Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

Карты SD продаются в форматированном виде; при необходимости они могут быть переформатированы на специальном устройстве или хосте SD, имеющем функции форматирования. Нештатное форматирование (например, на компьютере) может привести карту в состояние, негодное для дальнейшего применения, — защита может сработать как дверь, захлопнувшаяся на замок, единственный ключ от которого остался внутри.

Совместимость SD и MMC весьма ограничена. Хосты SD-карт совместимы с картами MMC на физическом уровне; в картах MMC и SD используется одна и та же структура таблицы размещения файлов (FAT), чем обеспечивается совместимость и на уровне записи/чтения файлов. Однако на прикладном уровне программные спецификации «начинки» этих карт могут и различаться. Так, например, в SD MP3- плейеры нельзя вставлять карты MMC — они используют различные форматы данных. Данные общего назначения (не секретные) могут быть перенесены с MMC на SD, но перенос секретных данных хосты не допустят (если хост — не компьютер со взломанным ПО). Хосты MMC-карт с SD-картами несовместимы даже чисто физически (эти карты в слот для MMC не влезут по толщине).

Кроме карт SD-памяти, планируется выпуск и карт ввода-вывода (SD I/O card). В первую очередь рассматривается интерфейс Bluetooth, позволяющий быстро и без проводов синхронизировать данные устройств, имеющих слот SD, друг с другом и с устройствами, уже имеющими этот интерфейс.

9.3.4. Miniature Card

Карты Miniature Card предназначены для использования в недорогих устройствах бытовой электроники в качестве сменной флэш-памяти, а также расширения динамической памяти (рис. 9.10). В интерфейсе карт используется линейный доступ к произвольной ячейке памяти с адресуемым объемом до 64 Мбайт. Карты имеют немультиплексированную 16-разрядную шину данных и могут работать в пакетном режиме передачи данных. Также имеется возможность работы с 8-разрядным хостом (старший и младший байты шины запараллеливаются, линия BS8# заземляется). Интерфейс хоста для этих карт конфигурируется на работу в режиме DRAM или флэш-памяти; карты снабжаются микросхемой энергонезависимой памяти идентификации с интерфейсом I²C. Карты имеют прорези для правильного позиционирования и коннектор, обеспечивающий «горячее» (даже для DRAM!) подключение. При установке передний край карты вводят в слот, при этом подключаются контакты «первой очереди»: GND, VCC и CINS# (контакт, замыкающийся на «землю»). Затем карта опускается вниз, прижимаются контакты основного эластомерного разъема и замыкается контакт обнаружения CD#. Карты могут работать с питанием 5 и 3,3 В; для идентификации питания служат сигналы VS1#, VS2#. Карта Miniature Card через переходный адаптер может устанавливаться в слот PC Card типа 2.

Рис. 9.10. Карта Miniature Card: а — общий вид, б — вид снизу

При работе по интерфейсу DRAM используются линии адреса А[12:0] и управляющие сигналы RAS#, CASH# и CASL# (стробы для старшего и младшего байтов), а также WE#. Карты имеют отдельную линию питания Vccr для регенерации при отключенном основном питании.

При работе по интерфейсу флэш-памяти используются линии адреса А[24:0] и управляющие сигналы ОЕ# (чтение), WE# (запись), СЕН# и CEL# (выборка для старшего и младшего байтов).

9.4. Системная поддержка устройств хранения

Дисковая память имеет стандартную поддержку на уровне BIOS и операционной системы. Поддержка дисков со стороны BIOS заключается в предоставлении вышестоящим уровням программного обеспечения возможности чтения и записи секторов диска, форматирования трека и выполнения вспомогательных функций. Эти возможности предоставляются программным вызовом прерывания BIOS Int 13h — дискового сервиса. Дисковый сервис BIOS предназначен для изоляции вышестоящего ПО (ОС и приложений) от подробностей реализации дисковой системы.

Дисковый сервис Int 13h работает на уровне физических устройств, называемых также физическими приводами (physical drive). Традиционный дисковый сервис имеет программный интерфейс, сохранившийся еще со времен IBM PC/XT. Он позволяет оперировать с дисками размером до 528 Мбайт (см. [1, 4, 9]). Когда появились диски большего размера, в традиционный дисковый сервис ввели расширение (алгоритмы преобразования), позволяющее преодолеть этот барьер и, теоретически, работать с дисками объемом до 8,4 Гбайт. Для работы с большими дисками введены новые функции BIOS Int 13h c интерфейсом, совершенно не похожим на традиционный.

Операционная система предоставляет прикладным программам сервисы более сложные, чем функции BIOS, обеспечивая доступ к файловой системе диска. Самый низкий уровень обращения, допускаемый операционной системой, оперирует с секторами логических дисков, или приводов (logical drive), ассоциированными с именем устройства (А:, В:, С:, …, Z:). Один физический диск (жесткий) может содержать несколько логических дисков. На физическом диске могут присутствовать системные области (MBR и резервированные секторы), доступ к которым операционная система не предоставляет.

Для работы утилит и приложений с дисковой памятью имеется несколько уровней сервиса.

♦ Возможно обращение к контроллеру дисков на уровне регистров путем задания адреса блока и количества секторов, требуемых для передачи. Это самый производительный способ обмена данными, но он требует знания как организации разделов диска и файловой системы, так и контроллера диска (его системы команд). Доступ обеспечивается ко всем элементам, кроме блоков, за крытых командой Set Max Address (для дисков ATA). При этом обходится фаза трансляции геометрии, выполняемая, в общем, по усмотрению BIOS.

♦ Сервисы BIOS Int 13h также позволяют получить неограниченный доступ к диску, но если используются традиционные вызовы (функции с номерами ниже 40h), то доступны лишь диски объемом до 8,4 Гбайт (при трансляции геометрии) или до 528 Мбайт (без трансляции). За абстрагирование от системы команд контроллера приходится расплачиваться некоторым снижением производительности, связанным с накладными расходами программного интерфейса.

♦ Используя интерфейс функций DOS, можно получить доступ к любому сектору логического диска, указав лишь его логическое имя, по функциям чтения/записи абсолютных секторов. Но при этом первым доступным сектором (логический адрес 0) является загрузочный сектор логического диска, а секторы с таблицами разделов и те, что не попадают в разделы логических дисков, оказываются недоступными. Для осмысленного доступа к данным необходимо знать структуры FAT и каталогов, а риск «наломать дров», вплоть до полной потери данных, довольно велик.

♦ И наконец, интерфейс файловой системы ОС позволяет довольно легко создавать, искать и удалять файлы и каталоги, выполнять чтение и запись файлов целиком или частично, а также некоторые другие вспомогательные функции. При этом от пользователя данного интерфейса скрываются все тонкости работы с FAT и элементами каталогов (и конечно же, все премудрости нижних уровней).

Прикладные программы и утилиты изолируют пользователя от всех этих тонкостей, что позволяет ему сконцентрировать внимание на решении своих смысловых задач. Уровень, на котором программа обращается к дискам, выбирается программистом из соображений минимальной достаточности: чем выше