Интерфейс ST506/ST412

ST506 и ST412 с новым механизмом подключения к компьютеру были представлены Seagate в 1980 и 1981 годах соответственно, которые позже стали рассматриваться как интерфейсы для жестких дисков: дисковый интерфейс ST-506 и дисковый интерфейс ST-412. По сравнению с ST-506, в ST-412 была улучшена скорость поиска и увеличена емкость накопителя с 5 МБ до 10 МБ, но в остальном они был очень похожи. Начиная с выбора компанией IBM интерфейса ST506/ST412 для своих жестких дисков, данный интерфейс стал использоваться повсеместно. Оба интерфейса использовали MFM (Modified Frequency Modulation) способ кодирования данных, а в последующем расширении ST-412 - интерфейсе ST-412HP использовалось RLL-кодирование данных, которое обеспечило увеличение емкости жестких дисков и скорости передачи данных.

Жесткий диск ST506 был первым 5,25-дюймовым жестким диском, представленным в 1980 году компанией Shugart Technology (сейчас Seagate Technology). ST506 подключался к компьютеру через контроллер диска, посредством интерфейса Shugart Associates SA1000, который, в свою очередь, был основан на интерфейсе дисковода гибких дисков.

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.

ST506. В интерфейсе ST506 жесткий диск подключается к плате контроллера с помощью двух ленточных кабелей, по одному из которых передаются данные, а по другому - управляющие сигналы. Третий кабель подводит к диску питание. Интерфейс поддерживает 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-закодированными, поэтому абсолютные состояния сигналов не имеют значения: данные представлены во времени переходов состояний, как в системах с гибкими дисками. Хотя к общему кабелю управления можно подключить до четырех дисков, каждый диск имеет собственный выделенный кабель для передачи данных, соединяющий его с контроллером жесткого диска (HDC). Стоит отметить, что большинство HDC в том время поддерживали только два диска.

Контроллер преобразует запросы на конкретную дорожку и сектор идущие от центрального процессора 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 контакт был добавлен немного позже, переопределив сигнал уменьшенного тока записи, необходимый только для очень ранних приводов, таких как HD SLCT 3. Как только головки были позиционированы корректно и выбрана соответствующая головка, данные начинают считываться или записываться последовательно. Ограниченная пропускная способность кабеля передачи данных в то время не была проблемой и не являлась фактором, ограничивающим производительность жесткого диска. Стоит отметить, что экранированные кабели обеспечивали лучшую надежность при передачи данных.

ST412. В интерфейс жесткого диска ST412 была добавлена возможность буферизованного поиска дорожки. В этом режиме контроллер мог отправлять запросы на жесткий диск на последующие перемещения головок, не дожидаясь пока привод выполнит текущие операции по их позиционированию. После выполнения текущих операций микропроцессор привода головок сразу начинает перемещать головки на новые позиции на основании новых команд, полученных от контроллера. Такой буферизованный поиск дорожки занимал 85 секунд, в то время, как в ST506 не буферизованный поиск занимает в среднем 170 мс (как в дисководах для гибких магнитных или оптических дисках). К концу 1980-х годов накопители с интерфейсом ST412 имели среднее время поиска дорожки от 15 до 30 мс.

С появлением интерфейсов ST506/ST412 наметился процесс перемещения процедур интерпретации команд с контроллера дисков на сам диск. По сути, роли двух устройств поменялись местами: если раньше контроллер выполнял всю сложную обработку команд, а привод просто передавал закодированные данные между магнитными дисками и контроллером, то теперь накопитель стал выполнять всю сложную обработку команд, а контроллер лишь передавать декодированные данные диском и системой. Это обеспечило прирост производительности подсистемы хранения данных. Такие инновационные жесткие диски стали называть «умным»" (smart), а устройства типа ST506 стали называться «тупыми» (dumb).

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 затем и ATA (IDE). Несколько ранних дисков SCSI на самом деле представляли собой диски ST506 с контроллером SCSI–ST506. Atari также использовала преобразователь Adaptec ACB-4000A SCSI в ST506 в своей собственной линейке внешних ACSI-накопителей SH204/SH205. 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.