ST-506

ST-506 был первым 5,25-дюймовым жёстким диском, пусть и полной (full-height) высоты. Представленный в 1980 году[1] фирмой Seagate Technology, дисковый накопитель имел ёмкость в 6 (после форматирования — 5) Мбайт. Для кодирования записываемой на диск информации применялся метод модифицированной частотной модуляции МЧМ, который уже широко использовался в дисководах на гибких дисках. С вычислительной системой ST-506 связывался с помощью интерфейса SA1000[2], который использовал контроллер жёсткого диска. Интерфейс ST-506, разработанный компанией Shugart Associates, в свою очередь, являлся базой разработки интерфейса дисководов на гибких дисках,[3] таким образом, вынуждая проектировать контроллер жёсткого диска относительно простым[1]. Особенностью интерфейса ST-506 является подключение диска при помощи нескольких кабелей:

• первый — для передачи управляющих сигналов (с двумя разъёмами в случае одного накопителя в системе, и тремя — в случае двух накопителей);
• второй (третий) — для передачи данных первому (второму) накопителю;
• питание каждого накопителя традиционно обеспечивал отдельный кабель.

Диски были просты и вызывались одновременно, потому что плата управления транслировала запросы на требуемую операционной системе дорожку и сектор в последовательности команд, позиционирующих считывающие головки по кабелю одновременно всем накопителям, затем считывала с них сигнал и отправляла считанные данные. 34-контактный управляющий кабель только управлял механическими движениями диска при помощи одной линии, например, для выбора одной из 16 головок использовались сигналы от HD SLCT 0 до HD SLCT 3 и шаг, чтобы переместить считывающую головку на соответствующую дорожку, передавался по проводу сигналом STEP/DIRECTION IN. Данные затем последовательно могли читаться или записываться, используя соответствующие два контакта 20-контактного кабеля данных. Это приводило к принципиально низкой производительности в работе жёсткого диска, обусловленной ограниченной пропускной способностью кабеля данных, хотя в то время это не было принципиальной задачей. Приводы современных жёстких дисков имеют внутри значительные возможности обработки данных, и, таким образом, операционной системе требуется только запросить блок данных, а жёсткий диск сам осуществляет все шаги, которые требуются, чтобы отыскать запрошенный блок данных.

В 1981 году были представлены более дорогие и ёмкие (10 Мбайт форматированной ёмкости, 12 — неформатированной) накопители с интерфейсом ST-412. В них появилось обновление интерфейса — добавилась способность «буферизированного поиска».[4] В режиме буферизованного поиска контроллер диска отправлял диску сигнал STEP так быстро, как мог получить ответ на него без необходимости дожидаться перемещения шагового двигателя. Затем встроенный микроконтроллер отправлял сигнал шаговому двигателю с той скоростью, с какой он мог работать, или перепрограммировал сервосистему на приводе головок, чтобы переместиться на требуемую дорожку. Буферизованный поиск значительно улучшил показатель времени поиска и в конце 1980-х обеспечил дискам, использующим эту способность, показатель среднего времени поиска в 15—30 миллисекунд (старые диски наподобие ST-506 имели показатель среднего времени поиска, в среднем равный 100—200 миллисекундам, примерно как у дисководов на гибких дисках или современных оптических приводах).

В ST-412 использовался метод записи RLL, что прибавляло накопителю до 50 % в ёмкости и скорости передачи данных (см. также ESDI).

Ряд других компаний быстро приступил к производству жёстких дисков, использовав те же соединители и сигналы, приняв за стандарт жесткие диски на базе ST-506. IBM выбрала его, приобретя платы адаптера для IBM PC/XT (выпущенные Xebec)[5] и для IBM PC/AT (выпущенные Western Digital). Кроме Seagate ST-412, в IBM PC/XT модели 5012 IBM также использовался адаптер Miniscribe 1012 производства International Memories[6]. Как следствие одобрения со стороны IBM, большинство жёстких дисков в 1980-х было на базе ST-506. Сложность контроллера и кабельной системы привела к новым решениям подобно ESDI, SCSI и позже — IDE. Несколько ранних дисков SCSI были фактически дисками ST-506 со SCSI->ST-506 контроллером внутри диска. Однако большинство SCSI и все ATA имели встроенный контроллер в составе диска и таким образом, в таких моделях исключался интерфейс ST-506.

Реальный уровень совместимости с дисковым интерфейсом — уровень поддержки в BIOS обеспечивается материнской платой. Когда компьютерной индустрии в 1983 году была представлена инновация IBM PC, поддержка интерфейса жесткого диска была обеспечена микросхемой BIOS на контроллере жёсткого диска. Наиболее вероятно, что BIOS материнских плат IBM PC и IBM PC/XT так и не имеет никакой собственной поддержки интерфейса жесткого диска. Когда была представлена система IBM PC/AT, IBM разместила поддержку интерфейса ST-506/412 в BIOS материнской платы, исключив задачи этой поддержки со стороны контроллера. С тех пор любая IBM PC/AT-совместимая система также имеет расширенную версию и также обеспечивает поддержку интерфейса жёстких дисков в BIOS’е материнской платы. Поскольку эта поддержка была отчасти ограничена, особенно в BIOS старых версий, много изготовителей дисковых контроллеров разместило дополнительную BIOS-поддержку непосредственно на контроллерах своих жёстких дисков. В некоторых случаях возможно одновременное использование и BIOS-контроллера жёсткого диска и BIOS материнской платы; в других случаях можно отключить BIOS одного из контроллеров (либо на жёстком диске, либо на материнской плате), а затем использовать оставшийся.

Следующая таблица приведена из руководства OEM ST506/ST412[4].

В этой таблице знаком «~» указывается сигнал, активный уровень которого — низкий. Направление сигнала IN/OUT относительно накопителя к контроллеру.