4つのIDEデバイス用のデュアルIDEインターフェイス（プライマリおよびセカンダリ）が付属しています。コントローラはドライブと統合されているため、現在コンピュータと通信しているデバイスを決定するための全体的なコントローラはありません。各デバイスが別々のインターフェイス上にある限り、これは問題ではありませんが、同じケーブルで2番目のドライブのサポートを追加するには、ある程度の工夫が必要でした。

同じケーブルで2つのドライブを使用できるようにするために、IDEはマスターとスレーブと呼ばれる特別な構成を使用します。この構成により、一方のドライブのコントローラーは、コンピューターとの間でデータを転送できるタイミングをもう一方のドライブに通知できます。何が起こるかというと、スレーブドライブがマスタードライブに要求を出し、マスタードライブが現在コンピューターと通信しているかどうかを確認します。マスタードライブがアイドル状態の場合、スレーブドライブに先に進むように指示します。マスタードライブがコンピューターと通信している場合、マスタードライブはスレーブドライブに待機するように指示し、次に先に進むことができるときに通知します。

コンピューターは、コネクターのピン39を使用して接続された2番目の（スレーブ）ドライブがあるかどうかを判別します。ピン39は、ドライブアクティブ/スレーブプレゼンス（DASP）と呼ばれる特別な信号を伝送し、スレーブドライブが存在するかどうかを確認します。

どちらの位置でも機能しますが、マスタードライブをIDEリボンケーブルの最後のコネクタに接続することをお勧めします。次に、IDEコネクタの隣にあるドライブの背面にあるジャンパを正しい位置に設定して、ドライブをマスタードライブとして識別する必要があります。スレーブドライブは、ドライブに応じて、マスタージャンパーを取り外すか、特別なスレーブジャンパーを設定する必要があります。また、スレーブドライブはIDEリボンケーブルの中央近くのコネクタに接続されています。各ドライブのコントローラーボードは、ジャンパー設定を調べて、それがスレーブであるかマスターであるかを判断します。これは彼らに実行する方法を教えます。すべてのドライブは、製造元から受け取ったときにスレーブまたはマスターのいずれかになります。ドライブが1つだけインストールされている場合は、常にマスタードライブである必要があります。

多くのドライブには、ケーブル選択（CS）と呼ばれるオプションがあります。正しいタイプのIDEリボンケーブルを使用すると、これらのドライブをマスターまたはスレーブとして自動構成できます。CSは次のように機能します。各ドライブのジャンパーがCSオプションに設定されています。ケーブル自体は、1つの違いを除いて通常のIDEケーブルと同じです。ピン28はマスタードライブコネクタにのみ接続します。コンピュータの電源がオンになると、IDEインターフェイスはピン28のワイヤに沿って信号を送信します。マスターコネクタに接続されているドライブのみが信号を受信します。次に、そのドライブはそれ自体をマスタードライブとして構成します。他のドライブは信号を受信しなかったため、デフォルトでスレーブモードになります。

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