ST506/ST412

Seagate ST506 HDD de 51⁄4 pulgadas con cubierta eliminada

5.25 pulgadas MFM disco duro

El ST-506 y el ST-412 (a veces escritos ST506 y ST412) fueron los primeros productos de disco duro introducidos por Seagate en 1980 y 1981 respectivamente, que luego se convirtieron en interpretadas como interfaces de unidades de disco duro: la interfaz de disco ST-506 y la interfaz de disco ST-412. En comparación con el precursor ST-506, el ST-412 implementó un refinamiento en la velocidad de búsqueda y aumentó la capacidad del disco de 5 MB a 10 MB, pero por lo demás era muy similar.

Comenzando con su selección como subsistema de disco duro para los controladores de unidad de disco IBM XT originales compatibles con la interfaz ST-412, creció hasta convertirse en omnipresente en la industria de las computadoras personales. La interfaz ST-412 y sus variantes fueron el estándar industrial de facto. para discos duros de computadoras personales hasta el advenimiento y la adopción más amplia de la interfaz IDE o ATA a principios de la década de 1990.

Ambas interfaces usaban codificación MFM; la extensión posterior de la interfaz ST-412, la interfaz ST-412HP, usó codificación RLL para un aumento del 50 % en capacidad y tasa de bits.

Historia

El ST506 HDD fue el primer disco duro de 5,25 pulgadas, presentado en 1980 por Shugart Technology (ahora Seagate Technology). Almacenaba hasta 5 megabytes después del formateo (153 cilindros, 4 cabezales, 26 sectores/pista, 256 bytes/sector) y costaba 1500 dólares (equivalente a 4933 dólares en 2021). El ST412 HDD similar de 10 megabytes se introdujo a fines de 1981 (con 306 cilindros). El ST225 se presentó poco después con 20 megabytes y la mitad de altura. Los tres utilizaron codificación MFM, un esquema de codificación ampliamente utilizado. Una extensión posterior de la interfaz ST412, la interfaz ST412HP, usó la codificación RLL para un aumento del 50 % en la capacidad y la tasa de bits.

La unidad ST506 conectada a un sistema informático a través de un controlador de disco. La interfaz ST506 entre el controlador y la unidad se derivó de la interfaz Shugart Associates SA1000, que a su vez se basó en la interfaz de la unidad de disquete, lo que hizo que el diseño del controlador de disco fuera relativamente fácil.

La interfaz ST412 fue adoptada por numerosos fabricantes de discos duros, de modo que la interfaz se convirtió en un estándar industrial de facto para las unidades de disco hasta bien entrada la década de 1990.

Las limitaciones de la interfaz ST412 son 5 millones de transiciones por segundo como máximo en líneas de datos, 16 cabezales, 4 unidades de disco y una longitud de cable de 20 pies (6,1 m). El código de canal estándar para el ST412 (y el ST506) es MFM con un bit de datos por transición para una velocidad de datos de 5 Mbit/s. La variante ST412HP RLL promedia 1,5 bits de datos por transición para una velocidad de datos de 7,5 Mbit/s.

Interfaz al controlador

Un cable de control de 34 pines y un cable de datos de 20 pines para una unidad ST412 conectado a una tarjeta de controlador. En esta imagen no se puede ver un conector Molex de 4 pines que suministra energía a la unidad.

En la interfaz ST506, la unidad se conecta a una tarjeta controladora con dos cables planos que transportan señales, mientras que un tercer cable proporciona energía. Los dos cables de señal son el cable de control ancho de 34 pines y el cable de datos estrecho de 20 pines. La interfaz del cable de control es muy similar a la interfaz de disquete Shugart estándar; como esa interfaz de disquete, puede admitir cuatro unidades. El cable de datos transporta una señal de lectura y una señal de escritura, ambas como señales binarias diferenciales: los dos estados de señal corresponden a las dos polaridades de señal diferencial posibles. Los datos representados por estas señales son MFM, por lo que los estados absolutos de las señales no son significativos: los datos se representan en el tiempo de las transiciones de estado, como en los sistemas de disquetes. Si bien hasta cuatro unidades pueden compartir un cable de control, cada unidad tiene su propio cable de datos dedicado que la conecta al controlador de disco duro (HDC). La mayoría de los HDC admitían solo dos unidades.

La tarjeta de control traduce las solicitudes de una pista y un sector en particular del sistema host en una secuencia de comandos de posicionamiento de la cabeza, que incluyen la configuración de la dirección del movimiento de la cabeza, hacia adentro o hacia afuera, y el envío de "PASO" comandos para moverse. Cuatro de los pines del cable de control, "HD SLCT 0" a través de "HD SLCT 3", permiten la selección entre hasta 16 cabezales, aunque solo cuatro están disponibles en el ST506 de dos platos. La interfaz ST506/ST412 original definía solo dos líneas HD SLCT, lo que proporcionaba soporte para solo cuatro cabezales, pero pronto se agregó una tercera línea HD SLCT al diseño; un cuarto se agregó no mucho más tarde al redefinir la señal de corriente de escritura reducida, que solo necesitaban las primeras unidades, como HD SLCT 3. Una vez que los cabezales están colocados correctamente y se selecciona el cabezal adecuado, los datos se leen o escriben en serie a través de un conjunto de pines en el cable de datos. El ancho de banda limitado del cable de datos no fue un problema en ese momento y no es el factor que limitó el rendimiento del sistema. Sin embargo, el cable sin blindaje a veces puede ser susceptible a altos niveles de ruido.

