Кіріспе

ST 506 және ST 412 (кейде ST506 және ST412 деп жазылады) — Seagate компаниясы 1980 және 1981 жылдары ұсынған алғашқы қатты дискілік құрылғылар. ST 412 интерфейсі және оның түрлері 1990-шы жылдардың басында IDE немесе ATA интерфейсінің пайда болуымен және оның кеңінен қолданылуына дейін жеке компьютерлердегі қатты дискілер үшін де-факто индустриялық стандарт болды. Екі интерфейс те MFM кодтауын қолданды; ST 412 интерфейсінің кейінгі кеңейтімі, ST 412HP интерфейсі, 50%-ға дейін сыйымдылықты және бит жылдамдығын арттыру үшін RLL кодтауын пайдаланды.

Тарих

ST506 HDD – 1980 жылы Shugart Technology (қазіргі Seagate Technology) ұсынған алғашқы 5,25 дюймдік қатты дискі. Ол форматталғаннан кейін 5 мегабайтқа дейін ақпарат сақтады (153 цилиндр, 4 оқу/жазу басы, 26 сектор/трек, 256 байт/сектор) және құны 1500 АҚШ долларына тең болды (1980 жылғы 1500 доллар қазіргі жылдарда шамамен <есептелген сомаға> баламалы). 1981 жылдың соңында ұқсас, 10 мегабайтты ST412 HDD ұсынылды (306 цилиндрлі). ST225 аз уақыттан кейін 20 мегабайт көлемде және биіктігі жартысына төмендетілген күйде ұсынылды. Үшеуі де кеңінен қолданылатын MFM кодтау схемасын қолданды. ST412 интерфейсінің кейінгі кеңейтілген нұсқасы – ST412HP интерфейсі, сыйымдылықты және бит жылдамдығын 50%-ға арттыру үшін RLL кодтауын пайдаланды. ST506 дискісі дискілік контроллер арқылы компьютер жүйесіне қосылды. Контроллер мен дискі арасындағы ST506 интерфейсі Shugart Associates SA1000 интерфейсінен алынған, ол өз кезегінде икемді дискік жетегінің интерфейсіне негізделген, бұл дискілік контроллерді жобалауды салыстырмалы түрде жеңілдетті. Бұл жағдай 1990-жылдардың ортасына дейін сақталды. ST412 интерфейсінің шектеулері: дерек желілерінде секундтық 5 миллион өте кіші өзгеріс, 16 оқу/жазу басы, 4 дискілік бөлім және 20 фут (6 метр) кабель ұзындығы. ST412 (және ST506) үшін стандартты арна коды – 5 Мбит/с жылдамдықпен бір дерек битіне MFM. ST412HP RLL нұсқасы орташа есеппен 7,5 Мбит/с жылдамдықпен бір өзгеріске 1,5 дерек битін береді.

