Устройство и принцип работы HDD



Федеральное агентство  по образованию 

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего профессионального  образования

 

ИРКУТСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

УТВЕРЖДАЮ

    Председатель ЦК

                                                                  Долгополова Л.В.

                                                                  _________________

                                                                                «                 »2008 г.

 

КУРСОВОЙ   ПРОЕКТ

 

Устройство  и принцип работы HDD

 

КП.4342.230106.2008.ЛУ

           Руководил Куклина Т.Г.    Разработал студент Кузакова А.В.

 

  «                   » 2008  г. «              »200 8 г.

 

 

ИРКУТСК 2008

 

 

 

Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования

Иркутский Энергетический колледж

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство  и принцип работы HDD

 

На курсовой проект по предмету

 

'Техническое  обслуживание Средств Вычислительной  Техники'

для специальности:230106.

Студенту  Кузаковой А.В группы 4-ТО 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Иркутск 2008

Утвержден  КП.4342.230106.2008.ЛУ

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство  и принцип работы HDD

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

 

КП.4342.230106.2008.ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема курсового проекта

 

Устройство и принцип  работы HDD

 

 Исходные  данные: интернет, спец литература

 Содержание  пояснительной записки

Оглавление

  1. Введение

История развития HDD (1983-2008) найти информацию годы развития 2007-2008 годы

Годы, фирмы, емкость, производители, интерфейсы

  1. Общая часть

Конструктив и характеристик SАТА и IDE интерфейса.

Количество головок, пластин

Среднее время доступа

SMART технологии

Отличие SATA1 и SATA2.

  1. Специальная часть.

Последние 2007-2008

Western digital

Диск SATA2 интерфейс

Принцип работы вещества, плотность записи (за счет чего) на тех же 2 блинах.

  1. .Заключение( выводы и предложения)

Зависимость распространенности(популярность) HDD от фирмы производителя.

5. Список используемой литературы.

 

  1. Графическая часть. 

Презентация на тему: считывание и запись с поверхности ЖД дисков .

 

Дата  выдачи задания26.09.2008 г. Срок выполнения26.11.2008 г.

Задание составил преподаватель Куклина  Т.Г.

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

1 Введение…………………………………………………………………………………….. 6

1.1. История развития HDD (Hard Disk Drive)……………………………………….6

1.2.Контролеры и интерфейсы HDD………………………………………………… 9

1.3.Этапы большого пути ……………………………………………………………10

2 Общая часть…………………………………………………………………………………11

2.1.Как выглядит и из чего состоит IDE контроллер……………………………….11

2.1.1.Контроллеры IDE (ATA)………………………………………………..11

2.2. Serial ATA…………………………………………………………………………16

2.2.1.SATA интерфейс ………………………………………………………..17

2.2.2.Описание SATA……………………………………………………….....18

2.2.3.Интерфейс близок  к завершению……………………………………....19

2.2.4.Установка и устранение  неполадок жестких дисков с  интерфейсом Serial ATA (SATA)……………………………………………………………..20

2.2.5.Подключение кабелей  и установка диска………………………………21

2.2.6. Отличие SATA1 от SATA2……………………………………………..22

2.3.Smart технлогия…………………………………………………………………....22

3 Специальная часть……………………………………………………………………….…..24

3.1.Принцип работы жесткого диска  (винчестера, HDD)…………………………...24

3.2.Технология перпендикулярной записи информации. ………………………..…25

3.3.Перспективы развития технологии  магнитной записи……………...…………..26

3.3.1.Немного физики………………………………………………………….27

3.3.2.Заглядываем внутрь…………………………………………………..….28

3.3.3Блинные дела………………………………………………………..……29

3.3.4.Как это работает……………………………….…………………..……..29

3.3.5. Плотность записи…………………………………………………..……31

3.3.6.По проторенной дорожке………………………………………………..32

3.3.7.Гигантский, но магнитный………………………………………………34

3.3.8.Почему именно винчестер?......................................................................35

3.4.Жесткий диск Western Digital SATA II ……………………………………….….36

3.4.1Жесткий диск Western Digital IDE …….…………………………….…..36

3.5.Новая линейка Seagate Barracuda 7200.1………………………………………….37

3.5.1.Самые новые жесткие диски Toshiba с интерфейсом SATA…………..39

4 Заключение…………………………………………………………………………………....41

5 Список используемой  литературы……………………………………………………….

