СТ506/СТ412
ST -506 и ST-412 (иногда пишутся ST506 и ST412). [1] ) были первыми продуктами жестких дисков , представленными компанией Seagate в 1980 и 1981 годах соответственно. [1] которые позже стали интерпретироваться как интерфейсы жесткого диска : дисковый интерфейс ST-506 и дисковый интерфейс ST-412 . По сравнению с предшественником ST-506, в ST-412 была улучшена скорость поиска и увеличена емкость накопителя с 5 МБ до 10 МБ, но в остальном он 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 повсеместными в индустрии персональных компьютеров . [2] Интерфейс ST-412 и его варианты были де-факто отраслевым стандартом для жестких дисков персональных компьютеров до появления и более широкого распространения интерфейса IDE или ATA в начале 1990-х годов.
Оба интерфейса использовали MFM кодировку ; последующее расширение интерфейса ST-412, интерфейс ST-412HP , использовало кодирование RLL для увеличения емкости и скорости передачи данных на 50% .
История
[ редактировать ]Жесткий диск ST506 был первым 5,25-дюймовым жестким диском , представленным в 1980 году. [3] от Shugart Technology (теперь Seagate Technology ). После форматирования сохранялось до 5 мегабайт (153 цилиндра, 4 головки, 32 сектора/дорожка, 256 байт/сектор) [4] и стоит 1500 долларов США (что эквивалентно 5547 долларам США в 2023 году). [5] Аналогичный 10-мегабайтный жесткий диск ST412 был представлен в конце 1981 года (с 306 цилиндрами). Вскоре после этого был представлен ST225 с 20 мегабайтами и половиной высоты. Все три использовали кодировку MFM , широко используемую схему кодирования. Последующее расширение интерфейса ST412, интерфейс ST412HP , использовало кодирование RLL для увеличения емкости и скорости передачи данных на 50% .
Диск ST506 подключен к компьютерной системе через контроллер диска . ST506 Интерфейс между контроллером и приводом был заимствован из интерфейса Shugart Associates SA1000. [6] который, в свою очередь, был основан на интерфейсе дисковода гибких дисков , [7] тем самым делая проектирование контроллера диска относительно простым. [3]
Интерфейс ST412 был принят многими производителями жестких дисков, так что этот интерфейс стал де-факто отраслевым стандартом для жестких дисков. [8] ну, в 1990-е годы.
Ограничениями интерфейса ST412 являются максимум 5 миллионов переходов в секунду на линиях передачи данных, 16 головок, 4 привода и длина кабеля 20 футов (6,1 м). Стандартный код канала для ST412 (и ST506) — MFM с одним битом данных на переход для скорости передачи данных 5 Мбит/с. Вариант ST412HP RLL в среднем передает 1,5 бита данных на переход при скорости передачи данных 7,5 Мбит/с.
Интерфейс к контроллеру
[ редактировать ]
В интерфейсе ST506 привод подключается к плате контроллера с помощью двух ленточных кабелей, передающих сигналы, а третий кабель обеспечивает питание. Два сигнальных кабеля — это широкий 34-контактный кабель управления и узкий 20-контактный кабель передачи данных . Интерфейс кабеля управления очень похож на стандартный интерфейс дискеты Шугарта; как и этот интерфейс гибких дисков, он может поддерживать четыре накопителя. По кабелю передачи данных передается сигнал чтения и сигнал записи, оба в виде дифференциальных двоичных сигналов: два состояния сигнала соответствуют двум возможным полярностям дифференциального сигнала. Данные, представленные этими сигналами, являются MFM, поэтому абсолютные состояния сигналов не имеют значения: данные представлены во времени переходов состояний, как в системах с гибкими дисками. Хотя один и тот же кабель управления могут использовать до четырех дисков, каждый диск имеет собственный выделенный кабель для передачи данных, соединяющий его с контроллером жесткого диска (HDC). Большинство HDC поддерживали только два диска.
Карта управления преобразует запросы на конкретную дорожку и сектор от главной системы в последовательность команд позиционирования головки, включая установку направления движения головки внутрь или наружу, а также отправку отдельных команд «ШАГ» для перемещения. Четыре контакта кабеля управления, от «HD SLCT 0» до «HD SLCT 3», позволяют выбирать до 16 головок, хотя на ST506 с двумя пластинами доступны только четыре. Исходный интерфейс ST506/ST412 определял только две линии HD SLCT, обеспечивая поддержку только четырех головок, но вскоре к конструкции была добавлена третья линия HD SLCT; четвертый был добавлен немного позже, переопределив сигнал уменьшенного тока записи, необходимый только для очень ранних приводов, таких как HD SLCT 3. Как только головки правильно расположены и выбрана соответствующая головка, данные считываются или записываются последовательно через набор контактов в кабеле передачи данных. Ограниченная пропускная способность кабеля передачи данных в то время не была проблемой и не является фактором, ограничивающим производительность системы. Однако неэкранированный кабель иногда может быть подвержен высоким уровням шума.
