JP2008276691A - ハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード - Google Patents

Abstract

【課題】ハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードの提供。
【解決手段】本発明はハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードであり、主にＩＤＥ（ＰＡＴＡ）インターフェースがないマザーボードに対し、他のドライバをインストールせずに、模擬の方法によりＩＤＥインターフェースを提供する。このインターフェースカード内のコントローラは、バスインタフェースによりＢＩＯＳのクエリに応じ、電気的な接続をしているハードディスク・デバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプをレスポンスし、マザーボード上にあるハードディスクコントロールユニットを模擬することで、マザーボードが本来支援しないタイプのハードディスクインターフェースを拡充する。
【選択図】図１

Description

本発明は一種のハードディスクカードに関するものであり、特にハードディスクインターフェースを模擬するインターフェースカードを指す。

特許文献１「ハードディスクデータを保護する回路」に記載された技術は、ハードウェアでストレージデバイス(即ちハードディスク）に保存されているデータを保護する一種の技術である。この技術の主な特徴は、特許に記載されたデバイスを周知のハードディスクインターフェースとバスの間に追加設置した後、ハードウェアでストレージデバイス内に保存されているデータに直接にアクセスできることである。そのため、いかなるオペレーションシステム（ＯＳ）においても、この技術を追加設置したハードディスクは一般のハードディスクとはあまり差異がない。まとめてみると、この技術は本来のデータへのアクセス効率に悪影響を及ぼせずに、ドライバを追加インストールする必要もないので、ＯＳに負担をかけることなく、ソフトウェアより効率が一層高まったデータの保護手段を提供できる。

ただし、この技術はもとよりハードウェアアーキテクチャに限られたため、サポートできる二つの物理または論理のＩＤＥ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄｒｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）インターフェースを同時に用いなければならない。そうでなければ、メインデータスペース、バーチャルデータスペース以外のフリースペースへのアクセルはできなくなってしまう。ＩＤＥインターフェースでは、周知のデバイスはこのインターフェースが提供した２つのチャネルを用いることで、フリースペースを仮想ディスクとしてパーティションし、使用できるディスクスペースにさせる。

しかし、ＳＡＴＡインターフェースは単一のハードディスクのみしか支援できない。故に、上述の周知のハードディスクデータの保護技術を用いても、仮想ディスクへのパーティションによりフリースペースを利用することはできないため、当該保護技術は新しい仕様に対するサポート性が明らかに不足になっている。また、技術の発展に伴い、帯域幅への要求もますます高くなり、既存のＩＤＥ（ＰＡＴＡ）インターフェースは徐々にＳＡＴＡ等の新仕様に取り替えられるようになった。そのため、周知のハードディスクデータの保護技術を将来のコンピュータデバイスにでも引き続き活用できるようにするには、ＩＤＥインターフェースを提供するＰＣＩインターフェースカードにも対応させるようにする必要が確実にある。ただし、このような標準仕様ではないＰＣＩインターフェースカードは、ブートプロセスでは基本入出力システム（ＢＩＯＳ）に認識されないため、ＯＳを直接にハードディスクデータの保護用アーキテクチャにあるハードディスクドライブにインストールできない。

ＢＩＯＳ−厳密に言えばＲＯＭ-ＢＩＯＳは、読み取り専用メモリ基本入出力システムの略称である。実際、それはコンピュータに固定化された一つのプログラムであり、コンピュータに対し最も低いレベルで直接なハードウェア制御を行う。正確に言えば、ＢＩＯＳはハードウェアとソフトウェアプログラムの間の「コンバータ」、またはインターフェース(それ自身がプログラムであるけれども）とも言える。ハードウェアの即時的な要求を解決し、ソフトウェアがハードウェアに対する操作要求を具体的に実行することを担当するシステムである。

機能上、ＢＩＯＳは３つの部分に分かれている、
１.セルフテストと初期プログラム。
２.ハードウェア割り込み処理。
３.プログラムのサービスリクエスト。

セルフテストと初期プログラムは主にコンピュータの起動作業を担当し、３つの部分に大きく分かれている。第１の部分はコンピュータの電源が接続されたばかりの時点でハードウェアに対する測定に用いるものであり、パワーオンセルフテスト(ＰＯＳＴ）とも呼ばれる。この機能はコンピュータの状況が正常か否か、例えばメモリに故障がないか等を検査することである。第２の部分は初期化作業で、割り込みベクタの確立、レジスタの設置、周辺機器に対する初期化と測定等を含む。その中にかなり重要な部分はＢＩＯＳ設定である。それは主にハードウェア設定に対するいくつかのパラメータで、コンピュータの起動時に、これらのパラメータは読み取られ、実際のハードウェア設定と比較される。不適合のものがある場合はシステムの起動に影響を及ぼしてしまう。

