Las interfaces de las unidades de disco han evolucionado desde interfaces simples que requieren controladores complejos para conectarse a una computadora hasta interfaces de alto nivel que presentan una interfaz consistente con un sistema informático independientemente de la tecnología interna de la unidad de disco duro. La siguiente tabla enumera algunas interfaces comunes de HDD en orden cronológico:
Las primeras interfaces de disco duro (HDD) eran interfaces de datos en serie que conectaban un HDD a un controlador con dos cables, uno para el control y otro para los datos. [a] Se utilizaba un cable adicional para la alimentación, inicialmente con frecuencia CA, pero luego se conectaba normalmente directamente a una fuente de alimentación de CC. El controlador proporcionaba funciones importantes, como conversión serie/paralelo, separación de datos y formateo de pistas, y requería que coincidiera con la unidad (después del formateo) para garantizar la fiabilidad. Cada cable de control podía servir a dos o más unidades, mientras que un cable de datos dedicado (y más pequeño) servía a cada unidad.
Algunos ejemplos de estas primeras interfaces son:
Muchas de las primeras unidades IBM, por ejemplo, IBM 2311 , [1] tenían una interfaz de este tipo.
La interfaz SMD fue popular en las minicomputadoras en la década de 1970.
ST-506 utilizó MFM (modulación de frecuencia modificada) para el método de codificación de datos.
ST412, una variante ST-506, estaba disponible en variantes de codificación MFM o RLL (Run Length Limited).
La interfaz de disco pequeño mejorada (ESDI) era una interfaz estándar de la industria similar a ST412 que admitía velocidades de datos más altas entre el procesador y la unidad de disco.
En las interfaces de datos en serie de bits, la frecuencia de los datos, el esquema de codificación de los datos tal como se escriben en la superficie del disco y la detección de errores influyeron en el diseño del controlador de soporte. Los esquemas de codificación utilizados incluían modulación de frecuencia (FM), modulación de frecuencia modificada (MFM) y codificación RLL [2] en frecuencias que oscilaban, por ejemplo, entre 0,156 MHz (FM en 2311) y 7,5 MHz (RLL en ST412). Por lo tanto, cada vez que avanzaba la tecnología interna, se producía un retraso necesario a medida que se diseñaban o rediseñaban los controladores para adaptarse a los avances; esto, junto con el coste del desarrollo del controlador, condujo a la introducción de las interfaces en serie Word.
La interfaz de disco pequeño mejorada (ESDI) fue un intento de minimizar el tiempo de diseño del controlador al admitir múltiples velocidades de datos con un esquema de codificación de datos estándar; esto generalmente se negociaba automáticamente entre la unidad de disco y el controlador; sin embargo, la mayoría de las veces, las unidades de disco ESDI de 15 o 20 megabits no eran compatibles con versiones anteriores (es decir, una unidad de disco de 15 o 20 megabits no funcionaría en un controlador de 10 megabits). Las unidades de disco ESDI generalmente también tenían puentes para establecer la cantidad de sectores por pista y (en algunos casos) el tamaño del sector.
Interfaces seriales de Word
Las interfaces seriales históricas conectan una unidad de disco duro a un adaptador de bus [b] con un cable para datos/control combinados. (Como en todas las interfaces anteriores, cada unidad también tiene un cable de alimentación adicional, generalmente directo a la unidad de suministro de energía). Las primeras versiones de estas interfaces generalmente tenían una transferencia de datos en paralelo de 8 bits hacia/desde la unidad, pero las versiones de 16 bits se volvieron mucho más comunes y existen versiones de 32 bits. La naturaleza de la transferencia de datos en forma de palabra hace que el diseño de un adaptador de bus host sea significativamente más simple que el del controlador de HDD precursor.
CTL-I (Interfaz de controlador) [3] fue una interfaz serial de palabra de 8 bits introducida por IBM para sus unidades de disco duro de mainframe comenzando con el 3333 en 1972. [4] El 3333 fue la primera unidad en una cadena de hasta ocho unidades de disco duro tipo 3330 ; contenía un controlador CTL-I y dos unidades de disco tipo 3330. Posteriormente, la primera unidad (que contenía un controlador CTL-I) en una cadena de unidades fue designada por IBM como una unidad A. [5] Las unidades dentro de una unidad A y todas las demás unidades en una cadena tenían interfaces similares a las interfaces tempranas, anteriores. Las unidades A se conectaban a IBM Directors o accesorios integrados .