6 Графическая часть

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

 

Первый носитель, использовавшийся в качестве постоянного накопителя в IBM PC, имел по тем временам колоссальную емкость - 10 Mb. Так получилось, что  обозначение одного из дисков той  серии (30/30) совпало с обозначением популярной винтовки, и жесткие диски по традиции часто называют теперь "винчестерами". На сегодняшний момент (середина 2001-го года) емкость дисков превышает 100 Gb, то есть количественный прогресс в этой области за все время развития магнитных носителей позволил увеличить объем этих самых носителей в 10000 раз. Но, несмотря на это, HDD (Hard Disk Drive) имеют одно очень магическое свойство - каким бы большим не был диск, всегда можно найти, что на него поместить, и места на последнем практически всегда не хватает. По-моему, нет необходимости постоянно держать в системе самый продвинутый и наворочанный диск самого большого размера - не более чем через каждый год плотность записи на жесткие диски увеличивается. Вполне может получиться так , что ваш любимый HDD, который на момент покупки был одним из самых дорогих и емких, года через три станет самым дешевым ширпотребом, и его размер будет считаться очень маленьким. Поэтому, на мой взгляд, нужно выбирать диск исходя из своих сегодняшних реальных потребностей. А затем, при необходимости, его можно всегда поменять на более современный, потратив гораздо меньшие деньги.

 

1.1. История развития HDD (Hard Disk Drive)

 

C момента своего появления в  50-е годы накопители на жестких  магнитных дисках (НЖМД) претерпели не менее существенные изменения, чем все остальные подсистемы компьютера. Не касаясь внешних интерфейсов, попробуем заглянуть внутрь накопителя — под кожух, на котором обычно имеется грозная надпись, категорически запрещающая это делать.

Первый накопитель на жестких магнитных  дисках, использующий воздушный зазор  между головками и магнитной  поверхностью, обладал емкостью 5 млн. символов (символ, в отличие от байта, имеет длину 7 бит). Он размещался на сборке из 50 пластин диаметром 60,9 см.

В начале 60-х годов для создания зазора было предложено использовать поток воздуха, образующийся при  вращении сборки из пластин, что позволило  уменьшить зазор примерно до 20 мкм. Для предотвращения попадания пыли сборка головок и пластин была помещена в герметичный кожух. В кожухе имеется отверстие, прикрытое микропористым фильтром, для выравнивания внешнего и внутреннего давления. Наличие воздуха внутри кожуха принципиально: он необходим для создания воздушной подушки, на которую опирается головка.

Таким образом, основополагающие принципы конструкции накопителей на жестких дисках были сформированы около 40 лет назад. Однако все подсистемы медленно эволюционировали, что привело к поразительным в плане емкости и производительности результатам.

Первым накопителем, имеющим форм-фактор 5,25 дюйма, был ST-506 производства фирмы Seagate. Его емкость составляла 5 Мбайт. Следующее устройство производства той же фирмы — ST-412 емкостью 10 Мбайт — стало стандартным накопителем компьютера IBM PC XT. Взяв его за точку отсчета, проследим за эволюцией различных подсистем накопителей на жестких магнитных дисках.

Для хранения информации используются круглые пластины (platters), собранные  в пакет. Пластины изготовляются  из алюминиевого сплава. В первых накопителях  магнитный слой наносился методом полива, как на магнитную ленту. Он состоял из мельчайших частиц оксидов железа и других металлов, намагничивающихся в процессе записи, и связующего, которое соединяет частицы друг с другом и с пластинами.

