Los modelos ST-506 y ST-412 (a veces escritos ST506 y ST412 [1] ) fueron los primeros productos de disco duro introducidos por Seagate en 1980 y 1981 respectivamente, [1] que luego se interpretaron como interfaces 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 de la unidad de 5 MB a 10 MB, pero por lo demás era muy similar. [1]
A partir de su selección como subsistema de disco duro para los controladores de unidad de disco IBM XT [1] originales que soportaban la interfaz ST-412, se volvió omnipresente en la industria de las computadoras personales , [2] la interfaz ST-412 y sus variantes fueron el estándar de facto de la industria para los discos duros de las computadoras personales hasta la llegada y adopción más amplia de la interfaz IDE o ATA a principios de los años 1990.
Ambas interfaces utilizaban codificación MFM ; la extensión posterior de la interfaz ST-412, la interfaz ST-412HP , utilizaba codificación RLL para lograr un aumento del 50% en la capacidad y la velocidad de bits .
El ST506 HDD fue el primer disco duro de 5,25 pulgadas , introducido en 1980 [3] por Shugart Technology (ahora Seagate Technology ). Almacenaba hasta 5 megabytes después del formateo (153 cilindros, 4 cabezales, 32 sectores/pista, 256 bytes/sector) [4] y costaba 1.500 dólares estadounidenses (equivalente a 5.547 dólares en 2023). [5] El ST412 HDD similar, de 10 megabytes, se introdujo a finales de 1981 (con 306 cilindros). El ST225 se introdujo poco después con 20 megabytes y la mitad de altura. Los tres utilizaban codificación MFM , un esquema de codificación ampliamente utilizado. Una extensión posterior de la interfaz ST412, la interfaz ST412HP , utilizó codificación RLL para un aumento del 50% en capacidad y tasa de bits .
La unidad ST506 se conectaba a un sistema informático a través de un controlador de disco . La interfaz ST506 entre el controlador y la unidad se derivaba de la interfaz SA1000 de Shugart Associates , [6] que a su vez se basaba en la interfaz de la unidad de disquete , [7] lo que hacía que el diseño del controlador de disco fuera relativamente fácil. [3]
La interfaz ST412 fue adoptada por numerosos fabricantes de discos duros, de modo que se convirtió en un estándar industrial de facto para las unidades de disco [8] hasta bien entrada la década de 1990.
Las limitaciones de la interfaz ST412 son un máximo de 5 millones de transiciones por segundo en líneas de datos, 16 cabezales, 4 unidades de control 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 RLL del ST412HP tiene un promedio de 1,5 bits de datos por transición para una velocidad de datos de 7,5 Mbit/s.
En la interfaz ST506, la unidad se conecta a una tarjeta controladora con dos cables planos que llevan 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 angosto de 20 pines . La interfaz del cable de control es muy similar a la interfaz de disquete estándar de Shugart; al igual que 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 posibles polaridades de señal diferencial. Los datos representados por estas señales son MFM, por lo que los estados de señal absolutos no son significativos: los datos se representan en la temporización de las transiciones de estado, como en los sistemas de disquete. 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 solo admitían dos unidades.
La tarjeta de control traduce las solicitudes de una pista y sector en particular del sistema anfitrión en una secuencia de comandos de posicionamiento de cabezales, incluyendo la configuración de la dirección del movimiento de los cabezales, hacia adentro o hacia afuera, y el envío de comandos "STEP" individuales para moverlos. Cuatro de los pines del cable de control, "HD SLCT 0" a "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, proporcionando soporte para solo cuatro cabezales, pero una tercera línea HD SLCT se agregó al diseño poco después; una cuarta se agregó poco después al redefinir la señal de corriente de escritura reducida, necesaria solo para las primeras unidades, como HD SLCT 3. Una vez que los cabezales están correctamente posicionados y se selecciona el cabezal apropiado, 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 era 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.
Al igual que una interfaz de unidad de disquete, ST506 mueve el cabezal de la unidad una pista a la vez con un pulso temporizado, que no puede ocurrir más rápido de lo que el motor paso a paso puede mover el cabezal. La unidad de disco ST412, entre otras mejoras, agregó capacidad de búsqueda en búfer a la interfaz. El controlador envía los pulsos STEP requeridos a la unidad tan rápido como puede recibirlos. [9] La unidad de disco ST506 sin búsqueda en búfer promedia 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 promedia 85 ms. [10] A fines de la década de 1980, las unidades con una interfaz ST412 podían alcanzar tiempos de búsqueda promedio de entre 15 y 30 milisegundos.
El proceso de mover 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 rico conjunto de comandos, y los sistemas IDE centrados en el almacenamiento . IDE, en efecto, es un sistema para extender el bus de la computadora de modo que el controlador de interfaz se pueda integrar en la unidad de disco en lugar de estar enchufado en la placa base de la computadora. Esto permite que una sola tarjeta "controladora" (en realidad solo una tarjeta de interfaz) se comunique con múltiples unidades diferentes, al tiempo que también reduce la latencia y el ruido entre el controlador y el hardware de la unidad. [11] Efectivamente, los roles se invierten: en lugar de que el controlador haga casi todo el procesamiento complejo y la unidad solo transfiera datos codificados entre los discos magnéticos y el controlador, la unidad hace casi todo el procesamiento complejo y el "controlador" solo 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. Estas pasaron a conocerse como unidades "inteligentes", mientras que los dispositivos tipo ST506 pasaron a conocerse retroactivamente como "tontos".
Aunque los controladores integrados tienen muchas ventajas, también tienen una desventaja: la unidad mecánica (denominada "conjunto cabezal-disco" o HDA) y el controlador están efectivamente fusionados en una caja negra monolítica, de modo que si algo sale mal con la unidad, es casi imposible hacer algo al respecto; los datos suelen perderse irremediablemente. Con un sistema de controlador y 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 sólo reemplazar el controlador sin desechar los datos, sino también obtener acceso a las señales de datos analógicos de la unidad de disco y procesarlas 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 secretos.
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Muchas otras compañías introdujeron rápidamente unidades que utilizaban los mismos conectores y señales, creando un estándar de disco duro basado en el ST506. IBM decidió utilizarlo, adquiriendo tarjetas adaptadoras para el PC/XT de Xebec [12] y para el 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. [13] Atari también utilizó el convertidor SCSI a ST506 Adaptec ACB-4000A dentro de su propia línea de unidades ACSI externas SH204/SH205. [14] Del mismo modo, algunas de las primeras unidades IDE eran simplemente unidades con una interfaz ST412 conectada a una placa controladora o chip. Finalmente, todas las unidades SCSI y ATA incorporaron el controlador en la unidad, eliminando así la interfaz ST506/412 en dichos modelos.
Del manual OEM ST506/ST412. [10] En las siguientes tablas, "~" denota una señal negada (baja activa).
Nota: "ST-412" es correcto. A menudo verá "ST412" escrito por error.
Los controladores integrados de las unidades IDE están configurados para que aparezcan en la computadora como unidades ST506 estándar.