La unidad de disco ST412, entre otras mejoras, agregó la capacidad de búsqueda en búfer a la interfaz. En este modo, el controlador puede enviar pulsos STEP al variador tan rápido como puede recibirlos, sin tener que esperar a que el mecanismo se estabilice. Luego, un microprocesador integrado en la unidad mueve el mecanismo a la pista deseada lo más rápido posible. La unidad de disco ST506 sin búsqueda en búfer tiene un promedio de 170 ms (similar a una unidad de disquete o una unidad óptica moderna), mientras que la unidad de disco ST412 mecánicamente muy similar con búsqueda en búfer tiene un promedio de 85 ms. A fines de la década de 1980, las unidades con una interfaz ST412 eran capaces de lograr tiempos de búsqueda promedio de entre 15 y 30 milisegundos.

El proceso de trasladar partes de la interpretación de comandos de la tarjeta controladora a la propia unidad para mejorar el rendimiento es una característica común de los esquemas de conexión de discos duros posteriores, en particular SCSI, con su amplio conjunto de comandos y el sistema de almacenamiento. sistemas IDE enfocados. IDE, en efecto, es un sistema para extender el bus de la computadora de modo que el controlador de interfaz pueda integrarse en la unidad de disco en lugar de estar conectado a la placa posterior de la computadora. Esto permite que un solo "controlador" tarjeta, en realidad solo una tarjeta de interfaz, para comunicarse con varias unidades diferentes, mientras que también reduce la latencia y el ruido entre el controlador y el hardware de la unidad. Efectivamente, los roles se invierten: en lugar de que el controlador realice casi todo el procesamiento complejo y la unidad solo transfiera datos codificados entre los discos magnéticos y el controlador, la unidad realiza casi todo el procesamiento complejo y el "controlador". 34; simplemente transfiere datos decodificados entre la unidad y el sistema host. En estos sistemas, los detalles operativos de la unidad, como la selección y búsqueda de cabezales, están completamente ocultos para el host y se manejan dentro del controlador dedicado de la unidad. Estos se conocieron como "inteligentes" unidades, mientras que los dispositivos similares a ST506 se conocieron retroactivamente como 'tontos'.

Si bien los controladores integrados tienen muchos beneficios, también tienen una desventaja: la unidad mecánica (llamada "conjunto de cabeza y disco" o HDA) y el controlador se fusionan efectivamente en una caja negra monolítica, por lo que que si algo sale mal con la unidad, es casi imposible hacer algo al respecto; los datos generalmente se pierden irremediablemente. Con un controlador y un sistema de disco separados como el de la interfaz ST506, a veces el problema se puede resolver conectando la unidad de disco, que contiene los datos reales (quizás muy importantes), a otro controlador compatible. Además, una interfaz de estilo ST506 hace posible y fácil no solo reemplazar el controlador sin tirar los datos, sino también obtener acceso a las señales de datos analógicos de la unidad de disco y procesarlos a través de un sistema especial de recuperación de datos que puede ser capaz de reconstruir datos que un controlador normal no puede leer. Estas técnicas de recuperación de datos son mucho más difíciles de ejecutar en unidades integradas, porque las señales analógicas necesarias del disco no están disponibles en una interfaz estándar y el método de grabación de datos internos, el formato de sector y la organización del disco de casi todos los modelos de unidades integradas son diferentes. y secreto

Sistemas y desarrollos compatibles

Western Digital WD1006

Muchas otras empresas introdujeron rápidamente unidades que usaban los mismos conectores y señales, creando un estándar de disco duro basado en el ST506. IBM optó por utilizarlo, adquiriendo tarjetas adaptadoras para PC/XT de Xebec y para PC/AT de Western Digital. Como consecuencia del respaldo de IBM, la mayoría de las unidades en la década de 1980 se basaron en el ST506. Sin embargo, la complejidad del controlador y el cableado condujo a soluciones más nuevas como SCSI y, más tarde, ATA (IDE). Algunas de las primeras unidades SCSI eran en realidad unidades ST506 con un controlador SCSI a ST506 en la parte inferior de la unidad. Atari también utilizó el convertidor Adaptec ACB-4000A SCSI a ST506 dentro de su propia línea de unidades externas ACSI SH204/SH205. Del mismo modo, algunas de las primeras unidades IDE eran solo unidades con una interfaz ST412 conectada a una placa controladora o chip. Finalmente, todas las unidades SCSI y ATA habían integrado el controlador en la unidad, eliminando así la interfaz ST506/412 en dichos modelos.

Distribución de pines del conector

Del manual del OEM ST506/ST412. En las siguientes tablas, "~" denota una señal negada (baja activa).

Control Connector

Data Connector