CN101295226A - 模拟硬盘接口的适配卡 - Google Patents

Abstract

一种本发明模拟硬盘接口的适配卡，主要对缺乏IDE(PATA)接口的主机板，在无需额外安装驱动程序下，借着模拟的手段来提供IDE接口。在此适配卡中的控制器，可通过总线接口响应BIOS的询问，而回复所电性连接的硬盘装置的生产厂商、设备编号、装置类型，以便模拟成如同在主机板上的硬盘控制组件，进而扩充了主机板原本没有支持的硬盘接口的类别。

Description

模拟硬盘接口的适配卡

技术领域

本发明是关于一种硬盘卡，尤指模拟硬盘接口的适配卡。

背景技术

中国台湾公告号第480384号专利「保护硬盘数据的电路」所揭露的技术，一种通过硬件的方式保护储存于储存装置(即硬盘)的技术。而其主要的技术特征在于，通过在传统硬盘接口和总线之间加装此专利所揭露的装置后，即可利用硬件方式直接存取储存装置内所包含的数据。因此，对于任何操作系统而言，加装此技术的硬盘和普通的硬盘并没有什么差异。所以，此技术不但不会影响原有的数据存取效率，更不需要额外加装驱动程序，也不会增加操作系统的负担，却能比软件方式提供更高效率的数据保护手段。

只是，此技术先天上硬件架构的限制，必须同时采用可以支持两个实体上或两个逻辑上的电子集成驱动器(Integrated Drive Electronics，IDE)接口，否则除了主数据空间、虚拟数据空间外剩下的剩余空间，将无法被存取。在IDE接口下，现有装置能够利用IDE接口所提供的两个通道，使剩余空间划分成逻辑磁盘，而让使用者利用到这部分的磁盘空间。

但是，由于SATA接口仅能支持单一硬盘，导致上述现有保护硬盘数据技术，因无法再划分出逻辑磁盘来使用到剩余空间，使得现有保护硬盘数据技术对新规格的支持性明显不足。甚至，随着技术的发展，对于频宽要求越来越高，使得现有IDE(PATA)接口将逐渐被SATA等新规格所取代。因此，为了让现有保护硬盘数据技术，能够继续被应用在未来的计算机装置中，确实有必要额外配合提供IDE接口的PCI适配卡，只是这类非属标准的PCI适配卡，在开机程序中无法被BIOS所辨识，而无法直接把操作系统安装至在保护硬盘数据架构中的硬盘装置。

BIOS，完整地说应该是ROM-BIOS，是只读存储器基本输入/输出系统的简写，它实际上是被固化到计算机中的一组程序，为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。准确地说，BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序)，负责解决硬件的实时需求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。

从功能上看，BIOS分为三个部分：

1.自检及初始化程序；

2.硬件中断处理；

3.程序服务请求。

在自检及初始化中，主要是负责启动计算机，可大致分为三个部分，第一个部分是用于计算机刚接通电源时对硬件部分的检测，也叫做加电自检(POST)，功能是检查计算机是否良好，例如内存有无故障等。第二个部分是初始化，包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等，其中很重要的一部分是BIOS设置，主要是对硬件设置的一些参数，当计算机启动时会读取这些参数，并和实际硬件设置进行比较，如果不符合，会影响系统的启动。

最后一个部分是引导程序，功能是引导DOS或其它操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录，如果没有找到，则会在显示器上显示没有引导设备，如果找到引导记录会把计算机的控制权转给引导记录，由引导记录把操作系统装入计算机，在计算机启动成功后，BIOS的这部分任务就完成了。

在上电自检(Power On Self Test，POST)中，微机接通电源后，系统首先由程序来对内部各个设备进行检查。通常完整的POST自检将包括对CPU、640K基本内存、1M以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS内存、串并口、显示卡、软硬盘系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。

在计算机系统中，可包含多个BIOS韧体(firmware)芯片。除了开机BIOS(主要是包含存取基本硬件组件的程序代码；例如键盘或是软盘机)，还有额外的适配卡(例如SCSI或是USB硬盘适配卡或是网络适配卡或是显示卡)也会包含他们自己的BIOS，来补充或取代这些已知组件的系统BIOS程序代码。

