Энциклопедия Интерфейсы устройств хранения: ATA, SCSI и другие

В книге рассмотрены интерфейсы, применяемые для подключения различных типов устройств хранения: гибких и жестких магнитных дисков, оптических, ленточных и твердотельных. Дается обзор и сравнительные характеристики интерфейсов, применяемых как в отдельных компьютерах, так и в сетях хранения данных (SAN). Основное внимание уделено двум самым популярным семействам интерфейсов ? ATA и SCSI, приводится объяснение идеологических различий этих семейств, рассматриваются тенденции их сближения. Отдельные главы посвящены интерфейсам твердотельных устройств хранения на флэш-памяти, а также использованию шин USB и FireWire для подключения устройств хранения. Многочисленные иллюстрации раскрывают аппаратные и программные особенности интерфейсов и протоколов. Книга предназначена для специалистов, занимающихся разработкой аппаратных и программных средств компьютерной техники. Она может быть полезна и студентам вузов, углубленно изучающим архитектуру вычислительных систем и интерфейсы периферийных устройств.

Содержание

От автора

От издательства

Глава 1. Устройства хранения данных и их интерфейсы

1.1. Принцип действия и характеристики устройств хранения
Конструктивное исполнение устройств
Параметры устройств хранения
1.2. Интерфейсы устройств хранения
1.3. Взаимодействие с устройствами хранения
Выполнение одиночных команд
Оптимизация обслуживания множества запросов
Эффективность ввода-вывода
Эффективность интерфейсов SCSI и ATA
Глава 2. Интерфейс НГМД
2.1. Аппаратный интерфейс
2.2. Контроллер НГМД
2.3. Программное взаимодействие с дисководами
2.4. Команды контроллера НГМД
Глава 3. Интерфейс IDE: ATA/ATAPI и SATA
3.1. Происхождение и назначение интерфейса
3.2. Устройства, адаптеры, контроллеры и интерфейсы
3.3. Категории устройств IDE
3.4. Спецификации интерфейсов ATA (IDE)
Глава 4. Параллельный интерфейс ATA
4.1. Физический интерфейс
80-проводные кабели для UltraDMA
4.2. Назначение сигналов ATA
4.3. Подключение и конфигурирование устройств ATA/ATAPI
4.4. Режимы передачи данных для устройств ATA
Глава 5. Последовательный интерфейс Serial ATA
5.1. Транспортный уровень SATA
5.2. Канальный уровень SATA
5.3. Физический уровень SATA
Кабели и разъемы
5.4. Расширения SATA для систем хранения данных
Подсистемы хранения данных (массивы устройств)
Мультиплексор портов
Селектор порта
Глава 6. Адаптеры и контроллеры ATA
6.1. Контроллер PCI IDE Bus Master
6.2. Контроллер SATA Intel 31244
6.3. Контроллер SATA с интерфейсом AHCI
Глава 7. Программное взаимодействие с устройствами ATA/ATAPI/SATA
7.1. Традиционный механизм взаимодействия для ATA
7.2. Перекрытие команд и очереди в ATA/ATAPI
7.3. Поддержка многозадачности в Serial ATA
7.4. Новая модель взаимодействия ? интерфейс AHCI
7.5. Адресация блоков данных
Трехмерная геометрия устройства
7.6. Регистры устройств ATA
7.7. Регистры Serial ATA
7.8. Протоколы взаимодействия с устройствами
Традиционные протоколы (одиночные команды)
Перекрытие команд и использование очередей при работе с устройствами ATA/ATAPI
Использование естественных очередей в SATA-II (NCQ)
Работа с интерфейсом AHCI
Глава 8. Система команд ATA/ATAPI и SATA
8.1. Команды доступа к данным ATA
8.2. Пакетный интерфейс ATAPI
8.3. Инициализация, идентификация и конфигурирование устройств
8.4. Журналы ошибок и событий
8.5. Мониторинг состояния ? SMART
8.6. Работа со сменными носителями
8.7. Поддержка флэш-памяти и малогабаритных карт
8.8. Управление энергопотреблением и шумом
8.9. Защита данных
8.10. Потоковое расширение команд
8.11. Устаревшие и необязательные команды
8.12. Нестандартные команды
Глава 9. Интерфейс SCSI
9.1. Спецификации SCSI
9.2. Архитектурная модель SCSI ? SAM
Клиент-серверная модель
Конфигурации
Логические устройства
Выполнение команд
Управление заданиями
Отличия ATAPI от SCSI
9.3. Хост-адаптер SCSI
9.4. Типы периферийных устройств
9.5. Система команд SCSI
Глава 10. Параллельные шины SCSI