最後の部分はプログラムを導くこと。それはＤＯＳまたは他のＯＳを導く機能である。。ＢＩＯＳはまずフロッピー（登録商標）ディスクまたはハードディスクのブートセクタからブートレコードを読み取る。ブートレコードが検出されなかった場合は、モニタにブートデバイスが存在しないというメッセージを表示する。検出された場合、コンピュータの制御権はブートレコードに移行され、ブートレコードによりＯＳをコンピュータに導入する。その後、コンピュータが成功に起動できれば、ＢＩＯＳがこの部分での役割も完了されたものとする。

起動時のセルフテスト(Ｐｏｗｅｒ Ｏｎ Ｓｅｌｆ Ｔｅｓｔ，ＰＯＳＴ）において、コンピュータが電源に接続された後、システムはまずプログラムにより内部各機器に対して検査を行う。一般の場合、ＰＯＳＴの実行はＣＰＵ、６４０Ｋの基本メモリ、１Ｍ以上の拡張メモリ、ＲＯＭ、メインボード、ＣＭＯＳメモリ、パラレル-シリアルポート、ビデオカード、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスクサブシステム並びにキーボードに対して測定を行う。このテストにおいて問題が検出された場合、システムはメッセージを表示するか、警告音でユーザーに提示する。また、コンピュータシステムには複数のＢＩＯＳファームウェアチップを含むこともできる。ブート用ＢＩＯＳ（主は基本ハードウェアユニットにアクセスするプログラムコードを含む。例：キーボードまたはフロッピー（登録商標）ディスクドライブ）のほかに、追加されたインターフェースカード(例：ＳＣＳＩまたはＵＳＢハードディスクインターフェースカード、もしくはネットワークカードやビデオカード）自らもＢＩＯＳを備え、既存ユニットのシステムＢＩＯＳプログラムコードの補足や取り替えるのために用いられる。

起動時にこれらのメモリにマッピングされた拡張読み取り専用メモリを検出するため、ＢＩＯＳは物理メモリをスキャンし、０ｘＣ８０００から０ｘＦ００００の２ＫＢの境界において０ｘ５５ ０ｘａａのシグネチャを検出する。その後にはビットが付けられ、拡張読み取り専用メモリの５１２ビットブロックが占めている実際のメモリスペースを表示する。続いてＢＩＯＳは直ちに拡張読み取り専用メモリに管理されるアドレスへジャンプし、ＢＩＯＳのサービスを用いてユーザー設定インターフェースを提供し、割り込みベクタサービスを登録してこれを起動後のアプリケーションプログラムの使用に提供し、または診断データを表示する。

拡張された読み取り専用メモリでシステム起動の方式を変更したい(例えば、ネットワークまたはＳＣＳＩインターフェースカード等ＢＩＯＳにドライバが存在しないものからの起動)場合は、ＢＩＯＳブート規格(ＢＢＳ)のプログラミングインターフェースを用いてその機能を登録することでこの変更を行えるようになる。この拡張読み取り専用メモリを一旦ＢＢＳ ＡＰＩｓで登録を行った後、ユーザーはＢＩＯＳのユーザーインターフェースからこれら使用可能なブートメニューを選択できるようになる。ＢＢＳと互換性がある大部分のＰＣ ＢＩＯＳが、ユーザーのＢＩＯＳユーザーインターフェースへのアクセスを許可しない理由はここにある。アクセスするには、これらの拡張された読み取り専用メモリが完全に実行され、かつＢＢＳ ＡＰＩを使用して自らを登録させた後始めて実行可能になる。

上述の追加したインターフェースカードをオペレーションシステム(ＯＳ）に制御されるようにするには、まずデバイスドライバ(ｄｅｖｉｃｅ ｄｒｉｖｅｒ）、即ちドライバ(ｄｒｉｖｅｒ）と略称されるものをインストールしなければならない。デバイスドライバはコンピュータソフトウェア(ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｏｆｔｗａｒｅ）とハードウェア(ｈａｒｄｗａｒｅ）のインタラクティブなプログラムを許可する。これらのプログラムはハードウェア同士、またはハードウェアとソフトウェアが情報交換できるインターフェースを確立した。このインタフェースは、マザーボードのバス(ｂｕｓ）または他の情報交換サブシステム(ｓｕｂ ｓｙｓｔｅｍ）によりハードウェアに連結し、ハードウェアデバイス(ｄｅｖｉｃｅ）上のデータ交換を可能にした。

