ESDI

Жёсткий диск, кабель и MCA-плата контроллера диска из IBM PS/2 модели 55 SX

Разъём DBA (Direct Bus Attachment) для подключения шлейфа жёсткого диска с интерфейсом ESDI/ST-412

Появление нового интерфейса на рынке

В составе некоторых моделей (50, 70) IBM PS/2 впервые появился накопитель, контроллер которого смонтирован в накопителе. Этот интерфейс, разработанный компанией Maxtor Corporation в начале 1980-х как наследник интерфейса жёстких дисков ST-506 получил название «Улучшенный интерфейс малых дисков» (англ. Enhanced Small Disk Interface, ESDI). Усовершенствование ESDI, относительно ST-506, заключалось в перемещения определенных частей (англ. host bus adapter, HBA в контроллера шины, специализированной для использования дисковым накопителем, НГМД либо НЖМД), которые традиционно размещались на контроллере-плате устанавливаемой в материнскую плату, непосредственно в корпус привода жёсткого диска, а также унификацией шины управления так, чтобы стало возможным подключение большего видов устройств (таких как съёмные диски и ленточные накопители). ESDI использовал те же кабели, что и ST-506 (один 34-контактный кабель общего управления и 20-контактный кабель канала передачи данных на каждое устройство) но нужно принимать во внимание, что по кабелям ESDI длина которых могла достигать 9 футов (3 метра), внешне не отличающимся от кабелей ST506, передаются другие сигналы, главным образом в синфазные (то есть с общей землей), за исключением данных и синхронизации, для передачи которых использовался дифференциальный метод. Данные передавались порциями по 16 бит, сопровождаемых битом четности по последовательной линии. Имелась возможность подтверждения передачи данных.

Сепаратор теперь устанавливался непосредственно на плате накопителя и данные, передаваемые по кабелю данных уже имели цифровую форму (а не аналоговых сигналов), что позволяло подобрать параметры сепаратора к конкретному типу устройства. Поскольку в связи с заменой формы передаваемых сигналов их искажения в кабеле уже не имели такого значения, скорость обмена с контроллером удалось увеличить до 10 Мбит/сек и повысить надежность передачи данных.

Особенности и развитие интерфейса ESDI

Контpоллеp дисков содеpжит собственный BIOS, занимающий адpес D000. По смещению 5 в сегменте такого BIOS'а обычно находится вход в пpогpамму обслуживания или фоpматиpования накопителя, котоpую в MS-DOS можно запустить командой "G D800:5" отладчика DEBUG.

Интерфейс ESDI позволял подключать до 7 винчестеров большой паллетный емкости (более 100 мегабайт, до 1 ГБ в IBM PS/2 модели 95) и оптических приводов (использовались три сигнала выбора устройства), сигналы выбора головки позволяли напрямую адресовать до 16 головок (однако специальная команда Select Head Group позволяла использовать 16 групп по 16 головок в каждой, увеличивая предел до 256 головок).

Cреднее время доступа у жестких дисков с интерфейсом ESDI составляло от 11 до 18 мс.

Косвенный признак, по которому можно отличить контроллер ESDI от контроллера ST506/412 в наличие на плате контроллера микросхемы ПЗУ BIOS.

Основные производители жёстких дисков и устройств с интерфейсом ESDI: Seagate, Western Digital, Conner, Fujitsu, Maxtor, Miniscribe, Quantum, Tandon, Fuji, Toshiba, IBM, Kalok, Micropolis, Priam, Microscience, Tandon, JTS, Kyocera, LaPine, Tulin (англ.). Руководство пользователя (в формате PDF) на широко использовавшийся контроллер WD1007 можно найти здесь

Для работы требуется низкоуровневое форматирование диска.

В 1986 году интерфейс был стандартизован ANSI. Последним документом комитета ANSI X3T10 по интерфейсу ESDI стал:
Enhanced Small Device Interface (ESDI) [X3.170-1990/X3.170a-1991] [X3T10/792D Rev 11].

Microsoft Windows имеет сообщения об ошибках диска с интерфейсом ESDI только для версий 3.0/3.0a/3.1/3.11

ESDI был популярен во второй половине 1980-х в серверах, пока только появившиеся SCSI и ATA ещё не были достаточно развиты, а ST-506 уже не был достаточно быстрым или гибким в использовании. ESDI управлял потоком данных в 10, 15, или 20 мегабит в секунду (в отличие от ST-506, верхний предел у которого составлял 7,5 мегабит в секунду), и множество высокопроизводительных SCSI дисков выпускаемых в то время были фактически высокопроизводительными ESDI-дисками с интегрированными в диск SCSI-мостом.

