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IDE接口是一种用于在PC机中连接硬盘驱动器的接口,其英文全称为“Integrated Drive Electronics”,即“电子集成驱动器”,其本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器,代表着硬盘的一种类型。IDE接口技术一直在不断发展,其性能也在不断的提高,拥有价格低廉、兼容性强的特点。近几年来,随着硬盘接口技术的发展,IDE接口已经慢慢趋于淘汰,而其后发展分支出的硬盘接口,如ATA、Ultra ATA、DMA、Ultra DMA等,也都属于IDE硬盘。

1. IDE的系统结构

IDE接口硬盘的控制电路集成在硬盘上,与IDE驱动器通信所需的软件程序则存储在PC机主板的BIOS芯片中。IDE接口用一个40针电缆连接硬盘与主板(电源由另外的电缆提供),其中包括3个寻址的信号线引脚,16个传输数据的双向数据线引脚,以及其他用于控制信号、驱动信号和状态表示等的引脚。

2. IDE模式的发展

随着技术的发展,计算机产品对数据传输速度的要求日益提高,IDE硬盘接口的数据传输模式也经历了三次技术变化,由最初的PIO模式,到DMA模式,直到Ultra DMA模式。

1PIO模式

PIO(Programming Input/Output Model)模式是一种通过CPU执行I/O端口指令来进行数据读写的交换模式。作为最早的硬盘数据传输模式,其数据传输速率低下,CPU占用率很高,大量传输数据时会因为占用过多的CPU资源而导致系统停顿,无法进行其他的操作。PIO数据传输模式又分为PIO mode 0、PIO mode 1、PIO mode 2、PIO mode 3、PIO mode 4等几种模式,数据传输速率从3.3MB/s到16.6MB/s不等。受限于传输速率低下和极高的CPU占用率,这种数据传输模式很快就被淘汰了。

2DMA模式

DMA是一种不经过CPU而直接从主存存取数据的数据交换模式。PIO模式下硬盘和主存之间的数据传输是由CPU来控制的,而在DMA模式下,CPU只须向DMA控制器下达指令,让DMA控制器来处理数据的传送,数据传送完毕再把信息反馈给CPU,这样就在很大程度上降低了CPU资源占用率。DMA模式与PIO模式的区别在于,DMA模式不过分依赖CPU,可以大大节省系统资源,二者在传输速度上的差异并不十分明显。DMA模式可以分为Single-Word DMA(单字DMA)和Multi-Word DMA(多字DMA)两种,但其所能达到的最大传输速率只有16.6MB/s。

3)Ultra DMA模式

Ultra DMA(Ultra DMA,一般简写为UDMA)的含义是高级直接主存访问。UDMA模式以16-bit Multi-Word DMA(16位多字DMA)模式为基准,可以理解为DMA模式的增强版本,它在包含DMA模式优点的基础上,又增加了CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余码校验)技术,以提高数据传输过程的准确性、安全性。在以往的硬盘数据传输模式下,一个时钟周期只传输一次数据,而在UDMA模式中逐渐应用了Double Data Rate(双倍数据传输)技术,因此数据传输速度有了很大的提高,此技术就是在时钟的上升期和下降期各进行一次数据传输,可以使数据传输速度成倍增长。

在UDMA模式发展到UDMA 133之后,受限于IDE接口的技术规范,无论是连接器、连接电缆、信号协议都显现出了很大的技术瓶颈,而且所支持的最高数据传输率也很有限。同时,随着IDE接口传输率的提高(也就是工作频率的提高),IDE接口的交叉干扰、地线增多、信号混乱等缺陷也给其发展带来了很大的制约,最终被新一代的SATA接口所取代。