为了在开机时找到这些内存映像的扩充只读存储器，BIOS会扫描物理内存，从0xC8000到0xF0000的2KB边界中寻找0x55 0xaa记号，接在其后的是一个位，表示有多少个扩充只读存储器的512位区块占据真实内存空间。接着BIOS马上跳跃到指向由扩充只读存储器所接管的地址，以及利用BIOS服务来提供使用者设定接口，注册中断向量服务供开机后的应用程序使用，或者显示诊断的信息。

如果扩充的唯独内存想要更改系统开机启动的方式(像是从网络或是SCSI适配卡这些BIOS没有驱动的程序的装置)，它可以使用BIOS开机规格(BBS)程序设计接口注册它的能力来达到这点。如果一旦这些扩充的唯独内存使用了BBS APIs注册了之后，使用者可以从BIOS的使用者接口选择这些可用的开机选项。这就是为什么大部分的BBS兼容PC BIOS都不会允许使用者进入BIOS使用者接口，直到这些扩充的唯独内存已经完成执行且已经使用BBS API将它们自己注册之后才行。

为了让上述额外的适配卡能够被操作系统(OS)所控制，还需事先安装设备驱动程序(device driver)，简称驱动程序(driver)。驱动程序可允许计算机软件(computer software)与硬件(hardware)互动的程序，这种程序建立了一个硬件与硬件，或硬件与软件沟通的接口，经由主机板上的总线(bus)或其它沟通子系统(subsystem)与硬件形成连接的机制，这样的机制使得硬件装置(device)上的数据交换成为可能。

对于IDE接口来说，其控制器必须在BIOS进行POST程序时，回复硬盘装置的生产厂商、设备编号、装置类型等信息，并通过操作系统把硬盘装置的输出/输入端口地址或内存位置重置成适当位置。具体来说，当IDE接口的第0个信道被使用时，硬盘装置必须占用1F0H～1F7H及3F6H的输出/输入端口地址，并且若第1个通道被使用时，则占用170H～177H及376H，才能让操作系统控制硬盘装置。

然而，现有IDE接口的PCI适配卡均非属于标准的IDE接口，因此需要额外由BIOS或驱动程序中所提供的指令，来进行上述的重置程序，才能让操作系统控制IDE接口的PCI适配卡所连接的硬盘装置，进而把操作系统安装至在保护硬盘数据架构中的硬盘装置，享用此技术带来的好处。

只是，在进入操作系统前就必须先用驱动程序驱动其所属的硬盘装置，所以安装这类驱动程序时，并非在操作简便的Windows操作系统中进行，对一般使用者来说，将是十分困难与不便的事情。因此，若无法省略安装驱动程序的步骤，将使得现有保护硬盘数据技术沦为玩家级的技术，无法顺利推广至广大的一般使用者。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种模拟硬盘接口的适配卡，主要把原本设置在主机板上关于IDE接口的组件、接口，改设置在PCI适配卡上，来扩充主机板原本没有支持的硬盘接口的类别。

基于上述目的，本发明模拟硬盘接口的适配卡，主要对缺乏IDE(PATA)接口的主机板，在无需额外安装驱动程序下，借着模拟的手段来提供IDE接口。在此适配卡中的控制器，可通过总线接口响应BIOS的询问，而回复该适配卡所电性连接的硬盘装置的生产厂商、设备编号、装置类型，以便模拟成如同在主机板上的硬盘控制组件，进而扩充了主机板原本没有支持的硬盘接口的类别。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为本发明主机板硬件架构的示意图。；

图2为本发明模拟硬盘接口的适配卡的第一实施例示意图；

图3为本发明模拟硬盘接口的适配卡的第二实施例示意图。

图中，

1     主总线            2，4           PCI总线

3     ISA总线           10             处理器

12    主/PCI桥接器      11，13，17     PCI装置

14    PCI/PCI桥接器     16             PCI/ISA桥接器

18    BIOS              19             硬盘装置

      模拟硬盘接口的适  20a            电路板

20

      配卡

22    总线接口     24a，24b    硬盘接口

26    控制器       28          IDE/SATA桥接器

具体实施方式

请参阅第1图，第1图为本发明主机板硬件架构的示意图。如第1图所示，在本发明主机板硬件架构中，中央处理器10通过主(host)总线与主/PCI桥接器12电性连接，而在主/PCI桥接器12另一端的PCI总线2则电性连接有标准PCI装置11、13、PCI/PCI桥接器14、PCI/ISA桥接器16。PCI/PCI桥接器14则通过PCI总线4、主机板上的PCI接口槽电性连接至PCI装置17、以及本发明模拟硬盘接口的适配卡20及其所连接的硬盘装置19。PCI/ISA桥接器16则通过ISA总线3电性连接至ROM BIOS 18。

