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 — 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 числа 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 — 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^[1].

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^[2].

Интерфейс ESDI позволял подключать до 7 винчестеров большой емкости (более 100 мегабайт^[3], до 1 ГБ в IBM PS/2 модели 95^[4]) 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^[5].

Косвенный признак, по которому можно отличить контроллер ESDI от контроллера ST506/412 — наличие на плате контроллера микросхемы ПЗУ BIOS^[6].

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, JTS, Kyocera, LaPine, Tulin^[7] (англ.). Руководство пользователя (в формате PDF) на широко^[8] использовавшийся контроллер WD1007 можно найти здесь

Для работы требуется низкоуровневое форматирование диска^[8].

В 1986 году интерфейс был стандартизован ANSI^[9]. 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^[10]

ESDI был популярен во второй половине 1980-х в серверах^[11], 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)^[12], в отличие от традиционного для первых IBM PC/XT MFM в ST-506 объёмом до 152 МБ^[13] и MFM/RLL в ST-412 объёмом до 233 МБ^[14] (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 название 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 — 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 — путём подмены с MFM на RLL типа записи контроллером, однако при этом он не позволяет обеспечить достаточную надежность хранения^[15].

Примечания

1. ↑ Интерфейсы винчестеров
2. ↑ Какие интеpфейсы используются для винчестеpов в IBM PC?
3. ↑ Глава 20. Планирование сети и выбор сервера
4. ↑ 9.3.9. Модель 95 семейства IBM PS/2
5. ↑ ЭВОЛЮЦИЯ ВИНЧЕСТЕРА.
6. ↑ ПЛАН РАБОТ ПО ОПТИМИЗАЦИИ
7. ↑ Disk recovery service at Disk Doctors India, Hard Drive Brands, Models and Interfaces
8. ↑ ^{1 2} Storage Devices. Using ESDI hard disks
9. ↑ Эволюция параллельных интерфейсов
10. ↑ IBM PC, XT, AT, and PS/2 Error Codes
11. ↑ 3.4 Interfaces. ESDI
12. ↑ Что такое MFM, RLL, ARLL?
13. ↑ Hard Disk Interfaces
14. ↑ All About Hardware VIII – Hard Disk Drive (HDD)
15. ↑ Помогите настроить контроллер (MFM) он же RLL

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