【我所認知的BIOS】—>IDE detect

By LightSeed

2009-9-3   

1、什么是 IDE？

IDE是Integrated Device Electronics的简称，是一种硬盘的传输接口，它有另一个名称叫做ATA（AT Attachment），这两个名词都有厂商在用，指的是相同的东西。IDE的规格后来有所进步，而推出了EIDE（Enhanced IDE）的规格名称，而这个规格同时又被称为Fast ATA。所不同的是Fast ATA是专指硬盘接口，而EIDE还制定了连接光盘等非硬盘产品的标准。而这个连接非硬盘类的IDE标准，又称为ATAPI接口。而之后再推出更快的接口，名称都只剩下ATA的字样，像是Ultra ATA、ATA/66、ATA/100等。图1是一般主板上的IDE接口

 

图1主板IDE接口

早期的IDE接口有两种传输模式，一个是PIO（Programming I/O）模式，另一个是DMA（Direct Memory Access）。虽然DMA模式系统资源占用少，但需要额外的驱动程序或设置，因此被接受的程度比较低。后来在对速度要求愈来愈高的情况下，DMA模式由于执行效率较好，操作系统开始直接支持，而且厂商更推出了愈来愈快的DMA模式传输速度标准。而从英特尔的430TX芯片组开始，就提供了对Ultra DMA 33的支持，提供了最大33MB/sec的的数据传输率，以后又很快发展到了ATA 66，ATA 100以及迈拓提出的ATA 133标准，分别提供66MB/sec，100MB/sec以及133MB/sec的最大数据传输率。值得注意的是，迈拓提出的ATA 133标准并没能获得业界的广泛支持，硬盘厂商中只有迈拓自己才采用ATA 133标准，而日立（IBM），希捷和西部数据则都采用ATA 100标准，芯片组厂商中也只有VIA，SIS，ALi以及nViidia对次标准提供支持，芯片组厂商中英特尔则只支持ATA 100标准。

各种IDE标准都能很好的向下兼容，例如ATA 133兼容ATA 66/100和Ultra DMA33，而ATA 100也兼容Ultra DMA 33/66。

要特别注意的是，对ATA 66以及以上的IDE接口传输标准而言，必须使用专门的80芯IDE排线，其与普通的40芯IDE排线相比，增加了40条地线以提高信号的稳定性。

以上这些都是传统的并行ATA传输方式，现在又出现了串行ATA（Serial ATA，简称SATA），其最大数据传输率更进一步提高到了150MB/sec，将来还会提高到300MB/sec，而且其接口非常小巧，排线也很细，有利于机箱内部空气流动从而加强散热效果，也使机箱内部显得不太凌乱。与并行ATA相比，STAT还有一大优点就是支持热插拔。图2是一般主板上的SATA接口

 

图2主板SATA接口

在选购主板时，其实并无必要太在意IDE接口传输标准有多快，其实在ATA 100，ATA 133以及SATA 150下硬盘性能都差不多，因为受限于硬盘的机械结构和数据存取方式，硬盘的性能瓶颈是硬盘的内部数据传输率而非外部接口标准，目前主流硬盘的内部数据传输率离ATA 100的100MB/sec都还差得很远。所以要按照自己的具体需求选购。

2、IDE硬盘的一些知识

2.1 端口的说明

计算机主机对IDE接口硬盘的控制是通过硬盘控制器上的二组寄存器实现。一组为命令寄存器组(Task File Registers)，I/O的端口地址为1F0H~1F7H，其作用是传送命令与命令参数，如表1所示。另一组为控制/诊断寄存器(Control/Diagnostic Registers)，I/O的端口地址为3F6H~3F7H，其作用是控制硬盘驱动器，如表2所示。

 

 

 

 

表2 IDE驱动器/磁头寄存器

 

状态寄存器：保存硬盘控制器命令执行后的状态和结果，如表5所示。

2.2 IDE硬盘上的跳线

让我们看一下如何安装和设置IDE硬盘。硬盘上有标准电源插座和40针的数据线接口，连接数据线时请把色线和接口上的第一根针对应。

 

图3 一块硬盘的正面图  

这是一种硬盘的设置说明，4个跳线的含义是这样的：

 PK：当这个跳线短接时，磁头被固定在安全位置，防止运输过程中磁头的移动。

 CS：Cable Select，此方式利用经过特殊处理的数据线来设定主盘和副盘，第28根数据线为选择线，有则为主盘，无则为副盘。

 DS：当这个跳线短接时，硬盘作为主盘 (Master)。

 SP：当这个跳线短接时，硬盘作为副盘 (Slave)。

硬盘的跳线一般不会超出这四种，有些硬盘只采用一个跳线来设置主盘或副盘，比如，当短接时作主盘，断开时作副盘。

（注：以上资料均来自网络，由我整理如有侵权的话，请联系Lightseed@163.com，我会及时删除。主要是为了说明IDE的完整性故加在这里。）

3、怎么来判断IDE硬盘存在？

3.1 Detect IDE设备的困难

判断IDE的存在与否其实是一个很复杂的过程。不管是在AWxxx的code还是在AMx的code都是一样。不能漏判已经连接在主板上的IDE设备（包括ATAPI设备），也不能因为担心漏判而印象detect IDE设备的速度。有点矛盾哦，所以一般都是取两者的中间点的。