Small Computer System Interface (SCSI) , originalmente llamada SASI por Shugart Associates System Interface, es una interfaz estándar de la industria temprana (circa 1978) implementada explícitamente para minimizar los esfuerzos de integración del sistema. [6] Los discos SCSI se convirtieron en estándar en servidores y estaciones de trabajo. Commodore Amiga y Apple Macintosh implementaron la unidad SCSI hasta mediados de la década de 1990, momento en el que la mayoría de los modelos habían pasado a discos de la familia ATA (y más tarde, SATA). Solo en 2005 la capacidad de los discos SCSI quedó por detrás de la tecnología de discos ATA, aunque los discos de mayor rendimiento todavía están disponibles solo en SCSI, SAS y Fibre Channel. Las limitaciones de alcance del cable de datos permiten dispositivos SCSI externos. Originalmente, los cables de datos SCSI usaban transmisión de datos de un solo extremo (modo común), pero SCSI de clase servidor podía usar transmisión diferencial, ya sea diferencial de bajo voltaje (LVD) o diferencial de alto voltaje (HVD). (Los voltajes "bajos" y "altos" para SCSI diferencial son relativos a los estándares SCSI y no cumplen con el significado de bajo voltaje y alto voltaje tal como se utilizan en contextos generales de ingeniería eléctrica, como se aplica, por ejemplo, a los códigos eléctricos legales; tanto LVD como HVD utilizan señales de bajo voltaje (3,3 V y 5 V respectivamente) en terminología general).
Varias unidades de disco duro ATA paralelas
ATA Paralela , originalmente IDE y luego estandarizada bajo el nombre de AT Attachment (ATA), con el alias P-ATA o PATA añadido retroactivamente tras la introducción de la nueva variante Serial ATA . El nombre original (circa 1986) reflejaba la integración del controlador con el propio disco duro. (Esa integración no era nueva con IDE, ya que se había realizado unos años antes con las unidades SCSI). El traslado del controlador del HDD de la tarjeta de interfaz a la unidad de disco ayudó a estandarizar la interfaz host/controlador, reducir la complejidad de programación en el controlador del dispositivo host y reducir el coste y la complejidad del sistema. La conexión IDE/ATA de 40 pines transfiere 16 bits de datos a la vez en el cable de datos. El cable de datos era originalmente de 40 conductores, pero más tarde los requisitos de mayor velocidad para la transferencia de datos hacia y desde el disco duro llevaron a un modo "ultra DMA", conocido como UDMA . Las versiones progresivamente más rápidas de este estándar finalmente agregaron el requisito de una variante de 80 conductores del mismo cable, donde la mitad de los conductores proporciona la conexión a tierra necesaria para mejorar la calidad de la señal de alta velocidad al reducir la diafonía . La interfaz para 80 conductores solo tiene 39 pines, y el pin faltante actúa como una clave para evitar la inserción incorrecta del conector en un zócalo incompatible, una causa común de daño a los discos y controladores.
Interfaces seriales de bits
Las interfaces seriales de bits modernas conectan una unidad de disco duro a un adaptador de interfaz de bus host (hoy en día, en una PC, generalmente integrado en el " puente sur ") con un cable de datos/control. Cada unidad también tiene un cable de alimentación adicional, generalmente directo a la unidad de suministro de energía.
SCSI conectado en serie (SAS). SAS es un protocolo de comunicación en serie de nueva generación para dispositivos diseñados para permitir transferencias de datos a velocidades mucho más altas y es compatible con SATA. SAS utiliza un conector de datos y alimentación mecánicamente idéntico al de los discos duros SATA1/SATA2 estándar de 3,5 pulgadas, y muchos controladores RAID SAS orientados al servidor también son capaces de direccionar discos duros SATA. SAS utiliza comunicación en serie en lugar del método paralelo que se encuentra en los dispositivos SCSI tradicionales, pero sigue utilizando comandos SCSI.
Notas
^ Algunos discos duros eran dispositivos de transferencia de datos en paralelo, por ejemplo, IBM 2305
^ Hoy en día, normalmente se trata de placas o cajas integradas pero separadas en las primeras realizaciones.
Referencias
^ IBM 2311 Field Engineering Theory of Operation Archivado el 2 de diciembre de 2019 en Wayback Machine , octubre de 1967, Capítulo 3 y Fig. 3-1
^ "Códigos de Reed Solomon – Introducción"
^ Manual de descripción de IBM 3880 Storage Control, modelos 1, 2, 3 y 4, GA26-1661-9. Septiembre de 1987
^ A través de la 'Nueva estrategia de apego', IBM pretendía frustrar a los PCM
^ “La interfaz de sistemas inteligentes facilita la integración periférica”, H. Meyer y J. Korpi, Electronic Design, 20 de agosto de 1981, págs. 97-103
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