ＩＤＥインターフェースにとっては、コントローラはＢＩＯＳがＰＯＳＴプロセスを実行する時、ハードディスクデバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプ等の情報をレスポンスし、ＯＳによりハードディスクデバイスのＩ／Ｏポートアドレスまたはメモリ位置を適切な位置にリセットしなければならない。具体的に言えば、ＩＤＥインターフェースのチャネル０が使用されている時、ハードディスクデバイスは１Ｆ０Ｈ〜１Ｆ7Ｈ及び３Ｆ６ＨのＩ／Ｏポートアドレスを占有する。また、チャネル１が使用されている時は、１７０Ｈ〜１７７Ｈ及び３７６Ｈを占有することで、ＯＳは始めてハードディスクデバイスを制御できるようになる。

しかし、周知のＩＤＥインターフェースにあるＰＣＩインターフェースカードはすべて標準のＩＤＥインターフェースに属していない。そのため、ＢＩＯＳまたはドライバから追加に提供されたコマンドで、上述のリセットプロセスを行わなければならない。このプロセスを行って始めて、ＯＳがＩＤＥインターフェースカードにあるＰＣＩインターフェースカードに接続されたハードディスクデバイスを制御できる。更に、ＯＳをハードディスクデータ保護用アーキテクチャ内のハードディスクデバイスにインストールできるようになり、この技術がもたらした利点を実感できるのである。

ただしこの方法では、ＯＳに入る前にデバイスドライバで属するハードディスクデバイスを駆動しておかなければならないため、操作が簡単なＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標） ＯＳでこのデバイスドライバをインストールすることはできない。これは一般のユーザーにとって非常に困難かつ不便なことである。デバイスドライバのインストール手順を省略できるようにしなければ、周知のハードディスクデータ保護用技術は単に玄人レベルの技術に成り下がり、広範囲に渡る一般ユーザーの間での普及がうまくいかないことになる。

台湾特許第４８０３８４号明細書

本発明の主な目的はハードディスクインターフェースを模擬した一種のインターフェースカードを提供することである。当該インターフェースカードにより、本来マザーボードに設置されたＩＤＥインターフェースに関するユニット、インターフェースは改めてＰＣＩインターフェースカードに設置される。これでマザーボードが本来支援しないタイプのハードディスクインターフェースを拡張するのである。

上述の目的により、本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードは、ＩＤＥ（ＰＡＴＡ）インターフェースがないマザーボードに対し、デバイスドライバを追加インストールせずに模擬の方法によりＩＤＥインターフェースを提供できる。このインターフェースカード内のコントローラは、バスインターフェースによりＢＩＯＳのクエリに応答し、電気的に接続しているハードディスクデバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプをレスポンスする。これでマザーボード上のハードディスクコントロール部品を模擬し、マザーボードが本来支援しないタイプのハードディスクインターフェースを拡張するのである。

請求項１の発明は、マザーボード上の対応するインターフェーススロットに挿入するハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードにおいて、該マザーボードは少なくとも基本入出力システム及び中央処理装置を含み、該インターフェースカードはハードディスクインターフェース、バスインターフェース及びコントローラを含み、 前記ハードディスクインターフェースはハードディスクデバイスに電気的に接続でき、 前記バスインターフェースは当該マザーボード上の対応する当該インターフェーススロットに挿入し、当該マザーボードのバスに電気的に接続でき、
前記コントローラは当該バスインターフェースを通してＢＩＯＳのクエリに応答し、電気的に接続する当該ハードディスクデバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプ等をレスポンスし、当該マザーボード上にあるハードディスクコントロールユニットのように模擬し、これで当該マザーボードが本来支援しない当該タイプのハードディスクインターフェースを拡張することを特徴とするハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードとしている。
請求項２の発明は、当該コントローラが当該ハードディスクデバイスのために、Ｉ／Ｏポート位置またはメモリ位置のリセットプログラムを実施することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードとしている。
請求項３の発明は、当該ハードディスクインターフェースが平行ＡＴＡインターフェースである時、当該コントローラは当該ハードディスクインターフェースを通して当該ハードディスクデバイスに対する直接制御を実行することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードとしている。
請求項４の発明は、当該ハードディスクインターフェースが平行ＳＡＴＡインターフェースである時、当該コントローラはＩＤＥ／ＳＡＴＡブリッジを経由し、当該ハードディスクインターフェースを通して当該ハードディスクデバイスに対する間接制御を実行することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードとしている。