10.1. Версии параллельной шины
10.2. Протокол параллельной шины
Сигналы шинного интерфейса
Адресация устройств и фазы шины
Арбитраж, захват и освобождение шины
Информационные фазы
Асинхронный режим
Синхронный режим (ST и DT)
Режим одновременного переключения
Информационные блоки
Управление шинным интерфейсом: сообщения
Согласование протокола и режимов
10.3. Процессы ввода-вывода на шине SCSI
Выполнение команд в традиционном варианте протокола
Протокол с передачей информационных блоков
Управление режимами портов
10.4. Физический и электрический интерфейсы
Кабели и разъемы
Терминаторы
Приемопередатчики
10.5. Экспандеры
Коммуникационный протокол экспандеров
10.6. Подключение устройств к шине
10.7. Конфигурирование устройств
Глава 11. Последовательный интерфейс для подключения устройств SCSI ? SAS
11.1. Устройства, порты и соединения SAS
11.2. Топология домена и маршрутизация
11.3. Архитектурная модель SAS
11.4. Физический уровень SAS
11.5. Phy-уровень SAS
11.6. Канальный уровень SAS
Примитивы
Аппаратный сброс и идентификация устройств
Согласование скоростей и синхронизация устройств
Установление, закрытие и разрыв соединений
Справедливый арбитраж и предотвращение блокировки
11.7. Протокол SSP
Канальный уровень для протокола SSP
Транспортный уровень SSP
11.8. Протокол SMP
Канальный уровень для протокола SMP
Транспортный и прикладной уровень SMP
11.9. Протокол STP
Канальный уровень для протокола STP
11.10. Определение структуры домена
Глава 12. Взаимодействие устройств SCSI через IP-сети ? iSCSI
12.1. Сеансы и соединения
12.2. Процедура входа ? iSCSI Login
12.3. Передача команд, данных и информации о состоянии, управление заданиями
12.4. Имена iSCSI
12.5. Обнаружение целевых узлов
12.6. Обнаружение ошибок и процедуры восстановления
Восстановление внутри команды
Восстановление внутри соединения
Восстановление при потере соединения
Восстановление сеанса
12.7. Безопасность
Аутентификация по методу CHAP
Аутентификация по методу KRB5
Аутентификация по методу SPKM
Аутентификация по методу SRP
12.8. Синхронизация блоков
12.9. Форматы протокольных блоков
Блоки запросов и ответов команд
Блоки запросов и ответов управления заданиями
Блоки для передачи данных
Асинхронные сообщения
Блоки запросов и ответов входа и выхода
Блоки текстовых запросов и ответов
Блоки запроса повтора и отказа запроса
Блоки пробных запросов и ответов
12.10. Согласование параметров протокола iSCSI
Глава 13. Интерфейс Fibre Channel
13.1. Архитектура стандарта Fibre Channel
13.2. Топология и типы портов
13.3. Канал передачи данных (FC-PH, FC-FS)
Среда и скорости передачи (FC-0)
Кабели и коннекторы
Последовательная передача данных (FC-1)
Иерархия передач и протоколы (FC-2)
Управление потоком
Классы сервиса
Внутренние протоколы
Адресация узлов
Подключение
13.4. Арбитражное кольцо (FC-AL)
Арбитраж и открытие соединений
Инициализация кольца
13.5. Большие сети на базе FC
13.6. Протокол FCP ? Fibre Channel для SCSI (FC-4)
Глава 14. Интерфейсы и конструктивы твердотельных носителей информации
14.1. CompactFlash
14.2. SmartMedia Card
Физический интерфейс
Система команд
Логическая организация карты
Форматы физического блока и страниц
Выделение, освобождение, стирание физических блоков
Файловая система
14.3. MultiMediaCard и Sequre Digital
14.4. Miniature Card
Глава 15. Шины USB и FireWire для устройств хранения
15.1. Применение шины USB для устройств хранения данных
Подключение устройства USB
Программное взаимодействие с устройствами USB
Хост-контроллеры USB
Протоколы для устройств хранения
15.2. Шина IEEE 1394 для устройств хранения данных
Подключение устройств к шине FireWire
Взаимодействие устройств на шине IEEE 1394
Хост-контроллеры шины IEEE 1394
Протокол SBP-2
Глава 16. Системная поддержка устройств хранения
16.1. Функции дисковых сервисов BIOS
16.2. Традиционный сервис BIOS
16.3. Преодоление барьера 528 Мбайт (ECHS и LBA)
16.4. Расширенный сервис BIOS
16.5. Загружаемые диски CD-ROM