Основной тенденцией в конструкции накопителей является повышение плотности записи. В определенный момент размер частиц оказался слишком велик, поэтому в современных накопителях используются пластины с напыленным тонкопленочным магнитным слоем. Это позволяет уменьшить размер магнитного домена, а следовательно, плотность записи. Тонкопленочное напыленное покрытие имеет более гладкую поверхность, что позволяет уменьшить зазор между головкой и поверхностью пластины, а это, в свою очередь, компенсирует снижение напряженности магнитного поля, связанное с уменьшением размера доменов. Необходимость уменьшения микронеровностей привела к использованию стекла вместо алюминиевого сплава в качестве материала для изготовления пластин. Стеклянные пластины применяются в некоторых моделях накопителей IBM. Поверхность пластины разбита на концентрические кольцевые дорожки, которые служат для записи и хранения информации. Дорожки должны располагаться как можно ближе друг к другу для повышения плотности записи и уменьшения времени позиционирования головок (но не настолько близко, чтобы создавать взаимные помехи). Дорожка разбита на сектора, которые являются минимальной единицей данных при доступе к накопителю. Традиционно в каждом секторе хранится 512 байт полезной информации.

Первоначально каждая дорожка  была разбита на 17 секторов. Это приводило к тому, что плотность записи на периферийных дорожках была значительно (в два и более раз) меньше, чем на центральных. Поэтому в современных накопителях используется технология зональной записи (Zone Bit Recording). Поверхность пластины разбивается на некоторое количество (более десяти) концентрически расположенных зон. В каждой зоне дорожка содержит определенное количество секторов, уменьшающееся от периферии к центру. Это позволяет более эффективно использовать поверхность пластины и повысить общую плотность записи.

Дальнейший резерв повышения плотности  записи был изыскан в способах модуляции. ЭДС(электродвижущая сила), которая наводится в головке при чтении, пропорциональна не уровню магнитного поля, а скорости его изменения. Если записать на магнитный носитель сигнал прямоугольной формы (подать меандр на головку записи), то считанный затем сигнал будет иметь форму остроконечных импульсов соответствующей полярности, возникающих в моменты смены направления магнитного потока. Если кодировать единицу сигналом высокого уровня, а ноль — низкого, то при записи длинной последовательности нулей или единиц произойдет сбой синхронизации устройства чтения, так как запись производится с переменной от дорожки к дорожке плотностью. Для преодоления этого явления некоторое количество изменений направления намагниченности должно происходить даже при записи сплошных массивов из нулей или единиц. Первым способом была так называемая частотная модуляция (FM). Она вышла из употребления еще до появления первых персональных компьютеров, и мы упоминаем о ней только потому, что понимание ее принципа облегчит дальнейшее чтение. Итак, при частотной модуляции происходит один переход в начале каждого бита, а еще один — в середине битового интервала, если записываемый бит является единицей. При записи произвольной последовательности из нулей и единиц на каждый бит приходится в среднем полтора перехода.

Модифицированную частотную модуляцию (MFM), возможно, помнят некоторые из ветеранов. Она отличается от FM тем, что переход в начале битового интервала происходит только при записи нуля, если перед ним также записан ноль. При этом количество переходов на бит снижается вдвое, что позволяет повысить плотность записи. Заметим, что учет предыдущего записанного бита при записи текущего позволил вдвое повысить плотность записи.