本発明はハードディスクインターフェースを模擬した一種のインターフェースカードを提供することである。当該インターフェースカードにより、本来マザーボードに設置されたＩＤＥインターフェースに関するユニット、インターフェースは改めてＰＣＩインターフェースカードに設置される。これでマザーボードが本来支援しないタイプのハードディスクインターフェースを拡張するのである。

図１は本発明のマザーボードのハードウェアアーキテクチャの概略図である。図１のように、本発明のマザーボードのハードウェアアーキテクチャの中に、中央処理装置（ＣＰＵ）１０はホスト(ｈｏｓｔ)バスによりホスト／ＰＣＩブリッジ１２と電気的に接続され、また、ホスト／ＰＣＩブリッジ１２の反対側にあるＰＣＩバス２は標準ＰＣＩデバイス１１、１３、ＰＣＩ／ＰＣＩブリッジ１４、ＰＣＩ／ＩＳＡブリッジ１６と電気的に接続されている。ＰＣＩ／ＰＣＩブリッジ１４はＰＣＩバス４、マザーボードにあるＰＣＩインターフェーススロットに通してＰＣＩ標準デバイス１７、並びに本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード２０及びそれに接続されているハードディスクデバイス１９にと電気的に接続する。また、ＰＣＩ／ＩＳＡブリッジ１６はＩＳＡバス３に通してＲＯＭ ＢＩＯＳ１８と電気的に接続する。

図２は本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードを表した第１実施例の概略図である。図２のように、本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードは主に回路基板２０aに設置されたＩＤＥハードディスクインターフェース２４ａ、２４ｂ、ＰＣＩバスインターフェース２２、並びにコントローラ２６を含む。ＩＤＥハードディスクインターフェース２４a、２４bは４台のハードディスクデバイスと電気的に接続できる。ＰＣＩバスインターフェース２２は基板上の対応するインターフェーススロットに挿入することで、マザーボードのＰＣＩバス４と電気的に接続できる。

マザーボードが本来支援しないタイプのハードディスクインターフェースを拡張し、同時にデバイスドライバのインストールの煩わしさ避けるため、本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード２０内のコントローラ２６は、ＰＣＩバスインターフェース２２を通じてＢＩＯＳ１８のクエリに応答し、電気的な接続を行う当該ハードディスクデバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプなどの情報をレスポンスする。こうしてマザーボード上のハードディスクコントロールユニットのように模擬し、マザーボードが本来支援しないタイプのＩＤＥハードディスクインターフェースを拡張するのである。

言い換えれば、本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード２０は主に、本来マザーボードに設置されたＩＤＥインターフェースに関するコントローラ、ユニットを全て一枚のＰＣＩインターフェースカードに統合し、それらをマザーボードに設置されているコントローラ、ユニットのように模擬している。これでＢＩＯＳ１８のクエリに応答し、ハードディスクデバイス１９のＩ／Ｏポート位置またはメモリ位置のリセットプログラムを実行する。また、ＣＰＵ１０の制御の下で、ＯＳに本発明のハードディスクインターフェースを模擬するインターフェースカード２０が接続するハードディスクデバイス１９を制御できるようにさせる。これによりＯＳをハードディスクデータ保護用アーキテクチャ(それを本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード２０に統合してもよい）のハードディスクデバイスにインストールし、この技術がもたらした利点を活用できるのである。それ以外にも、単一インターフェースで２台のハードディスクのサポートを支援するというＩＤＥインターフェースの特性を生かし、ハードディスクデータの保護技術でフリースペースを制御できるようにさせる。特に注意する必要があるのは、ハードディスクデバイス１９に書き込み、またはハードディスクデバイス１９から読み出す必要がある情報またはデータがある場合は、コントローラ２６は周知のネイティブＰＣＩからＩＤＥへの変換(native ＰＣＩ to ＩＤＥ）の技術を用いて処理しなければならない。

