СТ-506/СТ-412

ST -506 и ST-412 (иногда обозначаемые как ST506 и ST412 ^[1] ) были ранними продуктами жестких дисков, представленными Seagate в 1980 и 1981 годах соответственно, ^[1] которые позже стали толковаться как интерфейсы жестких дисков : интерфейс диска ST-506 и интерфейс диска ST-412 . Представленный в 1980 году, ST-506 был первым 5,25-дюймовым жестким диском. Его преемник, ST-412, был представлен в 1981 году и реализовал усовершенствование скорости поиска и увеличил емкость диска с 5 МБ до 10 МБ, но в остальном был очень похож. ^[1]

Начиная с его выбора в качестве подсистемы жесткого диска для оригинального IBM XT ^[1], контроллеры дисковых накопителей, поддерживающие интерфейс ST-412, стали повсеместно использоваться в индустрии персональных компьютеров ^[2] . Интерфейс ST-412 и его варианты были фактическим отраслевым стандартом для жестких дисков персональных компьютеров до появления и более широкого внедрения интерфейсов IDE или ATA в начале 1990-х годов.

Оба интерфейса использовали кодирование MFM ; последующее расширение интерфейса ST-412, интерфейс ST-412HP , использовало кодирование RLL для увеличения емкости и скорости передачи данных на 50% .

ST -506 HDD был первым 5,25-дюймовым жестким диском , представленным в 1980 году ^[3] компанией Shugart Technology (теперь Seagate Technology ). Он хранил до 5 мегабайт после форматирования (153 цилиндра, 4 головки, 32 сектора/дорожка, 256 байт/сектор) ^[4] и стоил 1500 долларов США (что эквивалентно 5547 долларам США в 2023 году). ^[5] Похожий 10-мегабайтный ST-412 HDD был представлен в конце 1981 года (с 306 цилиндрами). ST225 был представлен вскоре после этого с 20 мегабайтами и половиной высоты. Все три использовали кодирование MFM , широко используемую схему кодирования. Последующее расширение интерфейса ST-412, интерфейс ST-412HP , использовало кодирование RLL для 50% увеличения емкости и скорости передачи данных .

Дисковод ST-506 подключался к компьютерной системе через контроллер диска . Интерфейс ST-506 между контроллером и дисководом был получен из интерфейса Shugart Associates SA1000, ^[6] который в свою очередь был основан на интерфейсе дисковода , ^[7] что сделало проектирование контроллера диска относительно простым. ^[3]

Интерфейс ST-412 был принят многочисленными производителями жестких дисков, и в 1990-х годах он стал фактическим отраслевым стандартом для дисководов ^{[8] .}

Ограничения интерфейса ST-412 составляют максимум 5 миллионов переходов в секунду на линиях данных, 16 головок, 4 приводных блока и длина кабеля 20 футов (6,1 м). Стандартный канальный код для ST-412 (и ST-506) — MFM с одним битом данных на переход для скорости передачи данных 5 Мбит/с. Вариант ST-412HP RLL в среднем передает 1,5 бита данных на переход для скорости передачи данных 7,5 Мбит/с.

В интерфейсе ST-506 привод подключается к плате контроллера двумя ленточными кабелями, передающими сигналы, в то время как третий кабель обеспечивает питание. Два сигнальных кабеля — это широкий 34-контактный кабель управления и узкий 20-контактный кабель данных . Интерфейс кабеля управления очень похож на стандартный интерфейс гибкого диска Shugart; как и этот интерфейс гибкого диска, он может поддерживать четыре привода. Кабель данных передает сигнал чтения и сигнал записи, оба как дифференциальные двоичные сигналы: два состояния сигнала соответствуют двум возможным полярностям дифференциального сигнала. Данные, представленные этими сигналами, являются MFM, поэтому абсолютные состояния сигнала не имеют значения: данные представлены в синхронизации переходов состояний, как в системах с гибкими дисками. Хотя до четырех приводов могут совместно использовать кабель управления, у каждого привода есть свой собственный выделенный кабель данных, соединяющий его с контроллером жесткого диска (HDC). Большинство HDC поддерживали только два привода.

Плата управления преобразует запросы на определенную дорожку и сектор от хост-системы в последовательность команд позиционирования головок, включая установку направления движения головок внутрь или наружу, и отправку отдельных команд «STEP» для перемещения. Четыре контакта кабеля управления, «HD SLCT 0» — «HD SLCT 3», позволяют выбирать из 16 головок, хотя на двухпластинчатом ST-506 доступны только четыре. Исходный интерфейс ST-506/ST-412 определял только две линии HD SLCT, обеспечивая поддержку только четырех головок, но вскоре в конструкцию была добавлена ​​третья линия HD SLCT; четвертая была добавлена ​​немного позже путем переопределения уменьшенного сигнала тока записи, необходимого только очень ранним приводам, как HD SLCT 3. После того, как головки правильно позиционированы и выбрана соответствующая головка, данные считываются или записываются последовательно через набор контактов в кабеле данных. Ограниченная пропускная способность кабеля данных не была проблемой в то время и не является фактором, ограничивающим производительность системы. Однако неэкранированный кабель иногда может быть подвержен высокому уровню шума.