В технологии RLL (Run Length Limit) кодируются группы из 2 или 4 байт, что позволяет  еще больше повысить плотность записи. Одним из результатов повышения  плотности записи стало ослабление сигнала от головки чтения. Для борьбы с этим вредным явлением была внедрена технология PRML (partial response, maximum likelihood), позволившая повысить плотность записи еще на 30-40%. Считанный головкой, аналоговый, по сути, сигнал переводится в цифровую форму и проходит обработку при помощи цифрового сигнального процессора для восстановления наиболее правдоподобной его формы. Все это немного похоже на гадание на кофейной гуще, но современные накопители, использующие эволюционное развитие этой технологии — EPRML, почти всегда правильно считывают то, что на них было записано. Еще одним новшеством, касающимся собственно магнитных носителей, является исчезновение плохих секторов с новых дисков. Понятно, что изготовить пластину без дефектов практически нереально. Раньше на каждом накопителе имелась заполненная техником вручную во время заводских испытаний таблица плохих секторов. Сегодня ничего подобного нет. Куда же девались плохие сектора? К сожалению, никуда они не девались, просто таблица в новых накопителях записывается непосредственно в контроллер, а плохие сектора переадресовываются на запасные. Скорее всего, это делается из маркетинговых соображений — приятно взять в руки новенький накопитель без единого «бэда». Более того, переадресация может производиться накопителем в фоновом режиме, то есть если сектор, например, прочитался не с первого раза, то во внутренних таблицах он помечается как плохой, а вместо него назначается сектор из резерва. Достать из накопителя информацию об истинном положении дел можно только при помощи специальных сервисных программ.

Кроме того, навсегда ушел параметр Interleave (перекрытие секторов). При наличии  медленной электроники и медленных  программ сектора на дорожке было выгоднее размещать не подряд (1-2-3-4…), а с перекрытием (1-10-2-11…), с тем, чтобы при последовательном чтении к моменту, когда прочитанный сектор обработан, к головке как раз подъехал следующий, в противном случае пришлось бы ждать почти целый оборот шпинделя. Но свято место пусто не бывает: вместо перекрытия секторов появились смещения секторов и дорожек.

Переключение на соседнюю поверхность  даже в пределах одного цилиндра занимает в среднем порядка одной миллисекунды. Это время складывается из ничтожно малого времени переключения головок, производящегося электронными схемами контроллера, и времени установления головки. Дорожки, даже расположенные на разных сторонах одной и той же поверхности, в силу погрешностей изготовления находятся не строго друг под другом, а с некоторым разбросом. Для того чтобы установить головку точно на дорожку, требуется считать определенное количество сервоинформации, а на это уходит дополнительное время. Однако за миллисекунду шпиндель накопителя с частотой вращения 7200 об./мин успевает повернуться почти на одну восьмую оборота. Поэтому первый сектор следующей дорожки в цилиндре смещен относительно предыдущей примерно на 45о, что позволяет начать чтение как раз в тот момент, когда закончен процесс установки головки.

Переход к соседнему цилиндру также  требует времени (типовое значение 2-4 мс). С учетом этого первый сектор первой дорожки следующего цилиндра сдвинут относительно последнего сектора последней дорожки предыдущего цилиндра. Эти ухищрения позволяют снизить потери времени на ожидание того момента, когда нужный сектор окажется под головкой в режиме непрерывного чтения длинных файлов. К сожалению, процесс случайного чтения/записи не поддается оптимизации, поэтому необходимо проводить дефрагментацию диска, чтобы полностью реализовать заложенный в накопителе потенциал

В ранних моделях накопителей, головки которых передвигались при помощи шаговых двигателей, для устранения появляющихся ошибок чтения/записи проводилась процедура низкоуровневого форматирования (Low Level Format). При ее проведении дорожка записывалась заново точно на том месте, куда шаговый двигатель помещал головку. Это исключало ошибки позиционирования, накапливающиеся в результате работы. С увеличением поперечной плотности записи (количество дорожек на миллиметр) для перемещения головок стали использоваться магнитоэлектрические приводы, называемые звуковыми катушками (Voice Coil). Современные приводы имеют со звуковой катушкой лишь общий принцип работы (взаимодействие полей постоянного магнита и обмотки), перемещается же обмотка не вдоль собственной оси, а перпендикулярно ей. Для точного позиционирования головки используется записанная на поверхностях сервоинформация. Считывая ее, механизм позиционирования определяет силу тока, который нужно пропустить через обмотку. В первых моделях накопителей с магнитоэлектрическим приводом сервоинформация размещалась в одном месте на дорожке. Она называлась вклиненной (Wedge) сервоинформацией. Такой метод, во-первых, требовал в среднем половины оборота шпинделя для позиционирования головки, а во-вторых, не позволял компенсировать эксцентриситет дорожки. На смену ему пришла выделенная (Dedicated) сервоинформация, размещавшаяся на одной из поверхностей каждой пластины. Этот метод позволил ускорить позиционирование головок, но потери 50% емкости и неизбежный в процессе производства разброс положения дорожек на разных поверхностях привели к тому, что ему тоже пришлось искать замену.