Дисковод ST412, помимо других улучшений, добавил буферизованного поиска в интерфейс возможность . В этом режиме контроллер может отправлять импульсы STEP на привод так же быстро, как и получать их, не дожидаясь стабилизации механизма. Затем встроенный в привод микропроцессор максимально быстро перемещает механизм на нужную дорожку. Дисковод ST506 без буферизованного поиска занимает в среднем 170 мс (аналогично дисководу гибких дисков или современному оптическому приводу ), тогда как механически очень похожий дисковод ST412 с буферизованным поиском составляет в среднем 85 мс. [9] К концу 1980-х годов накопители с интерфейсом ST412 имели 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, особенно SCSI с его богатым набором команд и IDE систем , ориентированных на хранилище. . IDE, по сути, представляет собой систему расширения компьютерной шины, позволяющую встроить контроллер интерфейса в приводной блок, а не подключать к объединительной панели 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 оборудованием диска. [10] По сути, роли поменялись местами: вместо того, чтобы контроллер выполнял почти всю сложную обработку, а привод просто передавал закодированные данные между магнитными дисками и контроллером, привод выполняет почти всю сложную обработку, а «контроллер» просто передает декодированные данные. данные между диском и хост-системой. В этих системах детали работы привода, такие как выбор головки и поиск, полностью скрыты от хоста и обрабатываются специальным контроллером привода. Они стали известны как «умные» накопители, а устройства, подобные ST506, задним числом стали называться «тупыми».
Хотя интегрированные контроллеры имеют много преимуществ, у них есть и недостаток: механический привод (так называемый «узловой диск», или HDA) и контроллер фактически объединены в монолитный черный ящик, так что если с приводом что-то пойдет не так, , с этим практически невозможно что-либо поделать — данные обычно безвозвратно теряются. При разделении контроллера и дисковой системы, например, в интерфейсе ST506, иногда проблему можно решить, подключив диск, содержащий актуальные (возможно, очень важные) данные, к другому совместимому контроллеру. Кроме того, интерфейс в стиле ST506 позволяет легко и просто заменить контроллер, не выбрасывая данные, но получить доступ к аналоговым сигналам данных с дисковода и обработать их с помощью специальной системы восстановления данных, которая может быть способна восстановить данные, которые обычный контроллер не может прочитать. Такие методы восстановления данных гораздо сложнее реализовать на интегрированных накопителях, поскольку необходимые аналоговые сигналы с диска недоступны в стандартном интерфейсе, а метод внутренней записи данных, формат секторов и организация диска почти у каждой модели интегрированного накопителя различны. и тайна.
Совместимые системы и разработки
[ редактировать ]
Многие другие компании быстро представили накопители, использующие те же разъемы и сигналы, создав стандарт жестких дисков на основе ST506. IBM решила использовать его, приобретя адаптеры для PC/XT у Xebec. [11] и для ПК/АТ от Western Digital . Благодаря поддержке IBM большинство накопителей 1980-х годов были основаны на ST506. Однако сложность контроллера и кабелей привела к появлению новых решений, таких как SCSI , а позже и ATA (IDE). Несколько ранних дисков SCSI на самом деле представляли собой диски ST506 с контроллером SCSI-ST506 в нижней части диска. [12] Atari также использовала преобразователь Adaptec ACB-4000A SCSI в ST506 в своей собственной линейке внешних накопителей ACSI SH204/SH205. [13] Аналогичным образом, некоторые ранние накопители IDE представляли собой просто накопители с интерфейсом ST412, подключенные к плате или чипу контроллера. В конечном итоге все диски SCSI и ATA имели встроенный контроллер, тем самым устраняя интерфейс ST506/412 в таких моделях.