请参阅第2图，第2图为本发明模拟硬盘接口的适配卡的第一实施例示意图。如第2图所示，本发明模拟硬盘接口的适配卡主要包含了设置在电路板20a上的IDE硬盘接口24a、24b、PCI总线接口22、以及控制器26。IDE硬盘接口24a、24b可电性连接至总数多达四台的硬盘装置。PCI总线接口22则可插接至机板上的相对的接口槽，而电性连接至主机板的PCI总线4。

为了扩充主机板原本没有支持的硬盘接口的类别，同时也免除安装驱动程序的困扰，本发明适配卡20中的控制器26可通过总线接口22响应BIOS 18的询问，而回复所电性连接的该硬盘装置的生产厂商、设备编号、装置类型，以便模拟成如同在主机板上的硬盘控制组件，进而扩充了主机板原本没有支持的IDE硬盘接口的类别。

换句话说，本发明适配卡20主要是将原本设置在主机板上，关于IDE接口的控制器、组件全部整合到一张PCI适配卡，并且模拟成仍设置在主机板上控制器、组件，来回复关于BIOS 18的询问以及为硬盘装置19进行输出入端口位置或内存位置的重置程序，以便在中央处理器10的控制下，让操作系统控制本发明模拟硬盘接口的适配卡20所连接的硬盘装置19，进而把操作系统安装至在保护硬盘数据架构中(可将其整合到本发明适配卡20中)的硬盘装置，享用此技术带来的好处。除此之外，还能利用IDE接口能支持单一接口支持两台硬盘的特性，让保护硬盘数据技术仍然可以控制到剩余空间。需特别说明的是，若有信息或数据需要写入硬盘装置19或从硬盘装置19读出时，控制器26需要利用现有PCI转IDE(native PCI to IDE)的技术作处理。

上述控制器26可选用现场可规化逻辑门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)，而FPGA是一个含有可编辑组件的半导体设备，可供使用者编码的逻辑闸组件。目前以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计，可以经过简单的合成与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑组件可以被用来实现一些基本的逻辑闸电路(比如AND，OR，XOR，NOT)或者更复杂一些的组合功能比如译码器或数学方程。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的组件里也包含存储元件例如Flip-flop触发器或者其它更加完整的记忆块。

此外，上述硬盘接口24a、24b除了可为平行ATA(Parallel ATA，PATA)界面，还可为平行SATA(Serial ATA，SATA)界面。

请参阅第3图，第3图为本发明模拟硬盘接口的适配卡的第二实施例示意图。如第3图所示，本发明模拟硬盘接口的适配卡主要仍包含了设置在电路板20a上的IDE硬盘接口24a、24b、PCI总线接口22、以及控制器26，但额外在控制器26与SATA硬盘接口30a、30b之间设置IDE/SATA桥接器28。如此一来，控制器26将间接经由IDE/SATA桥接器28，来通过硬盘接口30a、30b对硬盘装置作控制操作。

通过以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的专利范围的范畴内。

Claims (4)

1.一种模拟硬盘接口的适配卡，是插接至一主机板上的相对的一接口槽，该主机板上至少包含一基本输出/输入系统以及一中央处理单元，该适配卡包含：

一硬盘接口，可电性连接至一硬盘装置；

一总线接口，可插接至该机板上的相对的该接口槽，而电性连接至该主机板的一总线；以及

一控制器，可通过该总线接口响应基本输出/输入系统的询问，而回复所电性连接的该硬盘装置的生产厂商、设备编号、装置类型，以便模拟成如同在该主机板上的硬盘控制组件，进而扩充了该主机板原本没有支持的该硬盘接口的类别。

2.根据权利要求1所述的模拟硬盘接口的适配卡，其特征在于，该控制器可为该硬盘装置进行输出入端口位置或内存位置的重置程序。

3.根据权利要求1所述的模拟硬盘接口的适配卡，其特征在于，该硬盘接口为平行ATA接口时，该控制器直接通过该硬盘接口对该硬盘装置作控制操作。

4.根据权利要求1所述的模拟硬盘接口的适配卡，其特征在于，该硬盘接口为平行SATA接口时，该控制器间接经由IDE/SATA桥接器，来通过该硬盘接口对该硬盘装置作控制操作。

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