В современных накопителях используется встроенная (Embedded) сервоинформация, распределенная между секторами. Сервоинформация  записывается на пластины один раз — во время изготовления накопителя — при помощи устройства, называемого Servowriter. Таким образом, для современных накопителей теряет смысл понятие низкоуровневого форматирования. Максимально приблизить накопитель к тому состоянию, в каком он был непосредственно после изготовления, можно при помощи утилит, записывающих нули во все сектора всех дорожек всех цилиндров.

Этим, кстати, объясняется тот факт, что с современных накопителей  можно считать информацию даже после  форматирования. Форматирование размечает заново только структуру файловой системы, но не содержимое секторов. Найдя после форматирования путем низкоуровневого чтения через BIOS сектор с интересующим содержимым, очень часто можно путем чтения последующих секторов восстановить весь файл.

В современных накопителях используются раздельные головки чтения и записи, скомпонованные в единую сборку. Это объясняется тем, что к головкам предъявляются разные требования. Одновременное удовлетворение этих требований за счет компромисса приводило в старых накопителях к снижению плотности записи. Головка записи в целом сохранила свой принцип работы: через медную катушку пропускается ток, а создаваемое магнитное поле концентрируется при помощи магнитопровода, имеющего зазор, через который оно выходит наружу и перемагничивает материал носителя. Головки чтения основаны на эффекте аномального магниторезистивного эффекта (GMR, Giant Magneto Resistive Effect). Такие головки более чувствительны, но способны работать только на чтение. Принцип их работы заключается в том, что при воздействии магнитного поля на «бутерброд», собранный методом напыления различных материалов, этот пакет меняет свое сопротивление электрическому току.

 

1.2.Контролеры и интерфейсы HDD

 

  • EIDE (усовершенствованная IDE). В наши дни все жесткие диски делаются в стандарте EIDE, но их также можно использовать на старых компьютерах с обычным IDE контроллером. В этом случае они работают как обычные IDE жесткие диски.
  • IDE (Интегрированная электроника дисководов). Этот термин применяется-ка к жестким дискам, так и к управляющим контроллерам. IDE, вместе с двумя более продвинутыми вариантами под названиями EIDE и DMA, наиболее популярные типы систем жестких дисков на обычных персональных компьютерах.
  • SCSI. Термин относится к альтернативному (относительно IDE) типу жестких дисков и управляющих контроллеров. Механические SCSI-диски работают так же, как и IDE-диски, но управляются SCSI-контроллером, способным очень быстро передавать информацию. SCSI-диски обычно можно найти на продвинутых компьютерах, обслуживающие компьютерные сети.
  • Ultra DMA. Третья и последняя версия IDE-интерфейса. Производительность жестких дисков Ultra DMA может быть такой же хорошей, как и у дорогих SCSI. Для его использования нужно иметь специальный контроллер. При использовании Ultra DMA диска с IDE или EIDE-контроллера вы не сможете увеличить скорость работы диска.
  • SATA (англ. Serial ATA) — последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE), который после появления SATA был переименован в PATA (Parallel ATA

 

 

 

1.3.Этапы большого пути

 

1956 - IBM представила первый коммерческий  накопитель на жестких дисках RAMAC 350 емкостью 5 MB