Распиновка разъема
[ редактировать ]Из руководства OEM ST506/ST412. [9] В следующих таблицах «~» обозначает отрицательный (активный низкий) сигнал.
| ЗЕМЛЯ | 1 | 2 | ~HD SLCT 3 (или ~пониженный ток записи) |
| ЗЕМЛЯ | 3 | 4 | ~HD SLCT 2 |
| ЗЕМЛЯ | 5 | 6 | ~НАПИСАТЬ ВОРОТА |
| ЗЕМЛЯ | 7 | 8 | ~ИСКАТЬ CMPLT |
| ЗЕМЛЯ | 9 | 10 | ~ТРЕК 0 |
| ЗЕМЛЯ | 11 | 12 | ~ОШИБКА ЗАПИСИ |
| ЗЕМЛЯ | 13 | 14 | ~HD SLCT 0 |
| Ключ (без штифта) | 15 | 16 | Сдержанный |
| ЗЕМЛЯ | 17 | 18 | ~HD SLCT 1 |
| ЗЕМЛЯ | 19 | 20 | ~ИНДЕКС |
| ЗЕМЛЯ | 21 | 22 | ~ГОТОВО |
| ЗЕМЛЯ | 23 | 24 | ~ШАГ |
| ЗЕМЛЯ | 25 | 26 | ~ДРВ SLCT 0 |
| ЗЕМЛЯ | 27 | 28 | ~ДРВ SLCT 1 |
| ЗЕМЛЯ | 29 | 30 | ~ДРВ SLCT 2 |
| ЗЕМЛЯ | 31 | 32 | ~ДРВ SLCT 3 |
| ЗЕМЛЯ | 33 | 34 | ~НАПРАВЛЕНИЕ В |
| ~ ДРВ SLCTD | 1 | 2 | ЗЕМЛЯ |
| Нет связи | 3 | 4 | ЗЕМЛЯ |
| Нет связи | 5 | 6 | ЗЕМЛЯ |
| Нет связи | 7 | 8 | Ключ (без штифта) |
| Нет связи | 9 | 10 | Нет связи |
| ЗЕМЛЯ | 11 | 12 | ЗЕМЛЯ |
| +МФМ ЗАПИСЬ | 13 | 14 | -МФМ ЗАПИСАТЬ |
| ЗЕМЛЯ | 15 | 16 | ЗЕМЛЯ |
| +ЧТЕНИЕ МФМ | 17 | 18 | -ЧТЕНИЕ МФМ |
| ЗЕМЛЯ | 19 | 20 | ЗЕМЛЯ |
| Контакт 1 | +12 В постоянного тока |
| Контакт 2 | +12 В возврат |
| Контакт 3 | +5 В возврат |
| Контакт 4 | +5 В постоянного тока |
Примечания
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д «Начало: приводы MFM 1980-х годов» . redhill.com . Технология Ред Хилл. нд . Проверено 16 сентября 2020 г.
Примечание: «ST-412» является правильным. Вы часто будете видеть, что «ST412» написано с ошибкой.
- ^ «Изменения в интерфейсе ST-506/ST-412» . Проверено 27 мая 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Инновации в области дисковых накопителей продолжают появляться, пока производители размышляют над потребностями пользователей». ЭДН . 20 мая 1980 г. с. 59.
- ^ [1] РУКОВОДСТВО ПО ОБСЛУЖИВАНИЮ МИКРОВИНЧЕСТЕРА ST-506, страница 3, 1 мая 1982 г.
- ↑ Seagate поставляет миллиардный жесткий диск , Computerworld , 22 апреля 2008 г.
- ^ Принципиальное отличие заключалось в увеличении скорости передачи данных с 4,34 до 5,00 Мбит/с.
- ^ «Упростите проект системы с помощью одного контроллера для комбинации Винчестер/дискета», Electronic Design , 25 октября 1979 г., стр. 76–80.
- ^ «Интерфейс ST506/ST412» . Архивировано из оригинала 07 марта 2018 г.
- ^ Jump up to: а б OEM-руководство Seagate ST506/412
- ^ «Архитектура системы: взгляд на жесткие диски» . Архивировано из оригинала 8 мая 2006 г. Проверено 25 июля 2008 г.
Встроенные контроллеры дисков IDE настроены так, чтобы они выглядели на компьютере как стандартные диски ST506.
- ^ «Ксебек получил ключевой договор о контроллерах IBM». Новости компьютерных систем . 29 ноября 1982 г. стр. 1, 29.
- ^ «Контроллер дисковода Adaptec ACB-4000A SCSI Winchester для накопителей ST506/412» .
- ^ «ACSI преобразуется модулем Adaptec ACB4000 в типичный стандарт MFM/ST506» .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- ST506 MicroWinchester OEM-руководство. по состоянию на 10 января 2022 г.
- Архивная версия OEM-руководства MicroWinchester ST506. доступ: 03 сентября 2020 г.