上述のコントローラ２６はＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）の使用が選択できる。ＦＰＧＡとは編集可能なユニットを含む半導体機器で、ユーザーにエンコードさせることができるロジックゲートである。今のハードウェア記述言語(ＶｅｒｉｌｏｇまたはＶＨＤＬ）で完成された回路設計は、簡単な合成と配置により即座にＦＰＧＡに焼き込んで測定を行うことができるため、現代におけるＩＣ設計検証技術の主流になっている。これらの編集可能なユニットは、基本的なロジックゲート回路(例：ＡＮＤ、ＯＲ、ＸＯＲ、ＮＯＴ）または更に複雑な複合機能(例：デコーダまたは数学方程式）の実現に用いられる。大多数のＦＰＧＡの中では、これらの編集可能なユニットにも記録素子（例：Ｆｌｉｐ−ｆｌｏｐ、フリップフロップ回路）または他の更に完全なメモリチャンクを含む。

また、上述のハードディスクインターフェース２４ａ、２４ｂは、平行ＡＴＡ（Ｐａｒａｌｌｅｌ ＡＴＡ，ＰＡＴＡ）インターフェースのほかにも、平行ＳＡＴＡ（Ｓｅｒｉａｌ ＡＴＡ,ＳＡＴＡ）インターフェースであっても良い。

図３は本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードの第２実施例を表した概略図である。図３のように、本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードは主に、回路基板２０aに設置されたＩＤＥハードディスクインターフェース２４ａ 、２４ｂ、ＰＣＩバスインターフェース２２、並びにコントローラ２６を含む。ただし、コントローラ２６とＳＡＴＡハードディスクインターフェース３０ａ、３０ｂの間にはＩＤＥ／ＳＡＴＡブリッジ２８が追加設置される。これでコントローラ２６はＩＤＥ／ＳＡＴＡブリッジ２８を経由し、ハードディスクインターフェース３０ａ、３０ｂを通してハードディスクデバイスに対する制御操作を行うのである。

本発明のマザーボードのハードウェアアーキテクチャの概略図である。 本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードの第１実施例を示した概略図である。 本発明のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードの第２実施例を示した概略図である。

符号の説明

１ ホストバス
２、４ ＰＣＩバス
３ ＩＳＡバス
１０ 中央処理装置（ＣＰＵ）
１２ ホスト／ＰＣＩブリッジ
１１、１３、１７ 標準ＰＣＩデバイス
１４ ＰＣＩ／ＰＣＩブリッジ
１６ ＰＣＩ／ＩＳＡブリッジ
１８ ＢＩＯＳ
１９ ハードディスクデバイス
２０ ハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード
２０ａ 回路基板
２２ ＰＣＩバスインターフェース
２４ａ、２４ｂ ＩＤＥハードディスクインターフェース
２６ コントローラ
２８ ＩＤＥ／ＳＡＴＡブリッジ

Claims (4)

1. マザーボード上の対応するインターフェーススロットに挿入するハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカードにおいて、該マザーボードは少なくとも基本入出力システム及び中央処理装置を含み、該インターフェースカードはハードディスクインターフェース、バスインターフェース及びコントローラを含み、
   前記ハードディスクインターフェースはハードディスクデバイスに電気的に接続でき、 前記バスインターフェースは当該マザーボード上の対応する当該インターフェーススロットに挿入し、当該マザーボードのバスに電気的に接続でき、
   前記コントローラは当該バスインターフェースを通してＢＩＯＳのクエリに応答し、電気的に接続する当該ハードディスクデバイスの製造業者、機器番号、デバイスのタイプ等をレスポンスし、当該マザーボード上にあるハードディスクコントロールユニットのように模擬し、これで当該マザーボードが本来支援しない当該タイプのハードディスクインターフェースを拡張することを特徴とするハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード。
2. 当該コントローラが当該ハードディスクデバイスのために、Ｉ／Ｏポート位置またはメモリ位置のリセットプログラムを実施することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード。
3. 当該ハードディスクインターフェースが平行ＡＴＡインターフェースである時、当該コントローラは当該ハードディスクインターフェースを通して当該ハードディスクデバイスに対する直接制御を実行することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード。
4. 当該ハードディスクインターフェースが平行ＳＡＴＡインターフェースである時、当該コントローラはＩＤＥ／ＳＡＴＡブリッジを経由し、当該ハードディスクインターフェースを通して当該ハードディスクデバイスに対する間接制御を実行することを特徴とする請求項１記載のハードディスクインターフェースを模擬したインターフェースカード。

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