В начале 1990-х, SCSI развился достаточно, чтобы управлять высокими скоростями передачи данных и множеством видов приводов, а на настольном рынке ATA быстро достиг возможностей ST-506. Эти два события сделали ESDI менее значимым и через некоторое время, с середины 1990-х, интерфейс ESDI массово больше не использовался.

Описание разъёмов

Описание 34-контактного разъёма сигналов управления ESDI

GROUND	1	2	~HD SLCT 3
GROUND	3	4	~HD SLCT 2
GROUND	5	6	~WRITE GATE
GROUND	7	8	~CNFG/STATUS
GROUND	9	10	~XFER ACK
GROUND	11	12	~ATTENTION
GROUND	13	14	~HD SLCT 1
Ключ (нет контакта)	15	16	~SECTOR
GROUND	17	18	~HD SLCT 1
GROUND	19	20	~INDEX
GROUND	21	22	~READY
GROUND	23	24	~XFER REQ
GROUND	25	26	~DRV SLCT 0
GROUND	27	28	~DRV SLCT 1
GROUND	29	30	Reserved
GROUND	31	32	~READ GATE
GROUND	33	34	~CMD DATA

Описание 20-контактного разъёма передачи данных ESDI

~DRV SLCTD	1	2	~SECTOR
~CMD COMPL	3	4	~ADDR MK EN
GROUND	5	6	GROUND
+WRITE CLK	7	8	-WRITE CLK
GROUND	9	10	+RD/REF CLK
-RD/REF CLK	11	12	GROUND
+NRZ WRITE	13	14	-NRZ WRITE
GROUND	15	16	GROUND
+NRZ READ	17	18	-NRZ READ
GROUND	19	20	~INDEX

Методы записи на пластину диска

К этому времени, основным методом записи на жёсткий диск стало RLL 2,7 или ARLL 3,9 (использующие более плотную упаковку данных пpи записи, повышая объем инфоpмации на доpожке), в отличие от традиционного для первых IBM PC/XT MFM в ST-506 объёмом до 152 МБ и MFM/RLL в ST-412 объёмом до 233 МБ (англ.).

Теоретическая граница скорости обмена с диском, использующим метод записи MFM, составляет:

(17 секторов  512 байт в секторе  8 бит  3600 об/мин) / 60сек = 4 177 920 бит/сек,

но за счёт того что контроллер не успевал обработать прочитанные данные до того, как головка перемещалась к следующему сектору, приходилось вводить фактор чередования (англ. Interleave factor). При факторе чередования 3:1 (первое число в обозначении коэффициента чередования указывает количество оборотов диска, требуемых для полного прочтения или записи одной дорожки) секторы на диске имеют следующий порядок: 1, 7, 13, 2,..., 11, 17. Для подбора оптимального фактора чередования, учитывая производительность диска, контроллера и системы в целом, применялась программа Calibrate, входящая в пакет Norton Utilities.

Методы основанные на RLL, преобразует данные в шестнадцатибитовые слова, позволяющие записывать за один переход состояния намагниченности диска от 2 до 7 бит (за счёт более высоких требований к качеству поверхности пластины диска и равномерности её вращения) что дало назвыние методу - RLL 2,7 или ARLL 3,9.

Случай, когда на одну дорожку диска можно записать 26 секторов по 512 байт, даёт теоретическую скорость обмена:

(26 секторов  512 байт в секторе  8 бит  3600 об/мин) / 60 = 6 489 760 бит/сек,

31 сектор на одну дорожку диска (при качестве диска, обеспечивающим возможности записи от 3 до 9 бит за один переход намагниченности в RLL 3,9, ARLL, ERLL), соответственно:

(31 сектор  512 байт в секторе  8 бит  3600 об/мин) / 60 = 7 618 560 бит/сек.

Диски записываемые по методу RLL можно подключать (с потерей ёмкости диска) к контроллерам, использующим метод записи MFM, обратная же операция приведет к плачевным последствиям. Из этого же следует метод "увеличения" размера диска в путём подмены с MFM на RLL типа записи контроллером, однако при этом он не позволяет обеспечить достаточную надежность хранения.

См. также

• Список компаний, производивших жёсткие диски

Ссылки

• IBM PS/2 Model 50Z (англ.)
• Подключение второго НЖМД в IBM PS/2 модели 70 (англ.)
• IBM WD-325N, IBM WD-380S в Музее компьютеров