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^[англ.]^[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 были представлены более дорогие и ёмкие (10 Мбайт форматированной ёмкости, 12 — неформатированной) накопители с интерфейсом ST-412. 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 ST-412 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.

Описание контрольного кабеля
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

Описание кабеля данных
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	—

Описание разъема питания (Molex обычного размера)
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 (неопр.). 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 (неопр.). Дата обращения: 2 мая 2010. Архивировано 12 января 2012 года.

[EDN-1] ¹ ² Disc-storage innovations keep coming while manufacturers ponder user needs, EDN, May 20, 1980, pg. 59.

[2] Главной разницей стало увеличение скорости передач данных с 4,34 до 5,00 Мбит/с.

[3] Упрощенный системный проект с единым комбинированным контроллером жёсткого диска/дисковода на гибких дисках. Electronic Design, October 25, 1979, pg 76-80.

[stmanual-4] ¹ ² Архивированная копия (неопр.). Дата обращения: 15 января 2010. Архивировано из оригинала 10 мая 2010 года.

[5] Xebec Lands Key IBM Controller Pact, Computer System News, November 29, 1982, pg. 1, 29.

[6] Hard Disk Interfaces (неопр.). Дата обращения: 2 мая 2010. Архивировано 12 января 2012 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]