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

Улучшенный интерфейс малых дисков (англ. Enhanced Small Disk Interface, ESDI) — интерфейс жёстких дисков, разработанный компанией Maxtor Corporation в начале 1980-х как наследник интерфейса жёстких дисков ST-506. Усовершенствование ESDI относительно ST-506 заключалось в перемещении определённых частей, которые традиционно размещались на контроллере, непосредственно в состав привода, а также в унификации шины управления так, чтобы стало возможным подключение большего количества видов устройств (таких как съёмные диски и ленточные накопители).

Появление нового интерфейса на рынке

В составе некоторых моделей IBM PS/2 (50, 70) 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 перемещении определённых 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), и поэтому в использованию мог легко применяться с ST-506, 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

Контроллеp дисков содержит собственный BIOS, занимающий адрес D000. По смещению 5 в сегменте такого BIOS’а обычно находится вход в пpограмму обслуживания или фоpматирования накопителя, которую в MS-DOS можно запустить командой «G D800:5» отладчика DEBUG[2].

Интерфейс ESDI позволял подключать до 7 винчестеров большой ёмкости (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).

Среднее 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 при записи, повышая объём информации на дорожке)[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) / 60 с = 4 177 920 бит/с, 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, преобразуют 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/с; 31 сектор на одну дорожку диска (при качестве диска, обеспечивающем 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/с.

Диски, записываемые по методу RLL, можно подключать (с потерей ёмкости диска) к контроллерам, использующим метод записи MFM, обратная же операция приведёт к плачевным последствиям. Из этого же следует метод «увеличения» размера диска — путём подмены типа записи контроллером с MFM на RLL, однако при этом он не позволяет обеспечить достаточную надежность хранения[15].

Примечания

  1. ↑ Интерфейсы винчестеров Архивировано 11 января 2012 года.
  2. ↑ Какие интерфейсы используются для винчестеров в IBM PC? Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 21 июня 2015 года.
  3. ↑ Глава 20. Планирование сети и выбор сервера Архивировано 7 августа 2007 года.
  4. ↑ 9.3.9. Модель 95 семейства IBM PS/2. Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 21 июня 2015 года.
  5. ↑ ЭВОЛЮЦИЯ ВИНЧЕСТЕРА (недоступная ссылка)
  6. ↑ ПЛАН РАБОТ ПО ОПТИМИЗАЦИИ (недоступная ссылка)
  7. ↑ Disk recovery service at Disk Doctors India Архивная копия от 26 сентября 2009 на Wayback Machine, Hard Drive Brands, Models and Interfaces Архивная копия от 24 сентября 2009 на Wayback Machine
  8. ↑ 1 2 Storage Devices. Using ESDI hard disks Архивировано 26 июня 2015 года.
  9. ↑ Эволюция параллельных интерфейсов (недоступная ссылка)
  10. ↑ IBM PC, XT, AT, and PS/2 Error Codes. Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 8 апреля 2010 года.
  11. ↑ 3.4 Interfaces. ESDI (недоступная ссылка)
  12. ↑ Что такое MFM, RLL, ARLL? Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 21 июня 2015 года.
  13. ↑ Hard Disk Interfaces. Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 12 января 2012 года.
  14. ↑ All About Hardware VIII – Hard Disk Drive (HDD). Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано из оригинала 8 января 2012 года.
  15. ↑ Помогите настроить контроллер (MFM), он же RLL. Дата обращения: 1 мая 2010. Архивировано 21 июня 2015 года.

См. также

Ссылки

Категория