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Il cambiamento da ''programmed input/output'' (PIO) a ''direct memory access'' (DMA) ha rappresentato un'ulteriore importante transizione nella storia dell'ATA. Di questi due metodi di accesso e trasferimento dei dati all'interno dei personal computer, il PIO si è dimostrato inefficiente, dal momento che esso richiede tempi di elaborazione significativi da parte della [[CPU]]. Ciò significa che i sistemi basati su dispositivi ATA erano generalmente più lenti nell'effettuare operazioni di input/output rispetto a quei computer che utilizzavano sottosistemi [[Small Computer System Interface|SCSI]] o altre interfacce. Tuttavia il DMA (e in seguito l'''Ultra DMA'' o UDMA o Ultra ATA) ha ridotto enormemente il tempo di elaborazione necessario da parte della CPU a parità di dati letti o scritti sui dischi.
I dispositivi ATA hanno sofferto di un certo numero di limitazioni e vere e proprie "barriere" in termini di capacità e di quantità di dati gestibili. Ogni volta nuovi sistemi di indirizzamento, uniti a tecniche di programmazione più sofisticate, hanno permesso di superare la maggior parte dei limiti, accompagnando di fatto la crescita dei dispositivi di memoria di massa alla quale abbiamo potuto assistere negli ultimi anni. Alcune delle limitazioni e barriere relative alle dimensioni massime dei dischi gestibili dall'interfaccia ATA includono: 504 MB, 64 GB e 137 GB.<ref group="N">Circa 137.500.000.000 byte, quindi 128 GB, perché i produttori di hard disk considerano 1 GB come poco più di un miliardo di byte, anziché 1.073.741.824</ref>
Ci sono state altre limitazioni, spesso dovute a [[device driver|driver]] mal scritti o alle routine di supporto del [[sistema operativo]]. In molti casi le limitazioni elencate derivavano da implementazioni non perfette del [[BIOS]] o ad aggiornamenti tardivi dello stesso da parte dei produttori di schede madri: numerosi modelli con [[Slot 1]] o [[Socket 7]] non accettavano dischi fissi di capacità superiore a 32 GB a causa di un [[bug]] nell'[[Award BIOS]]. In alcuni casi furono i produttori stessi a pubblicare BIOS aggiornati che risolvevano il problema, in altri dei volontari indipendenti.<ref>{{cita web|url=http://wims.rainbow-software.org/index.php?start=0&count=50|titolo=wims.rainbow-software.org - Award BIOSes - 32GB and 64GB bugs patched!|accesso=20 aprile 2010}}</ref>
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