Басқарушымен интерфейс

ST506 интерфейсінде диск екі ленталы кабель арқылы сигналдарды тасымалдайтын контроллерлік картаға қосылады, ал үшінші кабель қуатпен жабдықтайды. Екі сигнал кабелі – 34 контактілі басқару кабелі және 20 контактілі тар деректер кабелі. Басқару кабелі интерфейсі стандартты Shugart дискета интерфейсіне өте ұқсас; осы дискета интерфейсі сияқты, ол төрт дискіні қолдай алады. Деректер кабелі оқу және жазу сигналдарын тасымалдайды, екеуі де дифференциалдық бинарлық сигналдар түрінде: екі сигнал күйі екі мүмкін дифференциалдық сигнал полярлығына сәйкес келеді. Бұл сигналдар арқылы берілетін деректер MFM форматында, сондықтан абсолютті сигнал күйлері маңызды емес: деректер күйлердің өзгеру уақытында көрсетіледі, дискета жүйелеріндегідей. Төрт дискке дейін басқару кабелімен бөлісуге болады, бірақ әр дискінің жеке дерек кабелі болады, ол қатты диск контроллеріне (HDC) қосылады. Көптеген HDC тек екі дискіні қолдайды. Басқару картасы хост жүйесінен белгілі бір жол мен секторға қатысты сұрауларды бас орналасу командаларының тізбегіне аударады, соның ішінде бас қозғалысының бағытын (ішке немесе сыртқа) орнату және жеке "STEP" командаларын жіберу. "HD SLCT 0" арқылы "HD SLCT 3" дейінгі төрт басқару кабелі шұңқыры 16 басқа ие болуға мүмкіндік береді, бірақ екі табақты ST506 дискісінде тек төртеуі ғана қолжетімді. Бастапқы ST506/ST412 интерфейсі тек екі HD SLCT желісін анықтады, бұл тек төрт басқа қолдау көрсетуді қамтамасыз етті, бірақ үшінші HD SLCT желісі дизайнда қысқа уақыттан кейін қосылды; төртіншісі де көп ұзамай, тек ерте модельдерде ғана қажет болған қысқартылған Write Current сигналын HD SLCT 3 ретінде қайта анықтап қосылды. Бастар дұрыс орналасқаннан және тиісті басы таңдалғаннан кейін деректер деректер кабеліндегі контактілер арқылы тізбектелген түрде оқылады немесе жазылады. Деректер кабелінің шектеулі өткізу қабілеті сол кезде мәселе тудырмады және жүйенің өнімділігін шектейтін фактор болған жоқ. Дегенмен, экрандалмаған кабель кейде жоғары деңгейдегі шуға ұшырауы мүмкін. ST412 дискісі, басқа да жетістіктерімен қатар, интерфейске буферленген іздеу мүмкіндігін қосты. Бұл режимде контроллер STEP импульстарын механизм орналасқанша күтпей, оларды қабылдай алатын жылдамдықпен дискіге жібере алады. Содан кейін дискідегі микропроцессор механизмді қажетті жолға мүмкіндігінше жылдам жылжытады. Буферленбеген іздеуі жоқ ST506 дискісінің орташа уақыты 170 мс (дискета немесе қазіргі оптикалық дискіге ұқсас), ал механикалық жағынан өте ұқсас ST412 дискісі буферленген іздеумен 85 мс орташа уақытты құрайды. 1980-ші жылдардың соңына қарай ST412 интерфейсі бар дискілер орташа іздеу уақытын 15-30 миллисекунд аралығында қамтамасыз ете алды. Өнімділікті арттыру үшін командалық интерпретацияның бөліктерін контроллерлік картадан және дискіге ауыстыру процесі кейінірек қатты дискіге қосылу схемаларының, атап айтқанда SCSI (оның бай командалар жиынтығымен) және сақтауға бағытталған IDE жүйелерінің жалпы ерекшелігі болды. IDE, іс жүзінде, компьютерлік шинаны кеңейту жүйесі болып табылады, сондықтан интерфейс контроллері компьютердің артқы жағына қосылудың орнына дискілік құрылымға енгізілуі мүмкін. Бұл бір "контроллерлік" картаның – шын мәнінде интерфейс картасының – бірнеше түрлі дискілермен байланысуына мүмкіндік береді, сонымен қатар контроллер мен дискілік аппараттар арасындағы кідіріс пен шуды азайтады. Іс жүзінде, рөлдер ауысады: контроллер барлық күрделі өңдеуді жасайтын және дискіге тек кодталған деректерді магниттік дискілер мен контроллер арасында беруді қамтамасыз ететін болса, дискі барлық күрделі өңдеуді жасайды және "контроллер" тек кодталған деректерді дискі мен хост жүйесі арасында тасымалдайды. Бұл жүйелерде дискінің операциялық ерекшеліктері, мысалы, бас таңдау және іздеу, хосттан толығымен жасырылады және дискінің арнайы контроллерінде басқарылады. Бұлар "ақылды" дискілер деп аталды, ал ST506 сияқты құрылғылар кейіннен "ақылсыз" деп аталды. Интегралды контроллерлердің көптеген артықшылықтары бар, бірақ олардың кемшілігі де бар: механикалық диск (басты диск құрамы немесе HDA) және контроллер монолитті қара қорапқа біріктірілген, сондықтан дискіде бірдеңе дұрыс болмаса, оны түзету мүмкін емес. Деректер көбінесе қалпына келтірілмейді. ST506 интерфейсі сияқты бөлек контроллер мен дискілік жүйеде, кейде мәселені нақты (бәлкім өте маңызды) деректерді қамтитын дискіні басқа үйлесімді контроллерге қосу арқылы шешуге болады. Сонымен қатар, ST506 стильіндегі интерфейс деректерді жоймастан контроллерді ауыстыруды ғана емес, сонымен қатар дискінің аналогты дерек сигналдарына қол жеткізуді және қалыпты контроллер оқи алмайтын деректерді қайта құруға көмектесетін арнайы деректерді қалпына келтіру жүйесі арқылы өңдеуді де жеңілдетеді. Мұндай деректерді қалпына келтіру әдістерін интегралды дискілерде орындау әлдеқайда қиын, өйткені дискіден қажетті аналогты сигналдар стандартты интерфейсте қолжетімді емес және дерлік барлық интегралды дискілік модельдердің ішкі деректерді жазу әдісі, сектор форматы және дискілік ұйымдастыру әртүрлі және құпия болып табылады.

Бір-біріне үйлесімді жүйелер мен әзірлемелер

Көптеген басқа компаниялар дереу сол қосқыштар мен сигналдарды қолдана отырып, ST506 негізінде қатты диск стандартын құрды. IBM, Xebec-тен PC/XT үшін және Western Digital-ден PC/AT үшін адаптерлік карталарды сатып алып, оны пайдалануды жөн көрді. IBM-нің мақұлдауының нәтижесінде 1980-ші жылдардағы көптеген дисктер ST506 негізінде жасалды. Дегенмен, контроллер мен кабельдің күрделілігі SCSI және кейіннен ATA (IDE) сияқты жаңа шешімдерге алып келді. Алғашқы SCSI дисктерінің кейбіреуі, іс жүзінде, төменгі жағында SCSI-ден ST506 контроллері орнатылған ST506 дисктері болды. Atari өз SH204/SH205 сыртқы ACSI дисктерінің желісінде Adaptec ACB 4000A SCSI-ден ST506 конвертерін де қолданды. Сол сияқты, алғашқы IDE дисктерінің бірнешеуі контроллерлік тақтаға немесе чипке қосылған ST412 интерфейсі бар дисктер ғана болды. Соңында, барлық SCSI және ATA дисктері контроллерді диск ішіне орнатты, осылайша осы модельдерде ST506/412 интерфейсінен бас тартты.