1973 - В системе IBM 3340 достигнута плотность записи 1,7 MB на квадратный дюйм

1980 - выпущен первый «компактный» 5,25-дюймовый HDD Shugart ST-506 емкостью 5 MB

 

1986 - Представлен стандарт SCSI

1990 - Объявлено о разработке магниторезистивной  технологии

1991 - Выпущен HDD емкостью 100 MB

1995 - Появилось устройство с максимальной  емкостью 2 GB

1997 - Преодолен рубеж 10 GB

1998 - Анонсированы стандарты UDMA/33 и ATAPI

1999 - Выпущен IBM Microdrive на 340 MB

2002 - Взят барьер адресного пространства HDD 137 GB

2003 - Представлены продукты стандарта  SATA

2005 - Максимальная емкость накопителя  достигла 500 GB

2005 - Появление SAS (Serial Attached SCSI)

2006 - Начался промышленный выпуск продуктов с использованием

перпендикулярного метода записи

2006 - Произведены «гибридные» накопители, содержащие дополнительный блок  флэш-памяти емкостью в несколько  гигабайтов

2007 — Hitachi представляет первый коммерческий накопитель ёмкостью 1 Тб

2008 — Seagate Technology LLC представляет накопитель емкостью 1,5 Тб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Общая часть

2.1 Как выглядит и из чего состоит IDE контроллер

 
(1) обеспечивает необходимый ток,  а плоский кабель (2) передает данные  к IDE контроллеру на материнской  плате. Красная полоска (3) показывает, каким образом плоский кабель  нужно подключать к дисководу  жесткого диска. 

IDE-контроллер

Предложенный в конце 80-х годов компаниями Compaq и Western Digital интерфейс IDE (Integrated Drive Electronics) очень быстро завоевал популярность среди производителей и пользователей PC. В отличие от рассмотренных выше, этот контроллер интегрирован на

плате винчестера, в результате чего стоимость дисковой системы упала, а стоимость винчестера увеличилась незначительно. Интегрированный контроллер позволил подключать винчестер непосредственно к слоту на материнской плате, представляющему собой усеченный слот шины ISA.

При покупке PC с IDE-контроллером проверьте, имеются ли на 40-жиль-ном кабеле данных три разъема, чтобы впоследствии можно было подключить второй винчестер и, кроме того, достаточна ли длина этого кабеля. В табл. 11.7 приведено назначение контактов разъема контроллера жесткого диска.

Таблица 11.7. Назначение контактов разъема ЮЕ-контроллера

Контакт

Категория

Сигнал

Назначение

01

Выход

Reset

Сброс

02

-

GND

Корпус

03

Вход/выход

HD7

Линия данных 7

04

Вход/выход

HD8

Линия данных 8

05

Вход/выход

HD6

Линия данных 6

06

Вход/выход

HD9

Линия данных 9

 

 

 

 

 

 

 

 

07

Вход/выход

HD5

Линия данных 5

08

Вход/выход

НОЮ

Линия данных 10

 

 

 

 

 

 

 

 

09

Вход/выход

HD4

Линия данных 4

10

Вход/выход

HD11

Линия данных 11

11

Вход/выход

HD3

Линия данных 3

12

Вход/выход

DH12

Линия данных 12

13

Вход/выход

HD2

Линия данных 2

 

 

 

 

 

 

•

14

Вход/выход

HD13

Линия данных 13

 

15

Вход/выход

HD1

Линия данных 1

16

Вход/выход

НОН

Линия данных 14

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Вход/выход

HDO

Линия данных 0

.

18

Вход/выход

HD15

Линия данных 15

19

-

GND

Корпус

20

—

KEY

Ключ разъема (отсутствует)

 

 

 

 

 

 

 

 

21

_

Reserved

Зарезервирован

22

 

 

GND

Корпус

23

Выход

IOW

Строб записи

24

_

GND

Корпус

 

 

 

 

 

 

Г      1

25

Выход

IOR

Строб чтения

26

-

GND

Корпус

27

Вход

IOCHRDY

Готовность канала ввода/вывода

28

Выход

ALE

Строб адреса

29

-

Reserved

„ Зарезервирован

30

-

GND

Корпус

31

Вход

IRQ14

Запрос на прерывание

32

Вход

HIO16

Признак обращения

.

