ST-506
ST-506 — первый жёсткий диск форм-фактора 5,25 дюйма.
ST-506
ST-506 был первым 5,25-дюймовым жёстким диском, пусть и полной (full-height) высоты. Представленный в 1980 году[1] фирмой Seagate Technology дисковый накопитель имел ёмкость в 6 (после форматирования — 5) Мбайт. Для кодирования записываемой на диск информации применялся метод модифицированной частотной модуляции МЧМ, который уже широко использовался в дисководах на гибких дисках. С вычислительной системой ST-506 связывался с помощью интерфейса SA1000[2], который использовал контроллер жёсткого диска. Интерфейс ST-506, разработанный компанией Shugart Associates, в свою очередь, разработан на основе интерфейса гибких дисков[3], таким образом, вынуждая проектировать контроллер жёсткого диска относительно простым[1]. Особенностью интерфейса ST-506 является подключение диска при помощи нескольких кабелей:
- первый — для передачи управляющих сигналов (с двумя разъёмами в случае одного накопителя в системе, и тремя — в случае двух накопителей);
- второй (третий) — для передачи данных первому (второму) накопителю;
- питание каждого накопителя традиционно обеспечивал отдельный кабель.
Диски были просты и вызывались одновременно, потому что плата управления транслировала запросы на требуемую операционной системе дорожку и сектор в последовательности команд, позиционирующих считывающие головки по кабелю одновременно всем накопителям, затем считывала с них сигнал и отправляла считанные данные. 34-контактный управляющий кабель только управлял механическими движениями диска при помощи одной линии: например, для выбора одной из 16 головок использовались сигналы от HD SLCT 0 до HD SLCT 3 и шаг для перемещения считывающую головку на соответствующую дорожку передавался по проводу сигналом STEP/DIRECTION IN. Данные затем последовательно могли читаться или записываться, используя соответствующие два контакта 20-контактного кабеля данных. Это приводило к принципиально низкой производительности в работе жёсткого диска, обусловленной ограниченной пропускной способностью кабеля данных, хотя в то время это не было принципиально. Приводы современных жёстких дисков имеют внутри значительные возможности по обработке данных, и, таким образом, операционной системе требуется только запросить блок данных, а жёсткий диск сам осуществляет все шаги, которые требуются для поиска запрошенного блока данных.
ST-412
В 1981 году была представлена серия жёстких дисков ST-400, состоявшая из усовершенствованного ST-506 - ST-406 (6/5 Мб), ST-412 (12/10 Мб) и ST-419 (19/15 Мб). В них появилось обновление интерфейса — добавилась способность буферизированного поиска[4]. В режиме буферизованного поиска контроллер диска отправлял диску сигнал STEP так быстро, как мог получить ответ на него без необходимости дожидаться перемещения шагового двигателя. Затем встроенный микроконтроллер отправлял сигнал шаговому двигателю с той скоростью, с какой он мог работать, или перепрограммировал сервосистему на приводе головок для перемещения на требуемую дорожку. Буферизованный поиск значительно улучшил показатель времени поиска и в конце 1980-х обеспечил дискам, использующим эту способность, показатель среднего времени поиска в 15—30 миллисекунд (старые диски наподобие ST-506 имели показатель среднего времени поиска, примерно равный 100—200 миллисекундам, что соответствовало дисководам на гибких дисках или современным оптическим приводам).
В серии ST-400 использовался метод записи RLL, что прибавляло накопителю до 50 % в ёмкости и скорости передачи данных (см. также ESDI).
Историческая значимость
Ряд других компаний быстро приступил к производству жёстких дисков, используя те же соединители и сигналы, приняв за стандарт жесткие диски на базе ST-506. Его выбрала IBM, приобретя платы адаптера для IBM PC/XT, выпущенные Xebec[5], и для IBM PC/AT, выпущенные Western Digital. Кроме Seagate ST-412, в IBM PC/XT модели 5012 также использовался адаптер Miniscribe 1012 производства International Memories[6]. Как следствие одобрения со стороны IBM, большинство жёстких дисков в 1980-х годах было на базе ST-506. Сложность контроллера и кабельной системы привела к новым решениям подобно ESDI, SCSI и позже — IDE. Несколько ранних дисков SCSI фактически были дисками ST-506 с контроллером SCSI — ST-506 внутри. Однако большинство SCSI и все ATA имели встроенный контроллер в составе диска, и таким образом в них исключался интерфейс ST-506.