Подобно интерфейсу дисковода для гибких дисков, ST-506 перемещает головку привода по одной дорожке за раз с помощью синхронизированного импульса, который не может происходить быстрее, чем шаговый двигатель может перемещать головку. Дисковод ST-412, среди прочих усовершенствований, добавил к интерфейсу возможность буферизированного поиска . Контроллер отправляет требуемые импульсы STEP на дисковод так быстро, как он может их получить. ^[9] Дисковод ST506 без буферизированного поиска в среднем имеет время поиска 170 мс (аналогично дисководу для гибких дисков или современному оптическому приводу ), в то время как механически очень похожий дисковод ST-412 с буферизированным поиском в среднем имеет время поиска 85 мс. ^[10] К концу 1980-х годов диски с интерфейсом ST-412 могли иметь среднее время поиска от 15 до 30 миллисекунд.

Процесс перемещения частей интерпретации команд с карты контроллера на сам диск с целью повышения производительности является общей чертой более поздних схем подключения жестких дисков, в частности SCSI с его богатым набором команд и ориентированных на хранение систем IDE . IDE, по сути, является системой для расширения компьютерной шины, чтобы контроллер интерфейса мог быть встроен в блок привода, а не подключен к объединительной плате компьютера. Это позволяет одной карте «контроллера» — на самом деле просто интерфейсной карте — взаимодействовать с несколькими разнородными дисками, а также снижает задержку и шум между контроллером и аппаратным обеспечением диска. ^[11] Фактически, роли меняются местами: вместо того, чтобы контроллер выполнял почти всю сложную обработку, а диск просто передавал закодированные данные между магнитными дисками и контроллером, диск выполняет почти всю сложную обработку, а «контроллер» просто передавал декодированные данные между диском и хост-системой. В этих системах операционные детали привода, такие как выбор головки и поиск, полностью скрыты от хоста и обрабатываются в выделенном контроллере привода. Они стали известны как «умные» приводы, в то время как устройства типа ST-506 задним числом стали известны как «немые».

Хотя интегрированные контроллеры имеют много преимуществ, у них также есть недостаток: механический привод (называемый «головка-дисковый узел», или HDA) и контроллер фактически объединены в монолитный черный ящик, так что если что-то пойдет не так с приводом, то практически невозможно что-либо с этим сделать — данные обычно безвозвратно теряются. При раздельной системе контроллера и диска, такой как интерфейс ST-506, иногда проблему можно решить, подключив дисковод, содержащий фактические (возможно, очень важные) данные, к другому совместимому контроллеру. Кроме того, интерфейс в стиле ST-506 позволяет не только легко заменить контроллер, не выбрасывая данные, но и получить доступ к аналоговым сигналам данных с диска и обработать их с помощью специальной системы восстановления данных, которая может быть способна реконструировать данные, которые обычный контроллер не может прочитать. Такие методы восстановления данных гораздо сложнее реализовать на интегрированных приводах, поскольку необходимые аналоговые сигналы с диска недоступны в стандартном интерфейсе, а внутренний метод записи данных, формат сектора и организация диска почти каждой модели интегрированного привода отличаются и являются секретными.

Многие другие компании быстро представили приводы, использующие те же разъемы и сигналы, создав стандарт жестких дисков на основе ST-506. IBM решила использовать его, приобретя адаптерные платы для PC/XT у Xebec ^[12] и для PC/AT у Western Digital . В результате одобрения IBM большинство приводов в 1980-х годах были основаны на ST-506. Однако сложность контроллера и кабелей привела к появлению более новых решений, таких как SCSI , а позже и ATA (IDE). Несколько ранних приводов SCSI на самом деле были приводами ST-506 с контроллером SCSI в ST-506 на нижней стороне привода. ^[13] Atari также использовала преобразователь Adaptec ACB-4000A SCSI в ST-506 внутри своей собственной линейки внешних приводов ACSI SH204/SH205. ^[14] Аналогично несколько ранних приводов IDE были просто приводами с интерфейсом ST-412, подключенным к плате контроллера или чипу. В конечном итоге все SCSI- и ATA-диски стали оснащаться встроенным контроллером, что позволило исключить интерфейс ST-506/412 в таких моделях.

Из руководства OEM ST-506/ST-412. ^[10] В следующих таблицах «~» обозначает отрицательный (активный низкий) сигнал.

На Викискладе есть медиафайлы по теме ST-506 .

• Руководство по эксплуатации ST506 MicroWinchester OEM. Дата обращения 10 января 2022 г.
• Архивная версия руководства ST506 MicroWinchester OEM. Доступ 03-09-2020