•

 

 

к 16-разрядному порту

33

Выход

HA1

Линия адреса 1

 

 

 

 

 

 

 

 

34

Вход/выход

Reserved

Зарезервирован

35

Выход

HAD

Линия адреса 0

 

 

 

 

 

 

 

 

36

Выход

HA2

Линия адреса 2

37

Выход

CSO

Выбор диска 1

38

Выход

SI

Выбор диска 2

39

Вход/выход

ACTIV

Подтверждение выбора диска

40

-

GND

Корпус


 

 Режимы ( ПРОТОКОЛЫ)  передачи данных.

Для передачи данных между  винчестером и памятью PC используются два основных режима:

  • Режим программного ввода/вывода (Programmed Input/Output, PIG)
  • Режим прямого доступа к памяти (Direct Memory Access, DMA)

2.1.1.Контроллеры  IDE (ATA)

Возникшая в 1984 году у компаний Compaq и Western Digital идея IDE- контроллера (Integrated Disk Electronic) заключается в том, что непосредственно сам интерфейсный контроллер встроен в электронику носителя (жесткого диска, например). При этом тот контроллер, к которому подключается диск, по сути дела не является полноценным устройством, а выполняет только функции сопряжения носителя с шиной. Идея оказалась достаточно удачной - цена на контроллер резко снизилась, а на жесткие диски поднялась незначительно. Интерфейс IDE также часто называют ATA (AT Attachment), иногда AT-BUS-контроллером. Современные чипсеты уже содержат IDE-контроллер и на материнской плате присутствуют соответствующие разъемы. Если даже чипсет и не имеет IDE-микросхемы, то производители системных плат, как правило, ставят на плату внешний контроллер, так что пользователю IDE-интерфейс достается практически бесплатно.

В то время, когда создавался стандарт АТА, в компьютерах главной шиной была 16- разрядная шина ISA, и контроллер, разрабатывавшийся под нее, тоже, естественно, получился 16-разрядным, причем эта разрядность сохранилась и по сей день, несмотря на последующие многочисленные дополнения и улучшения. В скором времени получилось так, что производители приводов жестких дисков стали делать несовместимые между собой модели. Если такие диски устанавливались в паре master/slave (см. дальше) на один канал IDE, то дисковая подсистема просто не работала. Для устранения этих неприятных явлений был принят стандарт ANSI спецификации АТА.

Первоначально стандарт имел следующие  особенности:

  • Поддержка не более двух жестких дисков (только жестких дисков). Один канал делится между двумя устройствами, сконфигурированными как master и slave. Соответственно master считается главным (загрузочным) устройством, а slave - вторичным.
  • Поддержка PIO modes 0, 1 и 2
  • Поддержка single word DMA modes 0, 1 и 2 и multiword DMA mode 0

В режиме PIO каждый байт информации с носителя считывается процессором и только затем передается в RAM. В зависимости от длительности цикла считывания и количества секторов, передаваемых за одно считывание, различают режимы PIO Mode 0, Mode 1 и так далее, которые характеризуют скорость передачи данных. Чем больше цифра в обозначении типа, тем больше скорость передачи (например, Mode 0 дает 3.3 Mb/s, а Mode 3 - 11 Mb/s). В режиме DMA процессор лишь дает DMA-контроллеру команду на обмен данными и далее не участвует в этом процессе. Опять же, чем больше цифра, тем быстрее режим. Причем современные устройства используют режим multiword как более быстрый. Хотя DMA эффективнее PIO, PIO-режимы получили в контроллерах IDE на первых порах более широкое распространение, в основном из-за соображений совместимости. Для подключения устройств к контроллеру используется 40-жильный шлейф.