Реальный уровень совместимости с дисковым интерфейсом — уровень поддержки в BIOS — обеспечивается материнской платой. Когда в 1983 году компьютерной индустрии была представлена инновация IBM PC, поддержка интерфейса жесткого диска обеспечивалась микросхемой BIOS на его контроллере. Наиболее вероятно, что BIOS материнских плат IBM PC и IBM PC/XT так и не имел никакой собственной поддержки интерфейса жесткого диска. Когда была представлена система IBM PC/AT, IBM разместила поддержку в BIOS материнской платы интерфейса ST-506/412, исключив её со стороны контроллера. С тех пор любая IBM-PC/AT-совместимая система также имеет расширенную версию и обеспечивает поддержку интерфейса жёстких дисков в BIOS материнской платы. Поскольку эта поддержка была отчасти ограничена, особенно в BIOS старых версий, многие изготовители дисковых контроллеров разместило дополнительную поддержку BIOS непосредственно на контроллерах своих жёстких дисков. В некоторых случаях возможно одновременное использование контроллера жёсткого диска BIOS и BIOS материнской платы; в других случаях можно отключить BIOS одного из контроллеров (либо на жёстком диске, либо на материнской плате), а затем использовать оставшийся.
Описание разъёмов
Следующая таблица приведена из руководства OEM ST506/ST412[4].
В этой таблице знаком «~» указывается сигнал с низким активным уровнем. Направление сигнала IN/OUT относительно накопителя к контроллеру.
| Земля | 1 | 2 | ~HD SLCT 3
(Или ~Уменьшение тока записи) |
in | |
| Земля | 3 | 4 | ~HD SLCT 2 | in | |
| Земля | 5 | 6 | ~WRITE GATE | in | |
| Земля | 7 | 8 | ~SEEK CMPLT | out | |
| Земля | 9 | 10 | ~TRACK 0 | out | |
| Земля | 11 | 12 | ~WRITE FAULT | out | |
| Земля | 13 | 14 | ~HD SLCT 0 | in | |
| Ключ (нет контакта) | 15 | 16 | Резерв | — | |
| Земля | 17 | 18 | ~HD SLCT 1 | in | |
| Земля | 19 | 20 | ~INDEX | out | |
| Земля | 21 | 22 | ~READY | out | |
| Земля | 23 | 24 | ~STEP | in | |
| Земля | 25 | 26 | ~DRV SLCT 0 | in | |
| Земля | 27 | 28 | ~DRV SLCT 1 | in | |
| Земля | 29 | 30 | ~DRV SLCT 2 | in | |
| Земля | 31 | 32 | ~DRV SLCT 3 | in | |
| Земля | 33 | 34 | ~DIRECTION IN | in |
| out | ~DRV SLCTD | 1 | 2 | Земля | — | |
| — | Незайдействован | 3 | 4 | Земля | — | |
| — | Незайдействован | 5 | 6 | Земля | — | |
| — | Незайдействован | 7 | 8 | Ключ (Нет контакта) | — | |
| — | Незайдействован | 9 | 10 | Незайдействован | — | |
| — | Земля | 11 | 12 | Земля | — | |
| in | +MFM Запись | 13 | 14 | -MFM Запись | in | |
| — | Земля | 15 | 16 | Земля | — | |
| out | +MFM Чтение | 17 | 18 | -MFM Чтение | out | |
| — | Земля | 19 | 20 | Земля | — |
| Вывод 1 | +12В |
| Вывод 2 | -12В (Земля) |
| Вывод 3 | -5В (Земля) |
| Вывод 4 | +5В |
Примечания
- ↑ 1 2 Disc-storage innovations keep coming while manufacturers ponder user needs, EDN, May 20, 1980, pg. 59.
- ↑ Главной разницей стало увеличение скорости передач данных с 4,34 до 5,00 Мбит/с.
- ↑ Упрощенный системный проект с единым комбинированным контроллером жёсткого диска/дисковода на гибких дисках. Electronic Design, October 25, 1979, pg 76-80.
- ↑ 1 2 Архивированная копия. Дата обращения: 15 января 2010. Архивировано из оригинала 10 мая 2010 года.
- ↑ Xebec Lands Key IBM Controller Pact, Computer System News, November 29, 1982, pg. 1, 29.
- ↑ Hard Disk Interfaces. Дата обращения: 2 мая 2010. Архивировано 12 января 2012 года.