3.2 Detect的技巧

我看了一下detect IDE设备在网上有其他的方法，（因为本身设备如果不存在的话，那么如果你连续多次去操作设备肯定是会出问题的，所以就可以判断设备是否存在了。只是大家方法不太一样罢了。）那么我用AWxxx的方法来做。最核心的地方是，当我选择了相应的IDE channel上的设备后，读取1X6H的数值回来与本身写入1X6H的寄存器做比较，如果相同那么就算是该IDE drive存在，反之亦反。

图4是IDE detect的核心流程，当然了在实际的bios code中是不会这么简单的啦。也许不能说是最复杂的部分，但是起码是比较复杂的部分了。

 

图4 一个简单的IDE detect的流程图

3.4通过IO的方式获取硬盘rom上的信息

在IDE detect的过程中，我们为了防止自己由于可能是偶然的原因第一次判断到IDE 设备是存在的，就再加了一层保险。当我们detect到了IDE设备了后，顺便就把它的identify information一起读取出来了。（因为这个identify information实在是太重要了，处处都要用到，肯定是要从drive里读取出来的。）假如在读取的过程中出了问题，那么我们再在这里做一次确认，经过确认有可能IDE drive是不存在的哦。这样我们就一箭双雕了，同样是要读identify information，还给detect加了一层保险。

3.5 ATA 设备和ATAPi的区分

在IDE设备中，有ATA设备和ATAPi设备之别。比如说，我们的IDE disk，和IDE cdrom。这个我们可以通过对IDE 设备下不同的命令来判断设备的反应。比如说，我们先假设该设备是ATA设备，那么我们就下0ECH命令来读取该设备的identify information，如果设备能够正常准备好数据供我们读取，那么说明该设备必定是ATA设备。反之，我们再从新下ATAPi的读取identify information的命令。通常情况下，就应该能够正确返回数据了，否则就是说连ATAPi也没有反应了，那么我们就可以认为这个channel上的这个master/slave上是没有IDE设备的。也映衬了3.4当中说论述的结果。

4、IDE detect 实例

;[]---------------------------------------------------------[]

;Input     :    BL = Drive Number

;            DX = 1X0h port

;Output   :    ZF = equal or not

;Note :    the function of this rutine is check IDE device

;[]---------------------------------------------------------[]

Confirm_IDE      proc    near

         mov    ah,0a0h            ;set master

         test    bl,1                   ;slave?

         jz       short Is_Master_Drive

         mov    ah,0b0h            ;set slave

Is_Master_Drive:

         add    dl,6                   ;1x6h port

         mov    al,ah                 ;output value

         out          dx,al                 ;select drive

         IODELAY

         not          al                     ;flush register

         in       al,dx                 ;get value of port

         sub     dl,6

         cmp    al,ah                 ;correctly?

         ret

Confirm_IDE      endp

正如我们3.4所说，为了确保万无一失，假如我们通过上面的函数判断到了IDE设备已经存在，那么就紧接着下读取identify information的命令。进一步去判断设备能否正常读取identify information，如果能，那么恭喜您检测成功了。顺便把identify information存储到相应的buffer里去吧。

下面这个函数，我们就可以利用它来测试任何一个port的任何位。比如说我们要test 某些状态位等等，就可以直接调用这个函数。

;[]---------------------------------------------------------[]

; Test_For_Port:

; ENTRY :    dl = port

;                ah = isolate which bits, (and),

;                al = value to be compared

; EXIT     :        CF = 1 failure

;                CF = 0 ok

; Note     : 

;[]---------------------------------------------------------[]

Test_For_Port         proc    Near

         push   bx

         mov    bx,ax           ;save pattern to BX

         in       al,dx            ;get value of port

         iodelay

         and    al,bh            ;isolate

         cmp    al,bl             ;equte to wish

         pop    bx

         ret

Test_For_Port         endp

上面的这个函数仅仅是一个范例，当然是不够严谨的。中间其实我们还应该加上，假如第一次判断有误，那么我手动作一些延迟后再来判断一次，如果判断出错那么可以暂时认为该位是没有准备好的。（当然这些就由大家任意发挥了，如果您不加我想也是没有问题的，只是有些许的不严谨罢了。）

5、结束

以上基本就是我对IDE了解，总的来说，IDE的东西真的好多好多，而且也很复杂。上面的两个程序仅仅是对AWxxx code detect IDE缩略的介绍，实际上在BIOS的code中是很严谨的，共分9步。（不管是4.51版本还是6.00版本都是同一个算法。）而且每一步骤由于担心会误判也会有一定时间的循环。总之就是比较严谨啦。至于AMx的话，有兴趣我们再来讨论，目前还只是study阶段。